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冷冻固定和电子断层扫描揭示了丛枝菌根中的新型隔室

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-04-29浏览次数:594

农业生产力取决于为作物提供充足的营养。为此,人们有兴趣使用古代植物和真菌的共生来增加作物从土壤中吸收养分的能力。已经发现,在大多数植物中,当选择的土壤真菌侵入植物根细胞时,使用植物脂质和糖增殖而不伤害植物,形成共生。真菌细胞通过将菌丝喂入土壤并吸收氮和磷酸盐等营养物质,将它们运回根部并将其提供给植物来奖励植物的热情。由于真菌模仿植物根的功能,共生被称为菌根(“真菌根”)。许多创业公司致力于开发真菌接种剂,以促进作物菌根的发展。

菌根共生对植物生长的重要性导致了对其形成和功能的广泛研究,但仍有一些尚未解决的关键问题。唐纳德丹佛斯植物科学中心的成像和显微镜设施主任霍华德伯杰和他的合作者在这些共生的皮质根细胞中发现了一个以前未知的隔室,这对于共生伙伴之间的营养交换和分子通信非常重要。研究结果“寄主 - 丛枝菌根真菌界面的广泛膜系统”最近发表在Nature Plants上。

该研究调查了菌根细胞接近植物和真菌交换的区域,即周围空间(PAS),植物细胞膜和真菌细胞膜之间的区域。迄今为止,PAS被认为基本上是植物细胞壁基质,并且交换的材料在合作伙伴之间传播。该论文表明植物膜存在于基质中以形成将植物细胞质连接到真菌侧面的导管,并且真菌还形成与植物导管相邻的膜管。 “这些膜阵列显示,这两个共生伙伴已经开发出一种复杂的方法来有效地交换营养素和其他以前未知的分子,”Berg说。

该团队的研究建立在之前的研究基础上,并使用高压冷冻技术更准确地保护细胞结构。 “我们使用冷冻固定来快速冷冻根组织。使用高压喷射(~2000大气压)液氮,根在6毫秒内冷冻,没有细胞形成冰晶,并提供最先进的细胞结构保存。厚树脂切片和电子断层扫描使我们能够更好地捕获PAS基质中广泛膜隔室的三维视图,并在丛内广泛地细化膜管,“Berg说。”