ISME | 研究揭示菌根真菌对有机氮的利用是由特定的土壤细菌和原生动物介导的！

丛枝菌根（AM）真菌伴随着陆地植物大约5亿年，在其宿主植物从土壤中获取磷（P）以换取植物提供的还原碳（C）方面发挥了特别重要的作用（Science | 植物与真菌的海誓山盟！研究揭示脂质交换驱动植物陆地化过程中的共生进化！Science | 重磅！植物和微生物的新途径：与共生微生物和病原微生物的相互作用驱动植物进化！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！）。磷被AM真菌菌丝从土壤中吸收，主要是作为正磷酸盐。AM真菌菌丝与其他土壤微生物之间的密切合作，也记录了AM真菌菌丝从有机来源（如植酸）有效地获取P（Trends in Microbiology | 真菌与植物宿主和土壤微生物交流的“磷语言”！）。这是因为AM真菌缺乏编码强效胞外酶的基因，从而使它们不能独立有效地获取土壤中的有机营养源。然而，真菌经常从这些资源中获得并进一步输送给它们的宿主植物大量的氮（N）和磷，可能是通过与其他土壤微生物合作。

2021年9月20日，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了捷克科学院微生物所Jan Jansa团队的最新相关研究成果，题为Organic nitrogen utilisation by an arbuscular mycorrhizal fungus is mediated by specific soil bacteria and a protist的研究论文。

由于在复杂的土壤中解析单个微生物功能和过程具有挑战性，科研人员在此采取了一种合成方法，研究¹⁵N标记的几丁质（一种有机氮源）通过AM真菌菌丝际的微生物循环进行回收。为此，科研人员采用了一个分隔的体外培养系统和与菊苣（Cichorium intybus）根、各种土壤细菌和原生动物Polysphondylium pallidum相关的根内球囊霉（Rhizophagus irregularis）单一性外源培养。结果表明，当类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）出现在它的菌丝际时，AM真菌（和联合的植物根系）从几丁质中获得的氮的数量是其他细菌的数倍，无论是否能溶解几丁质。此外，科研人员证明，与没有原生动物的菌丝际相比，在菌丝际中加入类芽孢杆菌，AM真菌从几丁质中获得的氮进一步增加至少65%。因此，科研人员直接证明微生物的相互作用可能涉及AM真菌菌丝对有机氮的有效利用。

图1：本研究中采用的微生态系统

图2：实验1中，与无氮对照相比，根内球囊霉菌丝和孢子的发育受矿物氮或有机氮添加的影响

图3：实验1中，根据实验系统中是否存在菌根真菌和添加到标记区的选定细菌分离物的身份，应用到标记区的¹⁵N与附着在它们身上的菌根菌丝的转移率

图4：实验1中，¹⁵N标记的氮以几丁质的形式施入标记区，向根部或向大培养皿无根区的菌根菌丝的转移率

图5：实验2中，¹⁵N标记的氮以几丁质的形式应用于标记区，向根部或大培养皿中无根区的菌根菌丝的转移率

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