综述:菌根真菌如何扩展植物认知过程

【字体: 时间:2025年07月17日 来源:Symbiosis 2.1

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  这篇开创性综述探讨了菌根真菌(AM/ECM)与宿主植物之间超越传统营养交换的认知协同机制。作者提出"扩展植物认知(EPC)"假说,认为菌根网络通过功能互补性、营养状态感知、地下环境信息整合及群落塑造四种途径,可能成为植物认知系统的外延组件。文章融合4E认知模型(具身性、嵌入性、生成性、扩展性)与功能团队选择理论,为理解植物-微生物互作提供了全新范式。

  

菌根真菌与植物认知的跨界融合

传统研究将菌根共生视为单纯的营养交换系统,但最新证据表明这种互作可能涉及更复杂的认知维度。植物通过菌根真菌延伸其感知边界,形成独特的跨物种认知网络。

认知的生物学重构

当代认知科学正经历从"脑中心主义"向4E模型(Embodied-Embedded-Enacted-Extended)的范式转变。在植物-菌根共生体系中,菌丝网络展现出记忆形成(如Hebeloma crustuliniforme对矿质土壤的偏好)、环境评估(如Glomus mosseae调节磷吸收)等典型认知特征。这种"基底认知"现象通过化学信号(如独脚金内酯)、电生理活动(如菌丝动作电位)和表观调控实现。

功能互补的智能 foraging

菌丝网络以1/100的碳成本实现相当于根系10倍的吸收效率。Rosling等研究发现,接种Piloderma fallax的欧洲赤松在矿质土-泥炭分界系统中,菌丝与根系同步向矿质土迁移:

这种协同 foraging 使厚根植物(如桉树)能突破形态限制,通过菌丝"外包"精确获取斑块分布的有机养分。

动态共生调控机制

植物通过碳分配"奖惩机制"塑造菌根群落:磷饥饿时分泌独脚金内酯招募菌根,而高磷环境则通过抑制GA/SA激素通路减少定殖。Remke团队的三

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