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      葉分子作為菌根關(guān)聯(lián)的標(biāo)記
      
			
      
				2019-03-26 10:03:15
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      在自然界中，大多數(shù)植物與根真菌(所謂的菌根)建立了相互關(guān)系。菌根真菌促進(jìn)植物的養(yǎng)分吸收，并幫助它們?cè)跇O端條件下茁壯成長。德國耶拿馬克斯普朗克化學(xué)生態(tài)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，某些葉子代謝產(chǎn)物可用作菌根關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。葉面標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家們提供了一種易于操作的工具，可以篩選出大量的植物，用于菌根關(guān)聯(lián)而不必破壞它們。這種新工具有助于為可持續(xù)農(nóng)業(yè)培育更有效和耐壓的作物品種。
      

      葉分子作為菌根關(guān)聯(lián)的標(biāo)記
      

      植物與所謂的叢枝菌根真菌之間的關(guān)系被認(rèn)為是陸生植物進(jìn)化的最重要因素之一。超過70%的高等植物與這些真菌建立了聯(lián)系，據(jù)信這些真菌已超過4億年。共生關(guān)聯(lián)使植物能夠更好地吸收磷酸鹽等營養(yǎng)物質(zhì)。此外，共生使植物更能耐受生物和非生物脅迫，如昆蟲襲擊，病原體和干旱。
      

      對(duì)于植物育種者來說，菌根真菌非常重要，因?yàn)槿蛄姿猁}資源有限。然而，直到現(xiàn)在才能通過挖掘植物根來分析真菌結(jié)合。這不僅耗時(shí);它也摧毀了植物。
      

      馬克斯普朗克化學(xué)生態(tài)研究所的科學(xué)家們及其合作伙伴現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)叢枝菌根真菌成功定植于植物根部時(shí)，葉子中會(huì)積聚物質(zhì)。一段時(shí)間以來，已知這些物質(zhì)，即所謂的blumenol C衍生物，僅在用共生真菌定殖后才在根中產(chǎn)生。但是，到目前為止，所有尋找可靠且特定的葉標(biāo)記的嘗試都失敗了。
      

      對(duì)于他們的研究，研究人員用高度敏感的技術(shù)分析了葉子物質(zhì)，并將它們與來自未能建立真菌聯(lián)系的植物的葉子化合物進(jìn)行了比較。“通過有針對(duì)性和高靈敏度的質(zhì)譜分析，我們能夠在植物的地上部分找到菌根特異性的變化，”Jena Max Planck研究所的Ming Wang描述了意外的發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)觀察到的變化與根殖民化菌根真菌有關(guān)。“豆甾醇最有可能在根部產(chǎn)生，然后運(yùn)輸?shù)街参锏钠渌糠郑?rdquo;MartinSchäfer解釋說。
      

      大多數(shù)生態(tài)相互作用是高度物種特異性的然而，科學(xué)家們能夠在其他植物物種的葉組織中顯示出藍(lán)霉素積累，包括重要的作物品種和蔬菜。在遙遠(yuǎn)植物家族的枝條中無處不在的標(biāo)記可能是由于菌根真菌和植物的長期共同歷史，這表明這些標(biāo)記在叢枝菌根真菌定植的植物中起重要作用。
      

      無論這些物質(zhì)的功能如何，該方法都提供了一種強(qiáng)大且易于應(yīng)用的工具，有可能從根本上改變菌根研究和植物育種的未來。分子生態(tài)學(xué)系主任Ian Baldwin總結(jié)了新的可能性：“我們對(duì)叢枝菌根真菌定殖的診斷標(biāo)記對(duì)于研究菌根協(xié)會(huì)非常有用，不僅對(duì)于依賴于高通量篩選的育種計(jì)劃，而且對(duì)于從植物到植物通過真菌網(wǎng)絡(luò)傳遞的信息的基本問題的基礎(chǔ)研究也是非常有用的。“磷酸鹽是一個(gè)主要成分化肥因此對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)不可或缺。然而，磷酸鹽礦床有限，往往位于沖突地區(qū)。專家們已經(jīng)在談?wù)摿姿猁}短缺，因此肥料可能導(dǎo)致全球糧食危機(jī)。篩選方法可以幫助培育更能與菌根真菌協(xié)商良好關(guān)系的植物，從而更有效地獲得磷酸鹽。
      

      在進(jìn)一步的步驟中，研究人員希望闡明由真菌定植引起的blumenol積累的作用，并找出blumenols是否也可以作為植物根和葉之間的信號(hào)分子。他們還計(jì)劃使用新方法研究關(guān)于相同物種的不同植物和不同物種的植物在關(guān)節(jié)真菌網(wǎng)絡(luò)上的交流的基本問題。
      
			

			
        
      
			
      
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