今天咱来唠唠植物间那些神奇的事儿。你能想象吗,在地下深处,植物们正通过一个神秘的网络悄悄交流,分享着信号和物质,这个神秘网络就是菌根网络。这可不是科幻小说里的情节,而是真实发生在我们脚下土地里的奇妙现象。
先给大家讲讲菌根真菌这神奇的角色。地球上大约 70% - 90% 的陆生植物,都和丛枝菌根真菌有着紧密的共生关系 。这些真菌在植物根皮质细胞里,会形成超级复杂、高度分枝的树状结构。根外菌丝呢,就像勤劳的小快递员,从土壤里吸收磷、氮这些植物生长急需的营养,然后运送到植物根部。植物也不吝啬,作为回报,会给真菌提供糖和脂质营养。而且啊,这丛枝菌根真菌特别 “博爱”,它不会只守着一株植物,而是同时和相邻的好多不同植物 “交朋友”,通过连接它们的根系,形成一个超庞大、超复杂的菌根网络 。
那这个菌根网络到底咋传递信号的呢?这可太有意思了。打个比方,就像有研究人员做的实验,把两棵相邻的番茄植株,用丛枝菌根真菌搭起菌丝网络。然后,给其中一株番茄接种早疫病菌。结果发现,另一株健康的番茄,它体内抗病相关基因转录水平升高了,抗病相关酶的活性也增强了 。这说明啥?说明菌丝网络就像一条秘密通讯线路,把病原体防御相关的移动信号,从被攻击的番茄传递给了健康番茄,让它提前做好防御准备。
还有更神奇的。当有蚜虫取食大豆植株时,不仅这株大豆会有反应,和它通过菌丝网络连着的其他健康大豆,也会产生抗虫物质。棉铃虫侵害番茄植株时,诱导的系统信号也能通过菌丝网络,传播到其他番茄植株,让它们的抗性增强 。你看,这菌根网络是不是超厉害,让植物们能互通有无,一起对抗外敌。
不过,这里面还有好多谜团没解开。哪些植物能通过菌丝网络传递长途信号?这些信号是咋产生、咋调控的?虽说现在知道植物间能通过寄生植物的吸器或者菌丝网络传达信号,改变生长发育,但具体的机制还不太清楚。
近几年,科学家们在这个领域可是取得了不少突破。比如说,中山大学生命科学学院的 Christian Staehelin 教授团队,发现了截形苜蓿 β-N - 乙酰己糖胺酶(MtHEXO2) 。这个酶可不得了,它能快速响应丛枝菌根真菌和苜蓿中华根瘤菌的诱导,在根毛中表达。而且,它还能特异性水解共生信号分子几丁质寡糖(COs)。hexo2 突变体植株和野生型相比,丛枝菌根真菌定殖率和丛枝菌根共生相关基因的表达水平都显著降低 。这就说明,MtHEXO2 蛋白在丛枝菌根共生过程中,起着调节共生信号分子的重要作用。
还有中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究团队的重大发现 。他们以早期陆生植物粗裂地钱为研究对象,发现粗裂地钱里有一对 LysM 类受体激酶 —MpaLYR 和 MpaCERK1,这俩能精准区分共生和病原微生物,激活不同的下游信号通路。低磷条件下,植物释放独脚金内酯,刺激菌根真菌分泌共生分子标志物短链几丁质壳聚糖 CO4/CO5,被 MpaLYR 识别后,激发共生反应,还能抑制病原微生物引发的免疫反应,维持共生与免疫的平衡 。这一发现,为我们理解植物区分 “敌友”,提供了关键的分子机制。
家人们,植物间通过菌根网络传递信号的这个领域,真的是充满了惊喜和未知。随着研究的深入,说不定以后我们能利用这些机制,帮助农作物更好地抵抗病虫害,提高产量呢。你们对这个神奇的菌根网络有啥想法?是不是也觉得大自然太奇妙了,快在评论区和我聊聊!