为了适应不断变化的环境，古老的裸子植物与多样化的内生真菌共同进化，这些真菌对于植物宿主的适应性和生存能力至关重要。然而，性别在植物与内生真菌相互作用中应对环境胁迫的影响仍未明确。
2024年9月7日，Microbiome发表了题为Sex-specific responses of Taxus mairei to UV-B radiation involved altering the interactions between the microbiota assembly and host secondary metabolism的研究论文。研究通过RNA测序结合ITS分析，揭示了紫外线（UV）-B辐射下红豆杉（Taxus mairei）性别特异性响应的潜在机制。结果富集分析表明，性别影响了与氧化还原系统相关的多个基因的表达，这些基因可能在性别介导的UV-B辐射响应中发挥潜在作用。ITS序列分析进一步阐明了UV-B辐射和性别对内生真菌群落组成的影响。性别调控了多种次级代谢途径，从而为T.mairei宿主提供了化合物，以生成引诱剂和/或抑制剂来筛选微生物类群。真菌生物标志物分析显示，UV-B辐射降低了性别对真菌群落的影响。此外，分离并纯化了Guignardia菌株#1，以研究内生真菌在性别介导的UV-B辐射响应中的作用。接种由菌株#1产生的孢子显著改变了宿主的多个氧化还原系统，调控了APX2、GST7、NCED1、ZE1、CS1和CM1等基因的表达，揭示了内生真菌在性别介导的UV-B辐射响应中的作用，并为红豆杉应对环境胁迫的性别特异性响应提供了新的见解。
一个假设的模型描述了性别介导的UV-B辐射响应中的调控机制。接种Guignardia菌株#1显著改变了多种氧化还原系统，如谷胱甘肽代谢和类胡萝卜素生物合成途径，主要通过调控APX2、GST7、NCED1、ZE1、CS1和CM1基因的表达来实现这些变化。
RNA-seq和ITS-seq数据集概述
图1展示了雌雄红豆杉（T.mairei）树木对UV-B辐射响应的分析结果。a为在UV-B辐射下雌雄红豆杉树木的整合RNA-seq和ITS-seq分析流程。b为来自不同样本组的RNA-seq数据集的主成分分析（PCA）。c为来自不同样本组的ITS-seq数据集的动态meta-storms分析。
将核心微生物群与氮循环功能相联系
图2展示了响应UV-B辐射的差异表达基因的富集分析结果。a为雌雄红豆杉树木中八个光响应GO分析。b为归属于八个光响应GO术语的DEGs数量。c为多种代谢相关KEGG通路的显著性分析，蓝色表示显著性P<0.01。d为每个显著富集的KEGG通路中的DEGs数量。
响应UV-B辐射的差异表达基因（DEGs）富集分析
图3展示了雌雄红豆杉树木之间差异表达基因的富集分析结果。a为在UV-B辐射下性别相关DEGs的韦恩图，显示不同性别树木的DEGs数量。b为性别相关DEGs在多个环境胁迫相关GO富集分析。c为雌雄树木之间代谢通路的差异性响应。d为苯胺和酪氨酸生物合成相关基因的表达水平。e为谷胱甘肽代谢相关基因的表达水平。f为类胡萝卜素生物合成相关基因的表达水平。g为光响应顺式元件在差异表达转录因子（TF）基因上游启动子序列中的分析，不同颜色的方框表示不同类型的光响应顺式元件。
性别相关差异表达基因（DEGs）的富集分析
图4展示了内生真菌群落结构的差异。a为通过Chao1指数进行的alpha多样性分析。b为通过Shannon指数进行的alpha多样性分析。c为通过UPGMA聚类进行的beta多样性分析。d为不同性别的T.mairei树木在UV-B辐射下内生真菌的相对丰度。e为不同性别的T.mairei树木在UV-B辐射下差异真菌属的韦恩图分析。f为不同样本组中常见真菌属的比例。
内生真菌群落结构的差异
图5展示了UV-B辐射和性别对T.mairei植物微生物组组装的影响。a为通过线性判别分析效应量分析（LEfSe）进行的雌雄树木内生真菌在属水平上的丰度差异的系统发育树图。b为不同样本组中三种典型指示属丰度差异的分析。c为三种典型指示属在不同样本组中相对丰度变化的桑基图。d为差异真菌属与宿主DEGs的Pearson相关性分析。e为通过PICRUSt2程序对三种典型真菌属进行功能预测。
图6展示了参与性别介导UV-B辐射响应的内生真菌的分离过程。a为分离的内生真菌菌株在培养皿中的观察结果。b为Guignardia菌株#1与Alternaria菌株#M3/M5/M14在PDA培养基上的共培养相互作用。c为Guignardia菌株#1在不同条件下生长速率的柱状图。d为从T.mairei中分离的Guignardia菌株#1的照片，红色箭头表示Guignardia菌株#1的孢子。e为Guignardia菌株#1在对照和UV-B辐射条件下的黑色素含量。
参与性别介导UV-B辐射响应的内生真菌分离
图7展示了接种Guignardia孢子对宿主基因表达和代谢物积累的影响。a为将Guignardia菌株#1的孢子喷洒到雌性T.mairei树枝上的实验示意图。b为Guignardia菌株#1孢子感染后上调和下调基因的数量。d为Guignardia相关的UV-B响应基因的表达分析，“”表示显著性P<0.01。e为若干关键代谢物的积累分析。