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同盟的秘密:植物在应激条件下如何与真菌合作
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同盟的秘密:植物在应激条件下如何与真菌合作

一项来自马克斯·普朗克学会植物分子生理学研究所小组的研究表明,在植物面临压力时产生的应激激素可能抑制与真菌的共生关系。这一发现对农业和未来的农作物产量至关重要。

10 March 2025 10 March 2025

植物与真菌之间的结盟是如何形成的?植物如何决定是否与真菌合作?由卡罗琳娜·古特亚教授领导的驻德国波茨坦马克斯·普朗克植物分子生理学研究所的研究人员进行的研究揭示了这种地下植物联盟的一些信息。研究结果已在《自然通讯》杂志上发表。

科学家团队发现了植物在面临压力时如何改变与真菌结盟的方式,以及植物如何产生压力激素。这项研究可能为农业带来新的思路,将植物和真菌视为平等合作伙伴。

在我们脚下的土壤中隐藏着复杂的相互作用系统:几乎所有植物都与真菌建立了密切共生关系。这些真菌不会像我们在森林和一些我们熟知的地方见到的那样形成我们所知道的真菌子实体。相反,它们形成了一种被称为菌丝体的密集细丝网络,贯穿土壤。

在每立方厘米土壤中,真菌的菌丝可以长达100米。尽管许多真菌分解土壤中的有机母质,但也有一些专门的品种与植物共生,在存活的植物光合产物的基础上生存。它们向植物提供水和矿物质。这种相互作用系统已经存在了数亿年,对于许多陆生植物至关重要。

一种特别亲密的共生形式被称为丛生菌丝。在这种结盟形式中,真菌菌丝渗入植物的根系,有时甚至渗入植物的细胞内。这种合作已经成为进化过程中最重要的相互作用之一。

在植物和真菌之间密切的合作中,水和营养物质的交换已经编码在它们的遗传密码中。然而,在某些条件下,植物可能拒绝与真菌合作。

卡罗琳娜·古特亚教授及她在驻波茨坦马克斯·普朗克植物分子生理学研究所的团队研究了植物根部在建立或拒绝与真菌共生时所发生的过程。他们的发现在于植物激素在这种相互作用中扮演着重要作用。

“我们已经知道植物在遇到压力时会产生气体激素乙烯,比如在水涝等情况下,这种激素会抑制植物与真菌的结盟”,古特亚解释道。“现在我们了解了在植物中发生的过程以及不同植物激素之间的相互作用。最终,我们理解了植物是如何决定是否加入或拒绝这种伙伴关系的。”

Debatosh Das和Kartikye Varshney进行的实验表明,与通常看法不同,乙烯并不会引发植物免疫系统对真菌的防御反应。相反,植物激素会刺激中枢调节蛋白SMA...

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