非宿主植物不參與菌根網絡嗎？菌絲也會侵染非宿主植物

在植物的根、莖、葉、花和果實各個部位，都生活著大量高度多樣化的細菌、真菌、古菌和原生生物等，它們在植物的生長發育、養分吸收、生物及非生物脅迫抗性等方面發揮著重要作用，與宿主植物形成一個“共生總體”，彼此相互作用、共同進化。

90%以上陸生植物可與真菌形成菌根關系。在農林生態系統中常見的類型是叢枝菌根和外生菌根，但同時，仍有約10%的植物為非菌根植物。傳統研究認為，菌根網絡的存在使得菌根植物比非菌根植物具有更強的競爭力和環境適應能力，而非宿主植物不參與菌根網絡。

在近期出版的英文期刊《植物多樣性》上，中國科學院昆明植物研究所(以下簡稱中科院昆明植物研究所)的研究人員提出非宿主植物參與菌根網絡的新觀點，引發了廣泛關注。

宿主植物與菌根互惠共生

菌根通常指土壤中某些真菌與植物根的共生體。其主要作用是擴大根系吸收面積，增加對原根毛吸收范圍外的氮磷等元素的吸收能力，進而提高植物養分吸收、生長和產量，而真菌又從宿主植物身上獲取光合吸收的碳。也就是說，菌根真菌菌絲體既向根周土壤擴展，又與宿主植物組織相通，一方面從宿主植物中獲取糖類等有機物質作為自己的營養，另一方面又從土壤中吸收養分、水分供給植物。

“陸地生態系統超過1萬種常見植物中，約有80%至90%與菌根真菌共生，形成菌根。這種共生對植物和真菌都有好處，從而增加它們的生存機會。”論文第一作者、中科院昆明植物研究所汪延良副研究員介紹說。

自然條件下，一種植物可與多種真菌共生，一種真菌也可有多種宿主植物，當多種植物根系通過地下菌根菌絲相連后，就形成了菌根網絡。通過菌根網絡，不同植物之間可以進行水分、養分轉運以及病蟲害信號傳導和預警，從而促進植物適應復雜環境并塑造特定的植物群落。

目前菌根分為叢枝菌根、小枝菌根、外生菌根、香豆菌根、單向菌根等種類，其中，叢枝菌根和外生菌根是常見的菌根，也是農業和自然生態系統中最重要的菌根。

然而，自然界中，仍有約10%的植物為非菌根植物，如山龍眼科、藜科、十字花科大部分種類、豆科和仙人掌科小部分種類。非菌根植物以及與某一特定真菌無法形成菌根的植物，都被稱為該菌根真菌的非宿主植物。

長期以來的研究認為，非宿主植物是不參與菌根網絡的，而事實真的是這樣嗎?

菌絲也會侵染非宿主植物

20世紀80年代，人們發現一些塊菌，尤其是黑孢塊菌和夏塊菌等的菌塘內，雜草等非宿主植物稀少，其生長明顯受到抑制，導致宿主周圍形成一個明顯的、像火燒過一樣的“環”，人們稱之為“火燒圈”。但長期以來，人們對“火燒圈”的形成機制知之甚少，非宿主植物是否參與菌根網絡，以及菌根介導的宿主與非宿主植物互作研究也十分有限。

事實上，形成“火燒圈”的黑孢塊菌的菌絲體、菌根以及子實體，會產生揮發性有機化合物和植物激素，如乙烯和生長素，從而影響非宿主植物種子發芽、根的形態發生以及根際微生物群落，抑制其生長。