2023年3月30日晚19:00，学科交叉卓越团队植物保护三组成员王二涛研究员应邀做了题为“植物-微生物共生和营养吸收”的学术报告。王二涛研究员是新基石研究员项目获得者和国家级优秀人才。该报告是学科交叉卓越团队系列报告第39讲，由团队副理事长兼秘书长吉林大学植物科学学院刘金亮教授主持。

在自然界中，植物周围充满了病原微生物和有益微生物。植物为了生存需要识别这些微生物，并启动相应程序与有益的共生微生物建立共生。其中“植物-菌根真菌”与“植物-根瘤菌”是自然界两种最为广泛、重要的共生形式。王二涛老师团队长期从事植物与菌根真菌以及根瘤菌共生关系的调节机制研究。本次报告王老师聚焦植物-丛枝菌根真菌共生关系的研究成果，在此基础上延展至豆科植物-根瘤菌共生固氮的分子机理研究。

菌根真菌共生对于生态系统和农业生产系统至关重要的。王二涛老师团队发现在菌根真菌共生过程中，转录因子WRI5a和RAM1的正反馈环调控植物脂肪酸合成酶相关基因的表达，这些基因表达后利用光合作用产物来合成脂肪酸，并通过STR途径调节植物将主要的碳源营养脂肪酸传递给丛枝菌根真菌。这部分研究建立了菌根真菌共生营养交换的理论框架，潜在的解决从枝菌根真菌体外重培养的生产瓶颈，并推翻了“糖”是丛枝菌根共生主要碳源营养的传统认知，并得出植物将90-95%的碳源以脂肪酸形式传递给丛枝菌根真菌的结论。

此外，王老师团队用两年时间绘制了菌根共生中的调控网络，并希望有感兴趣的研究人员未来可以挑取该网络中的某些基因进行深入研究。在水稻-丛枝菌根共生的转录调控网络中，王老师团队发现植物直接磷营养吸收途径（根途径）和共生磷营养吸收途径（共生途径）均受到植物磷信号网络统一调控。低磷条件下SPX与PHR不相互作用，PHR能结合P1BS，来激活菌根真菌共生相关基因的表达，由此促进菌根真菌共生。高磷条件下SPX与PHR相互作用，PHR不能激活菌根真菌共生相关基因的表达，由此菌根真菌共生受到严重抑制。王二涛老师团队将这一重要发现抽象为一个“青花瓷中国门”形象，并发表为Cell封面文章。

植物-微生物早期的信号互作研究中，王老师团队建立了植物区分共生菌和病原菌的基本概念。研究发现病原菌几丁质与CEBiP结合，促进其与CERK1形成复合体，激活了植物的抗病反应。而丛枝菌根真菌的短链几丁质直接结合MYR1，促进其与CERK1形成共生受体复合物，进而激活植物的共生反应，并抑制了病原受体复合物的形成，使其保持一个合适的植物免疫水平。这一机制被王老师称为是“单刀双掷模型”。CERK1在植物识别共生菌和病原菌的过程中至关重要，无病原菌时CIE1使得CERK1激酶活性降低，抑制植物自免疫。有病原菌时CERK1激活，磷酸化CIE1，CREK1活性进一步释放，产生植物免疫。这一现象类似于“刹车作用”。

王二涛老师团队在过去十年，初步构建了植物识别丛枝菌根真菌的信号通路，更新了菌根真菌共生的基本概念。对豆科植物根瘤菌固氮的机理进行了详细深入的研究，初步重塑了信号识别和建造了根瘤结构。比较发现菌根真菌共生和根瘤共生过程的分子机制是高度相似的。最终希望把豆科植物根瘤共生固氮转化到非豆科植物中，实现非豆科植物根瘤共生固氮改造。这一过程涉及到细胞信号转导、发育生物学、植物-微生物互作等多学科交叉，需要多领域人员一同参与研究。因此，王老师呼吁大家一同加入到这个开放性科学问题的探索中来。

本次学术报告采用线下会议+腾讯会议+视频直播的方式进行，腾讯会议始终处于爆满状态，三个直播平台参会超过5000人次，吉林大学植物科学学院的老师和同学们积极参与线下会议。在报告的主讲环节王二涛研究员毫无保留地分享了团队十年来发表在《Science》《Nature》《Cell》等国际顶级学术期刊上的科研成果，答疑环节气氛热烈提问不断，王老师就大家提出的科研问题进行了详尽解答。本次报告会加深了与会人员对“植物-菌根真菌/根瘤菌共生调控机制”的理解，使参会的各领域科研工作者受益匪浅，营造了生机勃勃的良好学术交流氛围，极大地提升了吉林大学植物科学学院牵头成立的学科交叉卓越团队的学术影响力。