中國科學院昆明植物研究所
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科研進展

昆明植物所提出非宿主植物參與菌根網絡新觀點

文章来源:中國西南野生生物種質資源庫  |  发布时间:2021-07-16  |  作者:汪延良  |  浏览次数:  |  【打印】 【關閉

 

  90%以上陸生植物可與真菌形成菌根(Mycorrhiza),在農林生態系統中常見的類型是叢枝菌根(Arbuscular MycorrhizaAM)和外生菌根(EctomycorrhizaEM)植物與AM或者EM二者互惠共生,其中植物爲真菌提供所需碳水化合物,真菌則協助植物獲取更多的養分和水分並增強其抗逆性。自然條件下,噎hN植物可與多種真菌共生,噎hN真菌也可有多種宿主植物,當多種植物根系通過地下菌根菌絲相連後,就形成了菌根網絡。通過菌根網絡,不同植物之間可以進行水分、養分轉運以及病蟲害信號傳導和預警,從而促進植物適應複雜環境並塑造特定的植物群落。然而,仍有約10%的植物非菌根植物,如山龍眼科Proteaceae、藜科Chenopodiaceae、十字花科Brassicaceae大部分種類、豆科Fabaceae和仙人掌科Cactaceae小部分种类。非菌根植物以及与某一特定真菌无法形成菌根的植物都是该真菌的非宿主植物。长期以来的研究认爲非宿主植物是不参与菌根网络的,菌根网络的存在也使得菌根植物比非菌根植物具有更强的竞争力和環境适应能力。 

  20世紀80年代人們發現一些塊菌尤其是黑孢塊菌Tuber melanosporum和夏塊菌T. aestivum等的菌塘內,非宿主植物(尤其是雜草)稀少並且生長受到明顯抑制,導致宿主周圍形成一個明顯的、像火燒過一樣的,并称之爲“火燒圈”,但對火燒圈形成機制知之甚少,非宿主植物是否參與菌根網絡以及菌根介導的宿主與非宿主植物互作研究也十分有限。 

  

非宿主植物連接到地下菌根網絡的模式圖及其潛在生態功能。 

  中國科學院昆明植物研究所“真菌与菌根” 研究团队以“菌塘”现象爲切入点,结合已有研究报道和前期积累发现: 

  (1)很多AMEM菌絲在宿主存在的前提下可以侵染非宿主植物根系,但不形成特征性菌根結構; 

  (2)宿主植物菌根真菌非宿主植物形成的三方體系對非宿主植物生長和營養吸收有顯著抑制作用;而有趣的是,非宿主植物的存在可以顯著提高黑孢塊菌冬青栎菌根苗根際塊菌菌絲量並促進冬青栎的氮吸收; 

  (3)AM-拟南芥爲模型研究發現菌根菌絲侵染非宿主植物根系誘導了早期的真菌-宿主識別信號機制,但後期啓動防禦機制,不同于致病菌和植物內生真菌侵染植物的過程,也不同于菌絲侵染宿主植物的分子應答機制; 

  (4)菌根菌絲侵染非宿主植物根系可以增強非宿主植物系統免疫。 

  基于以上事實,研究團隊提出非宿主植物也能夠參與菌根網絡調控的觀點,並列出了該研究方向上一些亟待回答的科學問題。文章以Non-host plants: Are they mycorrhizal networks players?”爲题发表在Plant Diversity上,中科院昆明植物研究所副研究员汪延良爲文章第一作者,于富强正高级工程师爲通讯作者。本研究得到中科院昆明植物研究引進優秀人才項目和國家自然科學基金青年項目(31901204)支持。 

  文章鏈接 

  

宿主-菌根真菌-非宿主植物三方體系對植物生長發育的影響及潛在機制 

(責任編輯:李雪)

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