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文献分享 | 外来的和尚好念经,入侵的植物易“成精”?

分类:
阿趣动态
发布时间:
2021/03/16 09:16
浏览量
 
丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi ,AMF)是最常见的植物共生物之一,它能够通过辅助共生植物摄取磷和水进而促进其生长、产出。根际存在的植物与AMF之间的相互作用,确保了它们能够相互识别、真菌定殖以及两者建立共生联系,这种共生联系也导致了植物中初生代谢和次生代谢通路的重编程。
 
 
代谢组学
 
 
Schematic representation of the potential pathways through which arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) reprograms the plant metabolome. 
 
研究发现AMF在植物入侵过程中发挥着重要的作用,许多入侵植物会增强与共生的AMF之间的联系。但是,AMF与入侵植物间具体联系的化学机制,以及这种联系在入侵种群和天然种群间存在差异的机制尚不清楚。
 
代谢组学
 
本文作者通过验证假设:入侵种群的根系分泌物中化学物质的变化会影响AMF定殖,进而影响植物的生长,发现了根系分泌物中类黄酮浓度的增加会增强丛枝菌根真菌与入侵植物之间的联系。
 
01
Result 1:同质园实验
 
作者选取了乌桕(Triadica sebifera)作为研究模型。同质园实验发现引入种群(from USA)相较于天然种群(in china)根际真菌定殖较多,根系分泌物中槲皮素浓度较高,生物量也更高。
 
代谢组学
Fig. 1 The relationships between AM fungal colonization and the root mass specific concentrations of flavonoids in the root exudates of plants from native (China, red symbols) and introduced (US, blue symbols) populations at 60 and 90 days. A quercetin. Means ± SE.
 
02
Result 2:根分泌物施加实验
 
相较于对照,接受引入种群根系分泌物的靶标植物根际真菌定殖增加,AMF的孢子萌发增加。
 
代谢组学
Fig. 2 The dependence of mycorrhizal colonization on root exudate. AM fungal colonization of target seedlings when they received root exudates from donor plants of different population origins (native: China and introduced: US) in the exudate addition experiment. Means ± SE. 
 
03
Result 3:化学试剂施加实验
 
相较于对照,在土壤中添加槲皮素会增加AMF的定殖,提示槲皮素可能是刺激AMF和引入植物之间相互作用的关键化学信号。
 
代谢组学
Fig. 3 The dependence of mycorrhizal colonization on chemical addition. AM fungal colonization of seedlings that received quercetin or quercitrin. Means ± SE.
 
04
Result 4:活性炭实验
 
在土壤中加入活性炭(Charcoal)时,无论是对于引入种群还是天然种群,AMF的定殖量都降低,进一步验证了作者的假设。
 
代谢组学
Fig. 4 The dependence of AM fungal colonization on population origin and activated charcoal addition. Means ± SE. 
 
05
总结
 
许多研究报道过入侵植物(或引入植物种群)相较于天然种群的AMF定殖增加现象,但一直没有深入其背后机制。该文章发现在乌桕的引入种群根系分泌物中,黄酮类(尤其是槲皮素)含量增加,促进了AMF的孢子萌芽及定殖,反过来又促进了共生植物的生长。根系分泌物中的化学物质对于揭示调控移植的植物-土壤微生物相互作用,例如植物入侵过程中的植-土反馈(plant-soil feedbacks)具有重要作用。
 
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参考文献:
1. Kaur S, Suseela V. Unraveling Arbuscular Mycorrhiza-Induced Changes in Plant Primary and Secondary Metabolome. Metabolites. 2020; 10(8):335. https://doi.org/10.3390/metabo10080335
2. Tian, B., Pei, Y., Huang, W. et al. Increasing flavonoid concentrations in root exudates enhance associations between arbuscular mycorrhizal fungi and an invasive plant. ISME J (2021). https://doi.org/10.1038/s41396-021-00894-1
 
文献原文下载:
链接:https://pan.baidu.com/s/17Bazu-fyc0-2ku0e7qtavA
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