大多數陸生植物都能與叢枝菌根(AM)真菌建立共生關係,這種共生現象普遍存在,並被認為可以提高植物固有的抗逆能力,緩解脅迫症狀。菌根植物通過AM共生作用增強了水分和養分(尤其是磷)的運輸,對植物的生長發育至關重要,因此菌根植物能夠獲得更好的耐性。本文推測,雌雄株之間可能存在一些特殊的交流,這種交流可能是由AM真菌促成的。
本試驗以雌雄異株植物青楊為材料,設置3個因子:(1)AM接種/不接種;(2)充分澆水/水分脅迫;(3)單株模式(只有4雄株或4株雌株)/混性型(2雄株和2雌株)。測定了雌雄幼苗的生長(莖長、地徑、SPAD、平均葉面積、生物量積累)和營養(C、N、P、K、Ca、Mg)分配。
3.1結果乾旱顯著限制了植物的生長和營養積累,特別是雌株,AM的形成緩解了這一負面影響,尤其是雄株。然而,性別效應是複雜的。
3.2混合種植模式緩解了雌雄株在生長和養分積累方面的競爭,甚至緩解了乾旱帶來的負面影響。在混合性別模式中,接種AM的雌雄植株之間的C、N、P、K、Ca含量差異較小,表明AM真菌在養分運輸中具有潛在的作用。
3.3 雄性比雌性對有限的水分有更強的生理反應,從AM形成中獲得更多的優勢。混交種植緩解了雌雄異株植物間的性內競爭,AM共生緩解了雌雄間的差異(圖1)。
本文證明了混合性別種植模式中的雌雄株表現略優於單一性別種植模式,通訊途徑可能是通過AM真菌進行的。AM真菌同時與不同的植物形成共生體,這也促進了植物之間的交流通道,被稱為共同菌根網絡。通過這個網絡,植物傳遞信號,甚至包括水分和養分,幫助植物克服各種壓力。未來還需要更多的研究來研究這些實驗所涉及的機制,合理利用AM真菌可能是一個潛在的解決辦法。
Li, Z., Wu, N., Liu, T., Tang, M., Chen, H. (2020). Gender-related responses of dioecious plant Populus cathayana to AMF, drought and planting pattern. Scientific Reports, 10(1).doi:10.1038/s41598-020-68112-0
https://www.nature.com/articles/s41598-020-68112-0
TASK lab:Trees and Soils Key Laboratory ,旨在交流樹木功能性狀、土壤微生物組、土壤生態過程、根土互作關係等領域研究進展,關注樹木地上地下部分的協同機制,探索樹木對逆境脅迫的適應策略,為森林生態系統管理提供科技支持。