New Phytologist | 植物-菌根共生的根部代谢组揭示了互生或寄生的菌根表型！

植物根部与菌根真菌（AMF）的结合是陆地生态系统中最古老和最广泛的共生关系，表现出从互惠共生到寄生的各种表型。然而，我们仍然缺乏对区分和调节这些表型的细胞水平机制的了解。在土壤养分供应不足的情况下，AMF通过其广泛的菌丝网络提供植物所需的70-80%的磷（P）。AMF共生体还提高了植物对干旱、盐分胁迫、虫害和病害的耐受性，提高了农产品的质量，并促进了土壤碳的积累。作为获取资源的回报，植物向AMF提供碳，占植物光合物的约4-20%。由于它们有能力捕获生物利用率较低的土壤残留养分，在可持续农业中利用AMF共生的潜力很大。然而，AMF的高度功能多样性经常导致不同植物-AMF组合的植物生产力的相反结果。这种不同结果的基本机制还不太清楚，这就阻碍了AMF共生在农业中的大规模利用。

2022年1月27日，国际权威学术期刊New Phytologist发表了美国克莱姆森大学Vidya Suseela团队的最新相关研究成果，题为Root metabolome of plant–arbuscular mycorrhizal symbiosis mirrors the mutualistic or parasitic mycorrhizal phenotype的研究论文。

科研人员评估了在P限制条件下，用两种AMF物种（Rhizophagus irregularis, Gigaspora gigantea）单独或混合接种的两个高粱品种的生长参数和根部代谢组的调节情况。R. irregularis表现出一种互惠共生的表型，增加了P的吸收和植物的生长。这种积极的结果与促进性的代谢反应有关，包括更多的有机酸和对维持功能性共生关系至关重要的特殊代谢物。然而，G. gigantea表现出一种寄生表型，导致植物生长受阻，并导致植物的抑制性代谢反应，包括具有抗真菌特性的对羟基苯基乙醛肟的丰度更高。这些发现表明，植物-AMF共生的不同结果可能是由植物物种与特定AMF物种相互作用产生的根部代谢组的变化来调节或反映的。当宿主植物暴露在AMF的混合物中时，互利的共生关系占优势。科研人员的结果提供了植物-AMF共生的代谢组水平，并强调了AMF和作物基因型在促进AMF互利共生中的重要性。

图1. 不同处理中的菌根定殖百分比（a）、含有丛枝的比例（b，c）、AMF线粒体DNA拷贝的标准化数量（d，e）

图2. 接种AMF处理的两种高粱基因型的干茎生物量（a）、植物磷含量（b）、菌根磷反应（c）和菌根生长反应（d）

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