New Phyto | 菌根和非菌根植物的相互促进与竞争：外生菌根真菌和病原菌在物种共存中的作用

土壤磷极度缺乏的西澳地区，植物多样性却很高，其中包括具有高效磷活化能力的排根植物--班克木属，此外，土壤磷活化效率较低的菌根树种也能在此生存。排根植物活化的土壤磷可以被采取其它养分获取策略的树种利用。外生菌根（ECM）真菌可以帮助其宿主捕获养分，同时还有抵御病原菌的功能，但对于排根植物来说，高效的磷活化能力意味着抵御病原菌能力降低。那么，ECM定植是否会提高其邻近非菌根植物对病原菌的耐受性呢？

植物激素作为信号分子可以调节植物的防御反应，例如水杨酸和茉莉酸可以激活植物体的防御机制，参与防御复合物的合成。外生菌根真菌可以改变宿主对植物激素的敏感性，非宿主植物也可以参与到菌根网络形成内生菌，理解非菌根植物对ECM真菌的反应以及这些不兼容交互作用对于病原菌的防御反应是探究物种共存机制的基础。

该研究通过接种病原菌或/和ECM真菌，单独或混种两种养分获取策略的植物（Banksia menziesii，排根植物；Eucalyptus todtiana，外生菌根真菌植物），来探究土传病原菌如何影响不同养分获取策略物种的交互作用，并提出以下假设：1）病原菌的出现会影响B. menziesii 的养分竞争能力；2）ECM真菌侵染的E. todtiana会通过增加植物激素或次生代谢物的水平来触发植物对病原菌的防御反应；3）当E. todtiana被ECM真菌侵染后，也会诱导B. menziesii的防御反应。

研究结果表明，排根植物B. menziesii促进了ECM植物的磷吸收和生长。在外生菌根真菌出现的情况下，B. menziesii的植物激素水平高于E. todtiana，激活了B. menziesii根系水杨酸调节的防御反应。同时，排根植物B. menziesii的出现使ECM植物的防御策略由次生代谢物相关转变为植物激素反应途径。土壤磷极度缺乏时，ECM真菌在菌根植物和非菌根植物的交互作用中扮演重要角色，具体来说，外生菌根真菌在具有两种不同养分获取策略的物种间的养分促进关系中，引入了养分竞争的成分。

作者简介

Clément E. Gille

西澳大学生物科学学院博士生

我很早就对植物学和植物生物学产生了兴趣。我观察到，生态系统中的每个角色都在发挥各自的作用，而且相互关联。我的研究之旅将我引向澳大利亚西南部，研究这一全球多样性热点地区植物多样性的驱动因素。我尤其关注矿物质营养和微生物介导的植物相互作用。

Researchgate:

https://www.researchgate.net/profile/Clement-Gille

图1. 实验设计

图2. 单独种植或混种时，排根植物Banksia menziesii和外生菌根植物Eucalyptus todtiana植株生物量（a），叶片磷浓度（b）和叶片磷含量（c）

图3. 单独种植或混种时，排根植物Banksia menziesii和外生菌根植物Eucalyptus todtiana根系总酚浓度

图4. 单独种植或混种时，排根植物Banksia menziesii和外生菌根植物Eucalyptus todtiana根系水杨酸（a）和茉莉酸（b）浓度

图5. 排根植物Banksia menziesii和外生菌根植物Eucalyptus todtiana根系中防御反应相关的复合物的相关分析（a）和主成分分析（b），以及Banksia menziesii（c-e）和Eucalyptus todtiana（f-h）主成分分析中第一维和第二维所代表的防御策略的分布检验。JA，茉莉酸； JA，茉莉酸-异亮氨酸；OPDA，植物二烯酸；Phyto，疫霉属土传病原菌；SA，水杨酸

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