New Phytologist | 山西农业大学杨雪芳研究团队揭示丛枝菌根真菌如何协助外来菊科植物入侵当地生态系统

植物根部与土壤微生物除了能够相互影响对方的生长发育，对周围环境中其他物种间的竞争、群落结构与群落多样性也存在很大的影响。约80%的陆地植株可以与丛枝菌根真菌（AMF）形成互利共生的关系，AMF除了改善寄主的生长发育还可以影响寄主在群落竞争中的地位，甚至改变整个生态系统的功能，AMF是如何介导植物间的竞争关系还不清楚。臭名昭著的“加拿大一枝花”便是典型的入侵并破坏当地生态系统的菊科植物，造成巨大的经济损失，AMF是否成为其帮凶仍有待研究。

近日，山西农业大学杨雪芳副教授研究团队在New Phytologist在线发表了题为“Stronger mutualistic interactions  with arbuscular mycorrhizal fungi help Asteraceae invaders outcompete the phylogenetically related natives ”的研究论文，该研究发现丛枝菌根真菌（AMF）提高了外来入侵植物的竞争优势，增加了入侵植物地上部的营养吸收，为AMF提供更多的养分。

该课题组在中国7个受到外来菊科植物严重入侵的城市，采集入侵植物种子和与之近缘的当地物种的种子（图1），并在山西晋中一片10多年没有用于粮食生产的荒地采集土壤用于实验。研究发现，在单一栽培条件下（无种间竞争），入侵植物与当地植物的总生物量和AMF定殖率是相似的，但混合栽培条件下（有种间竞争），当地植物的生物量与AMF定殖率显著降低，入侵植物的生物量与定殖率则显著增加（图2）。

为什么AMF会在竞争条件下增加入侵植物的总生物量和定殖率呢？这意味着入侵植物与AMF之间的互利关系更强大，由于植物主要以脂肪酸的形式给AMF提供碳源，作者测定了根部肉豆蔻酸的浓度以及脂肪酸转运蛋白基因（RiFAT1和RiFAT2）的表达，发现竞争条件下入侵植株中这两项指标都显著上调，但在当地植物中却下调了（图3），这表明在竞争条件下入侵植物给AMF提供更多的营养。作为共生的反馈，入侵植物与当地植物地上部的氮含量都增加了但两者没有显著差异，入侵植物的磷含量也显著增加，这可能是为了给AMF提供更多的肉豆蔻酸，以便在竞争过程中赢得胜利。

综上所述，该研究确定了AMF对入侵菊科植物与其近缘种之间竞争的影响，AMF促进了入侵菊科植物的竞争优势，这可能是入侵植物与AMF形成更强的互惠作用导致的，有助于我们理解菊科植物入侵机制，并为防治外来植物入侵提供帮助。

Acknowledgments

山西农业大学孙大生副教授与杨雪萍为论文共同一作，云南大学王毅副研究员也参与了该研究。本研究得到了国家自然科学基金、山西农业大学优秀人才培养项目、云南大学植物繁殖适应与进化生态学重点实验室开放基金、山西省农业科技创新基金和山西省人才引进基金的资助。

原文链接

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18435

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转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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