生物界中的龐大類群:真菌王國的那些事

2021-01-13 騰訊網

在十億年的演化過程中,真菌成了生存大師,它們存在之久,可找出處理每件事的最佳方法,例如致命的最佳方法,殺死敵人的最佳方法。它們有十億年奮力求生的經驗,人類能從這個神秘群體中學到很多。——紀錄片《改變地球的真菌》

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世界上最大的生物是什麼?藍鯨?巨型紅杉?

答案可能出乎你的意料,是一種真菌!

1998年科學家在美國俄勒岡州馬盧爾國家森林公園發現一處蘑菇的蹤跡,其年齡約為2400—8650歲,除了部分長在地表,絕大部分都藏於地下,構成了一大塊類似觸鬚的白色菌絲體。它們沿著樹根蔓延,覆蓋面積達965公頃,相當於1350個標準足球場。這個巨型蘑菇就是蜜環菌,屬於真菌界的擔子菌門。由此可見,真菌的形態多樣及複雜。

一、龐大的真菌家族

真菌是一種具真核的、產孢的、無葉綠體的真核生物,獨立於動物、植物和其他真核生物,自成一界,包括黴菌、酵母、塊菌以及其他人類所熟知的菌菇類。自1729年Michei首次對真菌進行分類以來,有代表性的真菌分類系統不下十多個。

在自然生態系統中,真菌是多樣性最為豐富的生物類群之一,也是物種數量僅次於昆蟲的世界第二大生物。全球真菌估計總數為300多萬種,迄今為止科學家們只發現了其中14.4 萬種。

二、真菌功能強大

儘管人類對真菌的了解還只是冰山一角,但真菌對於地球的演化和人類的生活都有巨大影響。自生命出現之初,真菌一直是生物演化的驅動者,它們侵蝕巖石創造土壤,滋養植物,讓地球變得青翠和生機勃勃。許多真菌對人類有益,它們可被用於抗生素、酶製劑、有機酸等物質的生產;某些真菌還可用於環境汙染的治理。當然,部分有害真菌也會侵染動物、植物或者人體,引起各種真菌類疾病。

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來源:《改變世界的真菌》

在農業生產中,生防真菌具有環境友好、綠色環保、安全高效、不產生抗藥性等天然優點,是作物病蟲害防治的有力武器。

植物病害一直是農作物優質高產的重要制約因素之一,它的病因可能是病原真菌或病原細菌,而利用生防真菌及其代謝產物對病害進行生物防治,正是目前研究的熱點。生防真菌通過競爭作用、拮抗作用、誘導作物抗性和促進作物生長等機制,以菌治菌,能從根本上解決植物多種病害問題。

在蟲害防治方面,蟲生真菌(綠僵菌,白僵菌等)能侵染約200多種害蟲、蟎類及線蟲,通過粘附、孢子萌發、穿透蟲體、體內發育等機制來殺死害蟲,並在害蟲群體內進行傳播,最終達到害蟲種群「團滅」的目的。蟲生真菌所具有的綠色環保,安全無藥害,對有益昆蟲的危害小等特點,正是新一代生物農藥聚焦的熱點。

此外,利用微生物包衣處理種子,更是目前世界生物農業中最前沿的技術。使用分子包被技術,將各種功能性真菌(促生,防病,抗逆等等)包裹在種子表面,能夠提高出苗的速度以及質量,增加植物對逆境以及病蟲害的抵抗能力,呵護作物從種子到植株的整個生育周期,實現作物的穩產增產,可謂是「小投入,大收益」。

三、豐富多樣的次生代謝產物

真菌之所以能夠在農業生產中發揮巨大作用,其豐富多樣的次生代謝產物是主要原因之一。近代科學研究發現,在各種微生物中,真菌具有最複雜、精密的基因組,是各種活性大分子、天然活性化合物的重要來源。

例如,哈茨木黴是防治土傳病害使用最廣泛的生防菌之一, 它能夠分泌幾丁質降解酶入侵病原菌菌絲內部,並將病原菌殺死。另外,它還能分泌膠黴毒素、木黴素、trichodermin、6-戊烷-比喃酮等具有抑菌殺菌作用的次生代謝產物,抑制病原菌的正常生理活動。

拜賴青黴能分泌吲哚乙酸、赤黴素等多種活性物質參與作物生長發育,提高作物對低溫、乾旱、倒伏等環境的抵禦能力。它還能分泌檸檬酸、草酸等酸性物質,磷酸酶、植酸酶等酶類物質,溶解土壤中的難溶性無機磷和有機磷,增加土壤肥力。

淡紫紫孢菌能分泌白灰菌素抑制線蟲活性、分解線蟲卵外壁,菌株孢子會進入線蟲體內寄生。線蟲一旦被寄生,不能產卵,不能孵化,形成僵體,不會再對作物產生危害。

四、真菌進化高級,與植物互利共生

真菌是地球上最早的拓荒者之一,大約十億年前,陸生真菌就靠著從巖石中攝取礦物質來生存,它們侵蝕巖石創造土壤,為植物的出現創造了條件,並且進一步幫助植物從水邊的微小生物,發展成大森林及完整的生態系。

據統計,目前全球80%的植物,都跟真菌存在共生關係,形成菌根。菌根的主要作用是擴大根系吸收面,增加植物對營養元素的吸收能力,進而達到真菌與植物互利共生的目的。

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菌根 | 來源:《改變世界的真菌》

植物內生菌又是另一種共生互惠關係,內生真菌普遍存在於高等植物中。植物為其提供光合產物和礦物質;內生菌的代謝產物則能刺激植物的生長發育,提高宿主植物對生物脅迫和非生物脅迫的抵抗能力。目前,植物內生菌已成為生物防治中極具潛力的微生物農藥、微生物菌劑的候選菌株。

五、微生物養活世界

在今天,人們面臨著環境惡化、人口增長等一系列嚴峻的考驗。據聯合國保守估計,到2050年,全球人口可能達到90億。要供養這樣龐大數量的人口,挑戰是空前的,因為這大大超出了當前全球糧食生產的能力。雖然轉基因技術和化學物質給農業帶來「量」的飛躍,但同時也帶來了對「質」的疑問。而這一大難題的突破口,可能就在這一群不起眼卻數量龐大的微生物上,特別是真菌類微生物。

慕恩生物從成立之初,一直致力於對生防真菌的發掘和開發應用。作為作物功能菌的開拓者,我們希望通過自然真菌的力量,推動中國乃至全球農業的綠色可持續發展,以實現「微生物養活世界」。

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