米兰官网-地下“社交网络”帮作物“传递情报”—新闻—科学网

于看似沉寂的泥土之下，植物正经由过程一个神秘的社交收集“窃窃密语”。

当一株番茄被病原菌侵染时，它并不是孤军奋战，而是经由过程地下真菌组成的“互联网”向邻人发出警报，触发一系列连锁反映，帮忙整个植物社区加强抵挡力。

这并不是科幻小说，而是南京农业年夜学传授韦中及东北农业年夜学研究员周新刚联手展现的天然秘密。他们发明，丛枝菌根真菌形成的菌根收集（Co妹妹on Mycorrhizal Networks, CMNs）可以或许通报茉莉酸（JA）防备旌旗灯号，转变受体植物根系排泄物构成，从而招募有利微生物加强抗病性。

相干研究结果发表在《细胞—宿主及微生物》（Cell Host Microbe）。该结果初次完备解析了菌根收集介导的植物间互作机制，深化了人们对于植物间互作的理解，更为绿色农业的成长提供了新思绪。

从征象到旌旗灯号的谜团

“菌根收集这个观点已经经提出几十年了。2013年就有研究发明，植物经由过程菌根收集相连后，一株受病原损害的植物能将抗性旌旗灯号通报给临近植株，但旌旗灯号物资是甚么一直不清晰。”论文配合通信作者周新刚告诉《中国科学报》，初期研究不雅察到近似“植物疫苗”的征象，即受损害植物经由过程地下收集使康健植物孕育发生防备反映，然而其暗地里的化学旌旗灯号机制始终成谜。

周新刚与韦中的互助源在配合的研究兴致——“泥土—植物体系康健”。2018年，有研究提出植物受病原侵染后能自动从根际招募有利微生物，他们就思索：经由过程菌根收集相连的另外一株植物，是否也能得到这类招募能力？这一疑难成为研究的出发点。

菌根收集由丛枝菌根真菌（AMF）形成，这种真菌能经由过程菌丝毗连差别植物根系，充任植物间信息交流的渠道。然而，生态学不雅察与植物心理机制的割裂，使患上旌旗灯号物资的鉴定阻滞不前。

“征象是生态的，找化合物是植物心理的，可能是以没弄到一块去。”周新刚坦言，“咱们研究的一个立异的地方，恰是找到了要害旌旗灯号化合物——茉莉酸。”

双室根箱中的旌旗灯号通报链

试验设计是研究的要害。团队采用双室根箱体系这一经典要领，将番茄植株分置两室，中间用仅答应菌丝经由过程的尼龙网离隔，如许就创造了一个抱负的研究情况：两株植物之间只能经由过程菌根收集举行“交流”，解除了其他滋扰因素，从而模仿了天然前提下菌根收集的形成。

“菌根收集的存于情势是极细的菌丝，它能穿过必然孔径的网，而根系不克不及。”论文配合通信作者韦中注释道，“如许就能确保两株植物间只有菌丝毗连，解除了根系直接接触的滋扰。”

论文配合第一作者、东北农业年夜学园艺园林学院博士生张鲜红先容，当供体植物被灰霉病菌侵染后，他们不雅察到与之经由过程菌根收集相连的受体植物，叶片病斑面积显著减小，显示出更强的抗病性。随后，团队经由过程多组学阐发揭开了旌旗灯号通报的链条。

起首，转录组测序显示，受体植物中茉莉酸（JA）旌旗灯号通路被激活；高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）检测证明，受体植物根系中茉莉酸和活性衍生物JA-Ile含量增长。“这申明茉莉酸可能介入了旌旗灯号通报。”周新刚说，进一步试验证明，茉莉酸是必须的旌旗灯号。

最要害的证据来自不变同位素标志：于受侵染供体叶片施加氘标志的茉莉酸，随后于受体根系中检测到了该物资。“这直接证明了菌根收集可以或许转移茉莉酸。”韦中夸大，“但茉莉酸可能不是独一旌旗灯号，还有有其他物资或者电旌旗灯号介入，咱们今朝只证实了茉莉酸的作用。”

旌旗灯号通报后，受体植物怎样相应？团队发明，其根系排泄物构成转变，如L-谷氨酸、核黄素等化合物增长，这些物资能促成特定有利菌——链霉菌及游动放线菌的生长及根际定殖。

盆栽实验中，这些细菌可以或许激活植物防备基因，加强抗病性。“受体植物经由过程转变排泄物从而‘招募’微生物救兵，提早设防。”周新刚形象地比方。

从根际到田间：绿色农业的新曙光

研究结果不仅展现了天然秘密，更蕴含广漠运用远景。当谈到将来价值时，韦中暗示：“咱们推测，结合接种形成菌根收集的真菌（AMF）及特定有利细菌（如链霉菌），或者可作为一种生防计谋，削减农作物对于化学农药的依靠。”

该团队发明，茉莉酸甲酯（MeJA）处置惩罚能模仿菌根收集介导的互作效应，激活植物茉莉酸通路，转变根际微生物组，富集有利菌。这提醒，于农业中施用近似旌旗灯号物资或者直接引入有利微生物，可加强作物抗性。

对于此，韦中提出了“根际益生元”观点，即经由过程排泄物调控植物根际的益生菌。基在此可以开发近似在肠道“合生元”的产物，用在田间出产。

该研究初次勾画出了菌根收集介导抑病微生物组装置的较完备路径：从病原侵染到供体植物孕育发生茉莉酸，菌根收集通报茉莉酸，再到受体植物转变排泄物，招募有利微生物，从而加强抗性。这为理解植物-微生物互作提供了新视角，证明植物群落可经由过程地下收集实现“群体免疫”。

将来，该团队将深切摸索其他潜于旌旗灯号物资和差别植物间的互作。“天然生态中，泥土微生物介导的植物‘社交’远繁杂在试验室，解密这些瓜葛为可连续农业打开了新窗口。”韦中说。

相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chom.2025.08.016