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Sky
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奕梵
硫是植物生长和发育必不可少的大量营养素，在新陈代谢中发挥重要作用。植物主要以阴离子形式（SO42-）吸收硫。虽然硫约占地壳的0.1％，但是在土壤中可以被植物利用的硫的含量很少。硫缺乏会导致蛋白质生物合成和叶绿素含量下降，最终导致农作物减产。
植物可以通过高亲和力和低亲和力转运蛋白从土壤中吸收多种浓度的硫酸盐。硫酸盐的迁移可通过耦合质子（H+）和钠（Na+）等带正电荷的离子，也可以通过硫酸盐/阴离子（A-）反向转运蛋白迁移至阴离子，或通过ABC型复合转运蛋白直接跨膜移动。在可利用硫低的土壤中，植物与丛枝菌根真菌（arbuscularmycorrhizalfungus,AMF）之间的共生关系有助于植物从土壤中获取硫，而真菌则从植物中获取糖分。在这个互助过程中，真菌和植物的膜转运蛋白参与了将营养物质转移至宿主植物。但由于缺乏稳定的AMFs转化系统，科学家无法对AMF硫酸盐转运蛋白进行遗传操作以提高定植植物对硫的吸收，这极大的限制了菌根硫向宿主植物转移的研究。印度梨形孢(Serendipitaindica)是一种植物根内生真菌，其具有丛枝菌根真菌的生理生态功能，同时具有丛枝菌根真菌所不具有的优点，例如，S.indica可以在实验室条件下进行无菌培养，并且具有完善的转化体系。因此，S.indica可以作为模式系统来研究植物通过有益真菌间接吸收硫的分子机制。
年1月21日，印度贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学（JawaharlalNehruUniversity）AtulKumarJohri团队在ThePlantCell发表了题为SulfurtransferfromtheendophyticfungusSerendipitaindicaimprovesmaizegrowthandrequiresthesulfatetransporterSiSulT的研究论文。该研究从植物根内生真菌印度梨形孢中鉴定到一个新的硫酸盐转运蛋白SiSulT，其可以转运硫到玉米植株中，并改善玉米的生长。
在该研究中，作者首先通过BLAST在S.indica的基因组中鉴定到一个硫酸盐转运蛋白SiSulT。在低硫条件下，SiSulT的表达被显著诱导上调。通过功能验证，发现SiSulT可以互补酵母硫酸盐转运蛋白突变体HK14的表型，表明SiSulT确实编码一个硫酸盐转运蛋白。对动力学曲线的测定，发现SiSulT对硫的吸收曲线与酵母自身的硫转运蛋白Sul1和Sul2的相似。
为进一步确认SiSulT具有转运硫到宿主植物的功能，作者通过RNAi技术构建了SiSul突变体菌株kd-SiSulT。将野生型S.indica和kd-SiSulT突变体菌株分别侵染玉米的根部，并提供μMNa2SO4和1μM35S标记的Na2SO4，在35天后通过放射自显影来检测玉米幼苗中标记硫的转移。结果显示，在野生型S.indica侵染的玉米根部和叶片中有很强的放射性，而kd-SiSulT侵染的玉米中检测到相对较弱的放射性，表明SiSulT促进了硫酸盐从真菌向宿主植物的转移，外部菌丝可能构成了最初的吸收位点。基于上述结果，作者推测在低硫环境中，玉米根部定植的S.indica可提高玉米对硫酸盐的吸收。为验证这个假设，作者将两组玉米种植在低硫酸盐浸泡过的沙子中。生长四周后，发现被野生型S.indica定植的玉米长势明显好于kd-SiSulT定植的玉米。但是，当两组玉米都生长在高硫条件下，这种差异却消失，表明这种作用很大程度上取决于可利用硫酸盐的含量。
S.indica转运硫酸盐到宿主植物的作用模式图综上所述，该研究从S.indica中鉴定到一个新的硫酸盐转运蛋白SiSulT。在低硫条件下，SiSulT可将硫转移至宿主植物中，改善其生长状况，进而提高生物量。该研究还提供了一种在硫酸盐吸收中研究有植物-真菌相互作用的系统。未来或可将S.indica应用于农业生产中，以实现在低硫酸盐环境中提高农作物的产量。
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