- 2 次围观
丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）与植物根系建立紧密的共生关系，然而，调控这一互作的细胞类型特异性调控程序与代谢程序仍未得到充分解析。在此，我们整合大豆根系定殖时间梯度（接种后2–8周）上的单核RNA测序（snRNA-seq）与空间代谢组学，构建了AMF共生的高分辨率多组学图谱。通过对涵盖所有主要根细胞类型的33,410个细胞核进行分析，我们揭示了与空间局部代谢物积累相耦联的、具有动态性且可分辨至细胞类型水平的转录重编程。 早期定殖会触发强烈的、定位于表皮的免疫响应，同时伴随皮层特异性的表观遗传重编程，该过程由RNA指导的DNA甲基化机制介导，提示在真菌容纳区域中存在对防御反应的主动抑制。空间代谢组学揭示出一种双相代谢转变：从富含黄酮类和萜类的信号状态转变为以脂质为主导的营养交换状态，并与定殖进程相一致。与此同时，皮层和维管组织中的协调性碳分配与脂质生物合成通路被激活，支持真菌对宿主来源脂肪酸和糖的依赖。营养交换程序，尤其是氮和磷的转运，表现出显著的中柱鞘和韧皮部特异性，凸显了共生效益的系统性整合。 通过共表达网络分析，我们鉴定出一种此前未被表征的、以香豆素为中心的代谢转换开关，该开关受GmF6H1-2调控，并且对高效定殖至关重要，这一点已通过天然功能缺失变异得到验证。总体而言，本研究提供了一个全面的、具有空间分辨率的框架，将基因调控、代谢与细胞身份联系起来，揭示AMF共生是在单细胞分辨率下通过协调的免疫调控、代谢重塑和营养通量分配而实现的。
丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）与植物根系建立紧密的共生关系，然而，调控这一相互作用的细胞类型特异性调控程序和代谢程序仍未得到充分解析。在本研究中，我们整合了单核RNA测序（snRNA-seq）与空间代谢组学，跨越大豆根系定殖的时间梯度（接种后2–8周），构建了AMF共生的高分辨率多组学图谱。通过对涵盖所有主要根细胞类型的33,410个细胞核进行分析，我们揭示了动态的、细胞类型分辨的转录重编程，以及与之相耦联的空间局域化代谢物积累。早期定殖诱导了强烈的、定位于表皮的免疫响应，同时伴随着皮层特异性的表观遗传重编程，该过程由RNA指导的DNA甲基化机制介导，提示在真菌容纳区域中存在对防御反应的主动抑制。空间代谢组学揭示了一个双相代谢转变过程：从富含黄酮类和萜类化合物的信号状态，过渡到以脂质为主导的养分交换状态，这一过程与定殖进程相一致。与此同时，皮层和维管组织中的协调性碳分配与脂质生物合成通路被激活，支持真菌对宿主来源脂肪酸和糖的依赖。养分交换程序，尤其是氮和磷的转运，表现出显著的中柱鞘和韧皮部特异性，突显了共生效益的系统性整合。通过共表达网络分析，我们鉴定出一个此前未被表征的、以香豆素为中心的代谢开关，该开关受GmF6H1-2调控，并且对高效定殖至关重要，这一点已通过天然功能缺失变异得到验证。总体而言，本研究提供了一个全面的、空间分辨的研究框架，将基因调控、代谢和细胞身份联系起来，揭示了AMF共生是在单细胞分辨率下通过协调的免疫调控、代谢重构和养分通量分配而实现的。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.07.737096v1?rss=1
🏷️ 丛枝菌根共生 单细胞转录组 空间代谢组学 免疫调控 营养交换 香豆素代谢