【ISME】華南植物園揭示水玉簪屬植物與真菌伴侶的互作模式

2021-02-22 iPlants
菌根（mycorrhizae）是地球上最普遍存在的植物-真菌共生體系，在這一體系中，植物從真菌處獲得礦質元素，作為回報，植物將光合作用固定的有機碳等回饋於真菌。這種共生關係被認為在植物從海洋拓展到陸地的過程中發揮了至關重要的作用，並隨後在植物的多樣性演化中也扮演了重要角色，成為研究植物-真菌互作的模式體系。自然界中有一大類植物寄生於光合自養植物與真菌形成的共生體系之上（第三方欺騙者），它們從菌根真菌獲取有機營養物質但並不對真菌進行回報，以此形成了真菌異養（Mycoheterotrophy）的寄生生活方式。長期以來，研究人員以此類寄生植物為對象，持續開展其與真菌之間互作關係的研究，包括真菌異養植物的起源和進化；被寄生的真菌的種類、多樣性；植物-真菌之間的互作網絡關係等。然而，寄生植物與其真菌伴侶之間究竟存在怎樣的互作關係，即這些植物究竟以什麼樣的模式選擇真菌始終是未解之謎。 

2021年1月，The ISME Journal在線發表了來自中科院華南植物園植物中心張奠湘課題組與香港大學Richard M. K. Saunders教授和荷蘭生物多樣性中心Vincent S. F. T. Merckx博士團隊合作題為「Specificity of assemblage, not fungal partner species, explains mycorrhizal partnerships of mycoheterotrophic Burmannia plants」的研究論文。該研究以水玉簪屬植物為對象，揭示了真菌異養植物和菌根真菌之間的互作模式。

研究團隊採集了國內及東南亞分布的水玉簪屬中從光合自養、半異養到完全真菌異養（圖1）的十幾個種的居群樣品，以高通量測序的手段鑑定植物根內的真菌群落並進行了多樣性分析，發現完全真菌異養的植物種對真菌組成有特殊偏好性。這種偏好性表現出植物種內居群間的穩定性，並在不同植物種間存在差異（圖2），表明全真菌異養植物選擇目標真菌並非「就地招募」。與之相較，光合自養種沒有這種偏好性，而半自養種僅表現出居群內偏好性，暗示著全真菌異養植物對真菌的這種偏好性可能是逐漸進化而來。 

圖1. 光合自養、半異養到完全真菌異養的水玉簪屬植物。圖2. 完全真菌異養的植物種對真菌組成有特殊偏好性。

全真菌異養植物為什麼會產生對真菌的偏好性？該研究認為，這種偏好性有利於植物個體高效地從真菌處獲得養分，以滿足其快速生長發育的營養需求，同時又儘可能避免過度依賴特定真菌從而限制其傳播分布，因而是植物在真菌特異性和多樣性之間的一種平衡策略。研究還發現，一直以來備受期待的植物-真菌協同進化並沒有發生在真菌異養植物和其關聯的真菌之中（圖3）。 

　　文章連結：https://www.nature.com/articles/s41396-020-00874-x 

iPlants專注於全球植物科學前沿研究報導，已有二十萬多學者關注。現已組建了22個500人/群的植物科學研究的研究生/教授的實名認證交流群，其都來自全球各大高校和研究所的同學和老師。歡迎從事植物科學相關研究的同學和老師加入我們，一起討論學術和夢想。溫馨提示：加iPlants助手微信號(ID: iplants-1)或長按下面二維碼時進群時，請備註一下學校+專業+學生/老師，以便我們能拉你進相應的交流群，否則不予通過）

