实验室高程研究团队在菌根适应策略研究中取得进展

      菌根是自然界中一种普遍的植物共生现象，它是土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。共生真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质，而植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等，从而达到一种互利互助、互通有无的高度统一。它既具有一般植物根系的特征，又具有专性真菌的特性。

    丛枝菌根是植物根系与菌根真菌形成的互惠共生体，在养分吸收、碳循环、多样性维持等方面具有重要功能。丛枝菌根的宿主植物占陆地植物的70-80% (> 170,000种)，而已知的丛枝菌根真菌仅300余种。因此，传统上认为丛枝菌根真菌不存在适应策略的权衡。

    而物种必须在有限资源的分配上进行权衡，由扰动、胁迫和竞争等三个基本维度定义了C-S-R策略三角，或UAST理论。R (uderal)策略的类群能在扰动之后快速快速拓殖，但是在胁迫耐受和竞争力等方面能力较弱；胁迫耐受的S (tress-tolerant)策略类群在竞争和拓殖等方面能力较弱；竞争力强的C (ompetitor)策略类群在胁迫耐受和拓殖等方面较弱。

    在利用真菌ITS扩增子测序克服传统18S区过于保守的问题，并依托农田生态系统解决自然生态系统中植物生长阶段不一致的基础上，中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室高程研究组前期通过连续大规模采样发现，植物生长发育对丛枝菌根真菌群落的影响远大于其对总真菌群落的影响，丛枝菌根真菌随着植物生长发育快速演替；植物生长发育早期的丛枝菌根真菌表现出快速拓展的R策略，而后期的丛枝菌根真菌表现出C策略。那么，除了R和C策略外，该系统中是否还有S策略的菌根真菌？另外，丛枝菌根真菌适应策略转变的机制尚不清楚。

    近期，通过农田生态系统的水分控制实验，高程研究员与美国加州大学伯克利分校的John W. Taylor教授团队发现干旱胁迫并未改变丛枝菌根真菌群落组成。结合前期干旱导致丛枝菌根真菌生物量下降的发现，得出农田长期灌溉造成耐旱丛枝菌根真菌丧失的结论。而参考作者早期在草地生态系统的研究发现干旱导致丛枝菌根真菌群落组成改变的结果，提出将自然界中的耐旱共生菌引入农田生态系统以增强农作物抗旱性的思路。

    进一步，研究团队对共生体信息流的研究发现：演替早期的R策略菌根真菌通过植物根系分泌的独脚金内酯加速共生关系的建立，演替后期的C策略菌根真菌通过脂几丁质寡糖调控共生关系的形成。高程研究组对物质流的研究表明：R策略菌根真菌主要帮助植物吸收水分，而C策略菌根真菌同时帮助植物吸收水分和养分。该研究对于全球干旱背景下的农业可持续发展提供了新思路。

    成果以Successional adaptivestrategies revealed by correlating arbuscular mycorrhizal fungal abundance withhost plant gene expression为题发表在Molecular Ecology。高程为第一兼通讯作者，John W. Taylor教授为并列通讯作者。

    文章得到审稿人的高度评价：本研究代表了该领域的显著进展，且将引领一系列菌根表达领域令人瞩目的研究（能在好的期刊上发表）：In my humble view, this current study represent a significantadvance in this field, and will hopefully be used as an example in a fieldwhere AMF expression studies are risible at best (and yet still get publishedin good journals!).

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.16343