这些“地下工作者”如何互相照应

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当一株番茄遭遇病原菌侵染时,一个由丛枝菌根真菌构成的地下“互联网”立即传递出茉莉酸防御信号,促使邻近健康植株调整根系分泌物组成,进而“招募”链霉菌等有益微生物筑起一道抗病防线。

  本文转自:科普时报

  这些“地下工作者”如何互相照应

  □ 尹传红

“地下经济”一隅。植物根部周围的根际,是植物与土壤微生物之间进行无数次交易的场所。真菌和细菌都会消耗植物的分泌物,反过来,它们会为植物提供对于生长和健康至关重要的营养和代谢物。(选自《看不见的大自然:生命和健康的微生物根源》一书。北京大学出版社授权使用。)

      看似寂静单一的土壤,其实并不安宁粗陋。

      当一株番茄遭遇病原菌侵染时,一个由丛枝菌根真菌构成的地下“互联网”立即传递出茉莉酸防御信号,促使邻近健康植株调整根系分泌物组成,进而“招募”链霉菌等有益微生物筑起一道抗病防线。

      这一幕揭示出菌根网络介导的一种植物间互相作用的机制,并追踪到其相应的关键信号化合物。《细胞-宿主和微生物》新近披露了这项由南京农业大学教授韦中与东北农业大学研究员周新刚合作完成的研究成果。藉此,或可进一步探索生物防治策略,减少农作物对化学农药的依赖,为可持续农业发展开辟一个新路径。

      让我们转入另一个场景。真菌的菌丝和树根的尖端交织在一起,形成了一张张似乎能造就双赢局面的地下网络:真菌的菌丝将土壤中的矿物质分解,供给树木的根尖吸收,而树木稳定分泌出糖分,供真菌享用。国外的研究表明,这些被称为菌根网络的连接可以在不同树木之间延伸,使树木之间能在地下转移资源。有报告称,通过地下网络“合作”,年长的树会像“父母”一样向萌芽和幼苗输送资源。

      早前国外还曾发现,土壤里菌根网络中竟有意料之外的交换,即警报信号的交换。譬如,被病原菌或草食性昆虫攻击的植物会合成单宁酸等分子,勉强应对攻击。在某些情况下,本身未受到任何攻击的植物,会通过菌根网络与受到攻击的植物连接,前者会在邻居受到攻击的一两天后建立起类似的防御机制,而处在相同距离但不共享菌根网络的植物却没有任何反应。显然,警报信号已通过网络传播开来。

      要说一直以来,我们对土壤以及土壤微生物与植物之间的关系,了解的都很不够。迟至19世纪中叶才有科学家提出,土壤不单纯是纯粹的地质物体,应视为“独立的自然体”。事实上,植物和微生物的繁盛与灭亡,形成了有机沉积物,也就是我们今天所知道的土壤的起源。在我们脚下的泥土中,植物根系与真菌、细菌等微生物构建的共生关系,早已超越简单的互利共赢,演化成一套运转了亿万年的复杂生态系统,且每一步都彰显着自然演化的精妙。

      瞧,植物利用真菌形成菌根,即由土壤真菌和植物根组成的混合共生器官,为共生双方供应养分、提供保护发挥至关重要的作用。这样的地下互助,或许是土壤生态系统的普遍法则,它已然颠覆了我们对农业生产的传统认知。近几十年来,我们过度依赖化肥、农药,在杀死病原菌的同时,也摧毁了土壤中的有益微生物群落,破坏了菌根网络的自然运转,导致土壤肥力衰退、作物抗病性下降等。

      我们的土壤并非单纯的“种植基质”。这些富含营养的介质维持着陆地上80%的生命,也蕴涵着最自然的生存智慧。那些纤细的菌丝、微小的细菌,看似微不足道,却通过默契的互相照应,支撑起整个陆地生态系统的运转。当我们真正理解并尊重这些“地下工作者”的互动法则,学会与土壤生态系统和谐共处时,才能有效守护好这片孕育生命的土地,拥有一个健康光明的未来。

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