New Phytologist | 研究揭示竞争性根部共生体对植物营养分配的影响！

植物和菌根真菌之间的共生关系在植物陆生化的破晓演化出来，并被广泛认为增强了早期植物从土壤中获取和吸收营养的能力（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！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！）。作为回报，早期植物很可能将光合作用固定的有机碳，以六糖或和脂类的形式转移。今天，80%以上的陆地植物与丛枝菌根真菌（AMF）有联系，它们与宿主植物的根形成密切的伙伴关系。这些关系在植物营养方面发挥着关键作用，促进宿主植物从土壤中其他不可获取的来源获得土壤营养，如氮和磷。因此，在农业环境中促进AMF和作物之间的共生关系有很大的潜力，以提高作物对土壤养分的吸收，同时减少对过量施肥的需求。植物同时与一系列的活体营养型共生体相互作用，从互惠共生的如AMF，到寄生虫如马铃薯胞囊线虫（PCN）。对菌根获得的营养物质与植物固定碳的交换进行了充分的研究，然而对竞争性共生体的影响仍未充分探讨。

2022年1月12日，国际权威学术期刊New Phytologist发表了英国谢菲尔德大学Katie Field团队题为Disruption of carbon for nutrient exchange between potato and arbuscular mycorrhizal fungi enhanced cyst nematode fitness and host pest tolerance的研究论文。

在这项研究中，科研人员用放射性同位素追踪法研究了有无AMF和PCN的马铃薯的菌根养分和宿主资源分配，同时确定这种分配的后果。PCN的存在破坏了植物和AMF之间的碳养分交换，植物的碳绝大多数由线虫获得。尽管如此，AMF在被PCN感染的马铃薯上保持了营养物质的转移，最终在与宿主的营养物质交换中失去了碳。虽然PCN利用更大的营养储备来推动AMF-马铃薯上的种群增长，但真菌却赋予了其耐受性，使宿主能够承受寄生的负担。科研人员的发现为植物-AMF共生体的地下动态提供了重要的见解，在植物群落动态中很少考虑AMF赋予宿主及其寄生虫的同时营养和非营养益处。科研人员的研究结果表明，这可能是一个关键的疏忽，特别是在考虑植物和土壤群落中的碳和营养流时。

图1. AMF和PCN对只接种AMF、双重共同接种和只接种PCN的马铃薯根系的适应性

图2. 仅AMF、仅PCN或同时使用AMF和PCN对马铃薯宿主的影响

图3. 仅有AMF、仅有PCN或同时有AMF和PCN共生体的植物的磷和氮同化和分布

图4. 在仅由AMF、PCN或AMF和PCN双重定殖的植物中，植物的碳分配到地上部分、根外AMF菌丝和PCN

图5. 植物固定碳和AMF获得的磷由宿主交换并由PCN摄取的比例

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