ISME | 河南大学研究揭示根系分泌物类黄酮增强了丛枝菌根真菌与入侵植物之间的关联！

互惠共生（例如菌根、根瘤菌）是关键的植物生物相互作用，对植物适应性有很大影响（Science | 重磅！剑桥大学Giles Oldroyd课题组阐述植物通过共生微生物促进养分吸收！PNAS | 南京农大和美国德州理工大学研究揭示菌根真菌介导的水稻氮素吸收！）。但是，在全球环境变化（例如物种入侵）下，这些相互作用的强度和方向可能会发生变化，而物种入侵通常会产生新的生物相互作用。具体而言，已增强的植物-丛枝菌根（AM）真菌与引进植物的关联已牵连到植物入侵的成功（Science | 菌根真菌可以塑造生态系统对环境变化的反应！Science | Leho Tedersoo教授深度解读菌根共生如何驱动植物群落生态！）。尽管许多研究已经证明了这种增加的共生作用在促进入侵植物生长中的作用，但是，尚未探索入侵植物的引入种群和原生种群之间的AM真菌关联差异的潜在机制（Current Biology | 加拿大渥太华大学研究揭示植物宿主身份影响丛枝菌根真菌的核动力学！）。填补这一知识空白对于揭示植物-AM真菌相互作用和植物-土壤反馈中的进化与生态联系背后的机制至关重要。

2021年2月10日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了河南大学生命科学学院丁建清教授团队的最新相关研究成果，题为Increasing flavonoid concentrations in root exudates enhance associations between arbuscular mycorrhizal fungi and an invasive plant的研究论文。

在这篇文章中，研究人员测试了以下假设：入侵种群中根系分泌物化学物质的变化会影响AM真菌定殖，进而影响植物的生长性状。研究人员检测了入侵植物Triadicasebifera的原生种群和引进种群根部分泌物中的类黄酮（槲皮素和槲皮苷），并测试了它们对AM真菌和植物生长的影响。研究人员发现，来自引进种群的植物在根系分泌物中具有更高的槲皮素浓度，更大的AM真菌定殖和更高的生物量。当分泌物供体来自引入的种群时，施用根系分泌物会更强烈地增加目标植物的AM真菌定殖和AM真菌孢子萌发。当将活性炭添加到土壤中时，AM真菌定殖减少，进一步证实了根系分泌物化学物质的作用。此外，在土壤中添加槲皮素会增加AM真菌的定殖，这表明槲皮素可能是刺激AM真菌关联的关键化学信号。这些结果共同表明，根系分泌物类黄酮的遗传差异在增强AM真菌关联和入侵植物的性状方面起着重要作用，因此认为根系分泌物的化学物质对于揭示控制植物入侵过程中植物与土壤微生物相互作用的机制至关重要。

图1：在60天和90天时，AM真菌定殖与来自本土（中国，红色符号）和引入（美国，蓝色符号）种群的植物根系分泌物中类黄酮的根质量比浓度之间的关系

图2：菌根定殖对根系分泌物和化学物质添加的依赖性

图3：AM真菌定殖对种群起源和活性炭添加的依赖性

图4：T.sebifera根际土壤中AM真菌属的丰度

图5：根系分泌物对AM真菌孢子萌发的影响

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