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意大利白松露(Tuber magnatum)是极具价值的外生菌根真菌,但其菌根在野外罕见。为探究其与野生植物的潜在内生关系,研究人员结合 PCR 和 FISH 技术开展研究。结果发现其可作为内生菌存在于草本植物根内。该研究为深入了解其生物学特性提供依据。
在真菌的奇妙世界里,松露一直是备受瞩目的存在。其中,意大利白松露(Tuber magnatum Picco)凭借其独特的风味和高昂的价格,成为了松露中的 “贵族”,是世界上最昂贵的食物之一。它作为一种外生菌根真菌,通常被认为与许多阔叶树种形成共生关系。然而,在野外环境中,人们却很少能发现它的菌根,这一现象引发了科学家们的好奇:难道它还有其他不为人知的共生策略?
此前的研究发现,其他一些松露物种,如黑孢块菌(T. melanosporum)、夏块菌(T. aestivum)等,能够在非外生菌根植物中作为内生菌存在。但对于意大利白松露,它是否也有类似的特性,科学界还知之甚少。而且,目前对于松露与非外生菌根植物之间的相互作用,以及这种内生关系在松露生命周期中的重要性,都缺乏深入的了解。为了揭开这些谜团,来自意大利博洛尼亚大学(University of Bologna)、法国国家自然历史博物馆(Muséum National d’Histoire Naturelle)等机构的研究人员开展了一项重要研究,相关成果发表在《Microbial Ecology》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先是聚合酶链反应(PCR)技术,通过设计针对意大利白松露的特异性引物,检测植物根和土壤中是否存在其菌丝体。其次是荧光原位杂交(FISH)技术,研究人员设计并筛选了针对意大利白松露菌丝体和外生菌根的特异性探针,利用该技术直接观察真菌在植物根内的存在情况 。研究样本来自意大利三个松露产区的野生植物,包括外生菌根植物和非外生菌根植物。
下面来看看具体的研究结果:
- 内生定植的 PCR 验证:研究人员在所有采样点的土壤中都检测到了意大利白松露的菌丝体。对 100 份植物样本的检测发现,其菌丝体仅在春季采集的非外生菌根植物样本中被检测到,共 21 份阳性样本,涉及 12 个植物物种,而外生菌根植物样本均为阴性。例如,在 Città della Pieve(CDP)采集的样本中,有 15 份呈阳性;Panfilia Forest(PF)有 5 份;Montefalcone nel Sannio(MNS)有 1 份。在这些阳性样本中,Cyperaceae、Araliaceae 等科的植物较多123。
- 探针的体外预测试筛选:设计的 4 种 FISH 探针在体外测试中,都能与意大利白松露子囊果产生阳性结合信号。其中,T.mag1647 探针表现出对意大利白松露的高特异性,能清晰地标记目标物种,且不会与其他块菌属物种产生交叉反应,因此被选择用于后续实验45。
- FISH 证实内生定植:通过 FISH 和共聚焦激光扫描显微镜观察,在所有 PCR 阳性的植物根样本中都观察到了真菌菌丝,其中在 Carex pendula Huds. 的根样本中,发现了被 T.mag1647 探针特异性标记的意大利白松露菌丝,表明其以非外生菌根的形式存在于植物根内67。
综合研究结果,研究人员得出结论:首次证实了意大利白松露能够作为内生菌存在于草本植物根内,这一发现为其生物学特性研究开辟了新方向。不过,意大利白松露在非外生菌根植物根内的内生现象相对较少,可能与菌丝生物量及其在土壤中的垂直分布有关。其内生定植的生态意义,如对菌丝的保护或栖息地探索等作用,还需要进一步研究。
这项研究意义重大,它不仅揭示了意大利白松露新的内生能力,为深入了解其生态角色和生命周期提供了关键线索,还为后续研究松露与植物、土壤及其他生物之间的关系奠定了基础。新设计的特异性 FISH 探针,为未来研究提供了有力工具,有助于进一步探究意大利白松露的奥秘,推动松露生态学的发展。