植物真菌共生過程中的表型研究

叢枝菌根（AM）與三分之二的植物物種存在共生關系。

自20世紀50年代以來，人們對接種AM真菌是否能提高植物活力進行了大量的研究，許多盆栽試驗（以及一些田間試驗）顯示了這種情況。但人們越來越認識到這些結果難以復制，以至于博士生有時被建議 “如果你對第一次的菌根實驗結果感到滿意，就永遠不要重復實驗”！

在一篇新論文中，來自霍克斯伯里研究所，西悉尼大學，阿德萊德大學和澳大利亞植物表型組學設施的Rohan Riley博士及其同事試圖找出原因。

“澳大利亞阿德萊德植物表型組學設施（APPF）的植物生長條件的自動化控制，大規(guī)模自動化、數(shù)字成像和軟件技術（高通量表型分析）為我提供了工作空間，專業(yè)知識和技術支持使復雜的實驗成為可能”，Rohan說。

“高通量表型分析技術可以以前所未有的分辨率和范圍表征植物生理變化對營養(yǎng)水平、鹽度和兩種不同真菌群落組合的響應，而這在常規(guī)溫室中是不可能實現(xiàn)的。”

我們知道，土壤肥力起著重要作用，在磷限制條件下，土壤的積極反應更可能發(fā)生。植物物種也很重要，C4物種的反應比C3物種更強烈。但是，在接種AM真菌的單一植物物種中發(fā)生高度可變（有時是陰性）反應是限制AM真菌在農業(yè)和修復中的潛在開發(fā)的重要因素。不可預測的植物效益（plant benefits）也阻礙了將這些真菌納入有益的植物特性的篩選中。

“Rohan的工作是解決這個問題的重要一步，因為使用了模式植物物種（Brachypo diumdistachyon）和APPF提供的成像設施”，副教授Jeff Powell說。

“通過考慮植物的生理傾向，將碳和營養(yǎng)物質投入生長或儲存，并每天測量植物的生長，而不是僅僅在單一的最終收獲中，植物與AM真菌相互作用的結果變得更加可預測”。

該團隊的研究發(fā)現(xiàn)，在低磷條件下，生長迅速的植物從AM真菌中獲益更多，但當?shù)偷獙е轮参锱c真菌之間的競爭時，也會產生強烈的負面影響。無論土壤肥力如何，植物生長緩慢并儲存它們所吸收的資源對AM真菌都沒有很好的反應。

“我們的研究結果證明了通過這種植物基因型-特定經濟資源（genotype‐specific resource economics）機制，可以驅動AM共生過程中的表型結果”，Rohan說。

通過對這些相互作用的進一步研究，我們相信更好地了解AM共生關系可以改善品種選擇和提高生產力，特別是在邊際環(huán)境中。

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Rohan C. Riley, Timothy R. Cavagnaro, Chris Brien, et al. Resource allocation to growth or luxury consumption drives mycorrhizal responses. Ecology Letters (2019).