投稿、商務合作、轉載開白名單等事宜請聯繫微信ID：iplants或18321328797 或郵箱：703131029@qq.com

相關焦點

  • 植物-真菌互作新發現:華南植物園最新研究揭示水玉簪屬植物與真菌伴侶的互作模式
    這種共生關係被認為在植物從海洋拓展到陸地的過程中發揮了至關重要的作用，並隨後在植物的多樣性演化中也扮演了重要角色，成為研究植物-真菌互作的模式體系。自然界中有一大類植物寄生於光合自養植物與真菌形成的共生體系之上（第三方欺騙者），它們從菌根真菌獲取有機營養物質但並不對真菌進行回報，以此形成了真菌異養（Mycoheterotrophy）的寄生生活方式。
  • 廣東雲開山發現無綠葉水玉簪新種
    羊城晚報訊 記者張愛麗、通訊員林蔭報導：近日，廣東雲開山發現植物新種Burmannia decurrens。據悉，這是近年來在雲開山國家級自然保護區發現的第4個植物新種。2017年，中科院華南植物園研究員張奠湘科研團隊在廣東雲開山國家級自然保護區一次植物調查中發現水玉簪屬新種Burmannia decurrens的蹤跡，2018-2020年經過多次野外跟蹤調查，在雲開山脈共發現了該種4個居群。
  • 華南植物園研究揭示植物抗病響應的新機制
    中科院華南植物園分子中心侯興亮課題組的博士後劉海倫和李宇歌副研究員，通過研究揭示了植物調節抗病響應的新機制。EDS1是植物免疫響應的重要調控因子，參與植物抗病的basal抗性以及R蛋白介導的ETI過程。EDS1在細胞內具有質核分布的特點，面臨病原菌入侵時，細胞核中EDS1的積累是後續抗病信號放大的重要條件，但其核質穿梭過程如何調控並不清楚。
  • 植物-環境互作信號分子MYB29研究取得進展
    細胞核編碼的線粒體交替氧化酶（Alterative oxidase1a，aox1a）作為一個模式系統已經被用於研究線粒體和細胞核之間的逆行或壓力信號（Retrograde signaling）。   中國科學院華南植物園博士張新華於2014-2015年在澳大利亞拉籌伯大學做訪問學者期間，和博士後Ivanova Aneta在教授Whelan James與博士後De Clercq Inge指導下，鑑定了具MYB結構域蛋白AtMYB29，作為交替氧化酶基因的負調節因子（Regulator of alterative oxidase1a 7, [rao7] mutant
  • PLoS Pathogens:揭示LysM蛋白介導的真菌—昆蟲互作效應機制
    近日，中國科學院上海生命科學研究院上海植物生理生態研究所王成樹研究組的最新研究成果，以Divergent LysM effectors contribute to the virulence of Beauveria bassiana
  • 中科院華南植物園與長江大學在水稻形態構型調控研究中取得新進展
    近日，中國科學院華南植物園李建雄研究員課題組與長江大學生命科學學院田志宏教授課題組揭示了
  • 研究揭示土壤動物與叢枝菌根真菌相互作用促進植物生長
    土壤真菌群落組成複雜多樣，包括從植物病原菌到共生菌等功能多樣的物種。共生菌中的叢枝菌根真菌（AMF）可幫助植物獲取生長所需的磷素（P）。雖然已揭示植物宿主和非生物因素與AMF群落的聯繫，但是對於較高營養級的土壤動物（原生生物和線蟲）如何通過捕食作用影響AMF群落結構和功能尚不清楚，難以建立有效的線蟲定向調控措施，提升植物生產力和養分利用率。
  • 南京土壤所揭示土壤動物與叢枝菌根真菌相互作用促進植物生長
    土壤真菌群落組成複雜多樣，包括從植物病原菌到共生菌等功能多樣的物種。共生菌中的叢枝菌根真菌（AMF）可幫助植物獲取生長所需的磷素（P）。雖然已揭示植物宿主和非生物因素與AMF群落的聯繫，但是對於較高營養級的土壤動物（原生生物和線蟲）如何通過捕食作用影響AMF群落結構和功能尚不清楚，難以建立有效的線蟲定向調控措施，提升植物生產力和養分利用率。
  • 廣東潮州發現唇形科植物新種「互葉蕕」
    中國科學院華南植物園研究人員在廣東潮州發現一種植物，並將其引種到華南植物園栽培，經過培育得以開花和結果。通過綜合形態特徵，結合分子實驗證據，確定這是唇形科蕕屬的新種，並命名為「互葉蕕」。唇形科為世界性分布，全世界約有220餘屬，3500餘種，我國有99屬800餘種。蕕屬植物全世界目前有7種，我國均有分布。根據資料記載，廣東分部蕕屬僅一個種。互葉蕕在廣東的發現，使得廣東蕕屬植物達到2種，世界上蕕屬物種達到8種。
