2025年2月8日，微生物生态领域国际期刊ISME Journal（IF = 10.8）在线刊发了中国农业大学张福锁院士团队张林教授联合比利时法语鲁汶大学Stéphane Declerck教授撰写的综述文章“Mechanisms of cooperation in the plants-arbuscular mycorrhizal fungi-bacteria continuum”。该论文在团队提出的“植物-菌根真菌-细菌”三界互作连续体理论（Nature Reviews Microbiology, 2024）基础上，进一步阐明了植物、菌根真菌、细菌合作的维持机制，深化了对复杂体系中生物互作关系的理解，为根际生命共同体理论创新和调控提供了支撑。
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重磅！中国农业大学硕士以第一作者在Nature子刊（IF=69.2）发文：植物-丛枝菌根真菌-细菌连续体的跨界营养交换与分子调控
背景：在自然界中，合作是物种克服资源短缺和提高适应性的重要方式。丛枝菌根（AM）真菌是一种共生微生物，其历史可追溯到4亿年前。它们与绝大多数陆生植物形成共生关系，帮助它们从土壤中获得养分以换取碳。在更复杂的层面上，土壤细菌参与AM真菌与植物的共生：它们从与根相连的菌丝释放的分泌物中获取碳，通过矿化有机化合物来弥补AM真菌有限的腐生能力。AM共生建立了一种“劳动分工”或“资源分工网络”，这种关系甚至可以延伸到土壤细菌。因此，植物、AM真菌和土壤细菌构成了连续体，可能伴随着多种形式的合作。图1 植物全生物体和植物-丛枝菌根真菌-细菌连续体的概述一、AM共生的合作机制：进化史、生物市场理论与过剩碳假设AM共生存在功能互补与功能差异。趋同进化的机制可能塑造了AM真菌的基因组，它们从腐生向共生的转变主要涉及CAZymes的大量损失、脂肪酸合成酶的缺乏、合成次生代谢物的能力降低以及腐生祖先中存在基因的共同选择，以实现新的共生功能。AM共生以资源转移和交换为特征，生物市场理论为分析植物和AM真菌之间的资源交换合作提供了一个概念性框架，能够探索它们通过在不断变化的环境中提供资源而获得适应性的回报。过剩碳假设基于植物源库动力学，认为植物的碳转移可能是光合作用产生的碳过剩的结果，避免了在生物市场理论框架下难以解释的菌异养物种存在的问题。生物市场理论作为进化框架来阐明菌根共生的起源和发展，而过剩碳假设与菌根进化史的关联有限，主要强调源库动态的强度以及碳的转移。二、AM真菌与土壤细菌维持合作的机制：直接和间接互惠直接互惠是指AM真菌在其菌丝表面释放分泌物，为特定的微生物群提供碳源与能量，这些微生物帮助AM真菌获取矿物质养分，进而提高AM共生的适应性。直接互惠活动中也存在“欺骗者”的风险，即某些土壤细菌受益于其他物种的慷慨却不做出维持合作的贡献，这可能会受到其他有益细菌表现出的拮抗作用的不利影响。间接互惠允许在合作中占主导地位的细菌干预或抑制“欺骗者”获取资源或伤害合作伙伴，进而维护个体的利益和适合度。中国农业大学与比利时法语鲁汶大学联合培养博士生段世龙为论文第一作者，中国农业大学张林教授和比利时法语鲁汶大学Stéphane Declerck教授为共同通讯作者，中国农业大学已毕业博士生靳泽星参与了该项工作。![]()
