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　　90%以上陸生植物可與真菌形成菌根(Mycorrhiza)，在農林生態(tài)系統(tǒng)中常見的類型是叢枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza，AM)和外生菌根(Ectomycorrhiza，EM)。植物與AM或者EM二者互惠共生，其中植物為真菌提供所需碳水化合物，真菌則協(xié)助植物獲取更多的養(yǎng)分和水分并增強其抗逆性。自然條件下，一種植物可與多種真菌共生，一種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后，就形成了菌根網(wǎng)絡。通過菌根網(wǎng)絡，不同植物之間可以進行水分、養(yǎng)分轉運以及病蟲害信號傳導和預警，從而促進植物適應復雜環(huán)境并塑造特定的植物群落。然而，仍有約10%的植物為非菌根植物，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小部分種類。非菌根植物以及與某一特定真菌無法形成菌根的植物都是該真菌的非宿主植物。長期以來的研究認為非宿主植物是不參與菌根網(wǎng)絡的，菌根網(wǎng)絡的存在也使得菌根植物比非菌根植物具有更強的競爭力和環(huán)境適應能力。 

　　20世紀80年代人們發(fā)現(xiàn)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）稀少并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“環(huán)”，并稱之為“火燒圈”，但對“火燒圈”的形成機制知之甚少，非宿主植物是否參與菌根網(wǎng)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。 

圖1 非宿主植物連接到地下菌根網(wǎng)絡的模式圖及其潛在生態(tài)功能。 

　　中國科學院昆明植物研究所“真菌與菌根” 研究團隊以“菌塘”現(xiàn)象為切入點，結合已有研究報道和前期積累發(fā)現(xiàn)： 

　　（1）很多AM和EM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(yǎng)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—冬青櫟菌根苗根際塊菌菌絲量并促進冬青櫟的氮吸收； 

　　（3）以AM-擬南芥為模型的研究發(fā)現(xiàn)，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，但后期啟動防御機制，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(tǒng)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(wǎng)絡調控的觀點，并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?”為題發(fā)表在Plant Diversity上，中科院昆明植物研究所副研究員汪延良為文章第一作者，于富強正高級工程師為通訊作者。本研究得到中科院昆明植物研究所引進優(yōu)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 

圖2 宿主-菌根真菌-非宿主植物三方體系對植物生長發(fā)育的影響及潛在機制