很多研究表明,干旱胁迫条件下丛枝菌根(AM)能够有效调节植物水分生理,改善植物矿质营养状况,从而缓解干旱胁迫对植物生长的不利影响。然而,对于AM真菌吸收传输水分增强植物抗旱性的直接作用,以及干旱胁迫下AM真菌和宿主植物之间的协同抗逆机制尚缺乏认识。我们以野生型及无根毛突变体大麦为供试植物材料,证明干旱条件下AM真菌可弥补根毛的缺失,增强植物抗旱性。为获取AM真菌吸收水分的直接证据,我们进而从AM真菌Glomus intraradices中克隆了两个水孔蛋白基因GintAQPF1和GintAQPF2,通过异源过表达证明GintAQPF1和GintAQPF2均具有输水功能。干旱胁迫下,菌根植物根内丛枝和根外菌丝中水孔蛋白基因表达显著增强,同时根外菌丝的生长也受到干旱的显著诱导,这对于增强植物抗旱性具有关键作用。我们进一步采用分根培养系统,研究干旱胁迫下宿主植物和AM真菌之间的协同响应。试验结果表明干旱胁迫下AM真菌显著诱导植物中编码肌醇-3-磷酸合酶(IPS)和14-3-3蛋白基因(参与ABA信号转导的关键基因)的表达,从而导致植物水孔蛋白基因表达的增强。IPS和14-3-3蛋白可能作为正调节子启动共生体系协同抗旱机制。这些研究结果初步揭示了干旱胁迫下AM真菌在改善植物水分生理方面的直接作用,以及宿主植物和AM真菌之间的分子互动机制。