New Phytologist | 研究揭示丛枝菌根真菌影响野生植物病害模式的机制!

保护性共生体（为其宿主提供防御性益处的物种）有助于决定物种相互作用的结果，从而塑造宿主和寄生之间的生态和进化动态。尽管它们很重要，但研究保护性共生体在影响自然界种群和群落中的宿主-寄生相互作用方面的作用的生态学研究却很少。相互作用的微生物，如菌根真菌，对流行病的保护已经在实验室的控制条件下，在几个经济上重要的农业植物物种中得到证实。尽管在田间条件下，互惠共生菌也可能影响病害，但尚未验证保护性共生体是否在自然流行病中调解侵染，自然流行病的特点是反复遇到病原体，以及环境和基因型的多样性。菌根联合在陆生植物中广泛存在，对植物适应性和种群动态、群落组成和生态系统功能有重要影响。鉴于病害是影响植物群落中物种的丰度、多样性和分布以及影响食物生产的主要因素，了解菌根真菌和其他互利性微生物如何影响植物病害的模式至关重要。虽然植物相关的病原体和互利微生物在整个生态系统中无处不在，并且经常在植物宿主体内共存，但它们如何相互作用以决定自然界中基因多样化种群的病害风险还不清楚。

2022年9月12日，国际权威学术期刊New Phytologist发表了瑞士苏黎世大学Anna-Liisa Laine（Nature Communications | 苏黎世大学研究揭示植物宿主遗传因素影响病毒群落的组成！）团队的最新相关研究成果，题为Arbuscular mycorrhizal fungi influence host infection during epidemics in a wild plant pathosystem的研究论文。

为了测试互惠共生微生物是否提供对植物面临病原体时的保护，以及这种保护是否因宿主基因型的不同而不同，科研人员在芬兰奥兰群岛对三种自然发生的真菌病原体Podosphaera plantaginis感染宿主植物Plantago lanceolata的流行病进行了实地实验。在每个种群中，科研人员收集了来自六个同源种群的实验植物的流行病学数据，这些种群被接种了相互作用的丛枝菌根真菌或非菌根对照的混合物。

接种丛枝菌根真菌可以增加每个种群植物的生长，但也增加了宿主感染率。菌根对病害严重程度的影响在不同的宿主基因型中是不同的，并且在流行期间随着时间的推移而加强。对病原体更易感的宿主基因型从接种中得到更强的保护作用。科研人员的结果表明，丛枝菌根真菌给宿主植物带来好处和风险，并在病原体攻击下改变宿主种群的感染模式。了解互惠共生菌如何改变宿主对病害的易感性，对于预测生态群落和农业中的感染结果非常重要。

图1：接种丛枝菌根真菌在不同基因来源的实验植物中产生不同的生长效益

图2：在菌根接种的植物中，宿主感染率增加，并且在田间流行病种群中有所不同

图3：在受感染的植物中，病害严重程度因菌根处理、种子来源种群和田间流行地点而异

图4：生长和病害敏感性与宿主基因型中的丛枝菌根真菌的防御作用有关

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