通过共同内生菌网络进行资源转移的证据

《Scientific Reports》：Evidence for resource transfer via common endophyte networks

　　

摘要

真菌共生体在生态系统中发挥着重要作用，影响着植物的生长和生物多样性。菌根真菌能够形成共同的菌根网络（CMNs），通过连续的根外菌丝将至少两种植物的根系连接起来，并传递氮和碳等资源。除了菌根真菌外，还有一类被称为内生菌的真菌共生体。它们同样支持植物的生长，并可能形成共同的内生菌网络（CENs）。内生菌是否能够通过这些网络传递土壤中的氮、碳和水等资源仍是一个未解之谜。为了验证这一点，我们在分裂的培养皿中设置了实验，使用拟南芥（Arabidopsis thaliana）作为宿主，以及三种系统发育上不同的内生菌（Trichoderma viride、Mucor hiemalis 和 Fusarium temperatum），来检测通过CENs连接的供体植物和受体植物之间是否能够传递同位素标记的氨基酸¹⁵氮（N）、氨基酸¹³碳（C）、¹⁵N-铵或氘代水等资源。实验结果表明，这些内生菌能够形成CENs，并将限制植物生长的资源从供体植物的土壤传递到受体植物的组织中。F. temperatum使植物生长比未接种内生菌的对照组提高了38%，并且使植物中来自氨基酸的¹⁵N含量增加了55%。令人惊讶的是，我们还观察到T. viride能够将来自供体植物土壤的氨基酸中的¹³C传递到受体植物的组织中（增加了2.83%，高于对照组）。此外，我们还发现，在存在两种宿主植物的情况下，即使根系被物理分离以避免竞争，所有三种内生菌通过同位素富集的方式传递土壤资源的情况也会发生变化，这表明当形成CENs时，不仅植物的功能会发生变化，内生菌的功能也会随之改变。我们的研究结果表明，非菌根真菌（如内生菌）也能够形成类似于CMNs的网络，并传递对植物生长至关重要的资源。内生菌与其宿主之间展现出多种多样的共生功能，而CENs的形成可能是它们共生工具箱中的一个新发现组成部分。