本技术涉及一种宿主介导丛枝菌根真菌基因过表达的装置和方法。该装置由上下结构的菌根室和菌丝室组成,菌根室底部配备菌丝孔,上方覆盖支撑网和尼龙网,以实现菌丝的定向生长和基因表达。
背景技术
丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)真菌能够与陆地大多数维管植物建立有益共生体,能够协助宿主植物吸收水分、矿质营养以及提高宿主植物的逆境耐受性。由于AM真菌不能单独稳定存活,必须要与宿主建立共生关系才能完成其自身的生活史。因此,目前还是利用AM真菌与各种菌根植物的活体共生来获得大量AM真菌繁殖体,然后利用AM真菌繁殖体去侵染植物,从而使植物获得更好的增产和品质的提高。
近些年来,随着对AM真菌与植物共生机制研究的深入,科研工作者发现AM真菌提高宿主植物抗逆的过程中启动了一系列真菌自身的信号通路以及一些真菌自身基因的参与,即这些AM真菌的转录因子和功能基因在AM真菌共生体协同抗逆过程中发挥着不可或缺的作用。科研工作者为了深入探究这些基因的具体作用,开始借用植物基因功能的研究思路对这些转录因子或功能基因进行异源功能解析。同时,随着科研工作者对共生互作以及病虫害侵染宿主植物的深入研究,人们发现小RNA可以在共生界面或病原体与寄主植物交互的界面交换。紧接着,宿主植物介导的基因沉默(Host-Induced Gene Silencing,HIGS)技术应运而生,HIGS已被证明可以在病原体寄生宿生植物、害虫(包括昆虫和线虫)侵染宿主以及AM真菌与宿主植物共生时实现对病原体、害虫以及AM真菌体内基因的沉默,即利用交互界面穿梭的小RNA实现RNA干扰,进而特异性地降低或沉默病原体、害虫或AM真菌体内的基因表达,实现了这些生物体内的基因沉默。AM真菌共生互作过程中,仅仅只有少量小RNA穿梭于互作界面,而基于RNA干扰沉默原理中少量具有发卡结构的小RNA可高效实现目标基因的沉默,从而保证HIGS技术在AM真菌与宿主植物共生过程中菌体内靶基因沉默的成功,继而研究靶基因的沉默对AM真菌共生体的影响。
由于AM真菌不能单独稳定存活的特性,不能通过常规技术手段得到过表达AM真菌基因的AM真菌菌株。目前,HIGS技术虽然可以实现对AM真菌靶基因的沉默,然后却没有针对AM真菌目标基因实现过表达的应用。这可能是由于AM真菌与植物共生界面仅有少量的RNA穿梭于互作界面,从而使得常规HIGS策略难以实现AM真菌基因在菌体内的过量表达,即目前尚没有实现RNA分子在共生界面高效穿梭并大量在菌体内积累的技术。专利CN106190944A公开了一种分层培养富集丛枝菌根真菌孢子的方法,该方法中涉及苗木培养容器分为菌丝可接触的下层、隔离水肥和根系的中层以及植物根系生长的上层,采用阻隔根系吸收养分从而增强植物对AM真菌养分传递的依赖来增强AM真菌在根系内的定殖以及菌丝在下层增殖以及产孢,但是其下层没有连续的水肥供应设置、没有利于菌丝生长的水汽压条件及没有建立携带AM真菌基因的宿主植物与AM真菌菌丝网高效高速交换养分的机制,从而限制了菌丝的生长以及难以使携带AM真菌基因的宿主植物迅速加入到与植物高速养分交换的AM真菌共生网络中,即难以实现宿主介导的AM真菌基因在AM真菌内过表达。专利CN110476713A公开了一种连续收集丛枝菌根真菌菌丝的装置及方法,该装置是利用左右放置的菌根室和菌丝室,通过倒置种植植物来利用根系的向重力性避免其直接吸收高磷养分,来提高丛枝菌根真菌和植物的共生关系,方便丛枝菌根真菌菌丝的收集,但是其倒置生长模式不利于植物的光合作用从而限制了宿主植物的生长,进而不利于宿主植物的光合产物与菌根真菌供应养分之间的交换,无法实现丛枝共生界面养分的高速交换,难以实现宿主介导的AM真菌基因在AM真菌内过表达。
实现思路