New Phytologist | 与有益真菌的根系联合揭示植物-微生物的对价关系!

德国植物学家和真菌学家Heinrich Anton de Bary在1878年定义的互利共生，是指生物之间"对共生体有互惠的益处"的互动。这种类型的物种间互动存在于许多生命形式中，是推动自然生态系统功能和进化的一个关键因素。就微生物和多细胞真核生物之间的互利共生而言，它们主要与伙伴之间以交换方式（"给予和索取"）进行的营养交易有关。在互助关系中，互作双方都必须不断调节共生关系，以保持相对于他们自己的投资最高收益。从进化的角度来看，共生体根据其伙伴的投入协调资源流动的能力，决定了互利共生的可持续性。全世界最古老的、可能也是最广泛的互利共生关系是菌根（AM）共生关系。它是一种古老的互利伙伴关系，基于宿主和共生体之间的互惠原则，这可能是进化过程中共生体稳定的关键。

2022年3月，国际权威学术期刊New Phytologist发表了德国科隆大学Marcel Bucher和法国CNRS里昂大学Juliana Almario团队的最新相关研究成果，题为Unearthing the plant-microbe quid pro quo in root associations with beneficial fungi的研究综述。

多细胞真核生物和它们的微生物群落之间的互利共生关系是以交换养分的方式进行的。在涉及植物根部和球囊菌亚门（Glomeromycotina）真菌的广泛的菌根（AM）共生中，菌体通过光合作用获得碳，作为回报，它为宿主植物提供必要的矿物质，如磷。AM非宿主植物可以形成替代性的、进化上较年轻的菌根联合体，如外生菌根、杜鹃花类和兰科菌根。然而，目前还不清楚像十字花科物种拟南芥这样不形成已知的菌根共生体的植物是如何适应这些基本的菌根性状的丧失的。同位素追踪实验揭示了新的"类菌根"真菌的存在，它们能够将营养物质如氮和磷转移到植物中，包括十字花科植物。在这篇文章中，科研人员概述了根和真菌之间营养关系的生物学特性，以及这些关联如何支持植物对气候变化的适应。

表1. 在类菌根的植物-真菌联合体中真菌对植物的营养转移的研究报道

图1. (A）失去了建立祖先AM共生关系（非AM）能力的植物谱系中的根部-真菌（菌根）联合。图片显示了与毛霉亚门共生、AM共生、外生菌根共生、杜鹃花类菌根共生、兰科菌根相关的独特的细胞结构。显示了非菌根十字花科植物的特殊情况，包括关于它们与类菌根真菌的关系的假设。(B）AM-非宿主植物谱系中AM-共生基本植物基因的保守性。Blastp对来自Lotus japonicus和Medicago truncatula的参考蛋白与建立外生菌根、杜鹃花类菌根和兰科菌根关系的物种以及非AM宿主的基因组进行比对。

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