  • 廣東潮州發現植物新種「互葉蕕」
    在生態和環境保護部「生物多樣性調查、觀測和評估」項目資助下，中國科學院華南植物園博士陳又生、中國科學院昆明植物研究所博士向春雷等在廣東潮州發現植物新種——「互葉據悉，「互葉蕕」的發現，使得廣東蕕屬植物達到2種，世界上蕕屬物種達到8種。
  • 華南植物園段俊當選中國野生植物保護協會藥用石斛保育與利用委員...
    華南植物園段俊當選中國野生植物保護協會藥用石斛保育與利用委員會主任 2014-12-08 華南植物園 中國野生植物保護協會副會長、國家林業局野生動植物保護與自然保護區管理司劉亞文副司長宣布「中國野生植物保護協會藥用石斛保育與利用委員會」成立並作重要講話。
  • 華南植物園揭示全球尺度植物水力權衡與氣候季節性的關係
    經典的「植物水力權衡假說」認為，植物的木質部不能同時具有高的水分運輸效率和水力安全（對抗栓塞）的特性，即水力效率-水力安全存在權衡關係。然而，已有研究發現全球範圍內存在大量水力效率和水力安全都較低的物種，使得植物水力效率-水力安全的權衡關係出現了「未解之謎」。前人的研究多從生理學角度試圖解釋這一現象，卻很少從生態學角度評價環境因子對物種的選擇壓力。
  • 廣州除了廣州塔,還有城市裡的森林華南植物園!
    華南植物園是一個集齊了各種稀奇古怪，珍貴罕見植物的經典園林景區。植物園內的環境相當優美，空氣也很清新，舒適而又愜意。佔地面積非常大，一天之內仿佛能觀賞到四季的風景，是國家重要的植物生態研究機構之一。地址就坐落在廣州市天河區的興科路，是由著名的陳煥鏞創建，以前的名字是叫做農林植物研究所，直到後來才改為華南植物園，被國家旅遊局評為4A 級旅遊基地。植物園根據植物的品種和生態習性，分別建立了姜園、蘭園、竹園、木蘭園、鳳梨園等近三十植物保育園。裡面種植的植物種類大概一萬三千多種，種類繁多保存著稀少的頻危野生類植物和經濟類植物還有熱帶亞熱帶類植物。
  • 「花粉」福音:首部《華南植物園導賞圖鑑》出版
    中國植物園系列導賞圖鑑之《華南植物園導賞圖鑑》（ 作者：徐曄春 龔理 楊鳳璽）近日由重慶大學出版社出版，這也是華南植物園的第一部導賞圖鑑。廣東省農業科學院環境園藝研究所特色花卉研究室主任、研究員徐曄春向植物愛好者解讀植物。
  • 西雙版納植物園揭示植物複葉模式建成的分子機制
    中國科學院西雙版納熱帶植物園陳江華團隊以豆科模式植物蒺藜苜蓿的複葉為模型，對這一核心問題進行了深入解析。額外增生的兩片小葉對生於頂端小葉的基部，形成奇數類羽狀複葉模式。遺傳分析表明，PINNA1與SGL1基因間具有遺傳上位性；時空表達分析揭示，pinna1突變體中SGL1的表達量和表達空間顯著的上調和擴大；生化實驗證明：PINNA1蛋白通過其homeodomain結構域與SGL1啟動子特異結合從而來抑制SGL1基因的表達。
  • 廣州周末賞花:可到華南植物園看苦苣苔花
    苦苣苔花綻放華南植物園。　　或紅或白或藍……正值春暖花開之季，華南植物園內的部分苦苣苔花聞到了春天的氣息，爭相綻放，展現出其株形、花色、花姿的多態美。據悉，苦苣苔科植物生境極其脆弱，常分布在喀斯特生境中、低海拔的石灰巖密林下陰溼處或溶巖洞穴入口處，目前絕大多數種類處於瀕危狀態，花友們不妨前去一探真容吧。
  • 中科院上海植生所研究揭示:脂肪酸才是植物傳給菌根真菌主要碳源
    中科院上海植生所研究揭示：脂肪酸才是植物傳給菌根真菌主要碳源 2017-06-08 22:27:00來源：央廣網
  • 水竹芋、垂花水竹芋 | 華南植物記錄(七)
    拍攝於深圳仙湖植物園20171004再力花竹芋科 水竹芋屬 別名水竹芋，原產在美國南部和墨西哥的熱帶地區。至少在上海地區已經很常見的多年生挺水植物了，不過到了冬天地上部分會枯死，以根莖在泥中越冬。葉上和花序都有很多白粉，複穗狀花序，小花紫紅色，2-3朵小花由兩個小苞片包被，緊密著生於花軸；多僅有一朵小花可以發育成果實，稀兩個或三個均發育成果實。
  • 德國著名植物學家訪問華南植物園
    應華南植物園標本館館長張奠湘教授的邀請，德國慕尼黑Ludwig-Maximilians大學系統植物學主席、植物博物館館長、Nymphenburg植物園主任Susanne S. Renner教授將於4月3日-15日訪問華南植物園。Renner教授曾在丹麥奧爾胡斯大學任副教授，美國華盛頓大學任教授，具有較高的學術水平。