2024年7月16日，中国农业大学资环学院张福锁院士团队冯固、张林教授课题组在微生物学领域顶级期刊《自然综述微生物》发表了题为《植物-丛枝菌根真菌-细菌连续体跨界养分交换》的综述文章。中国农业大学已毕业硕士研究生段世龙（现为比利时法语鲁汶大学在读博士生）为文章第一作者，意大利都灵大学Paola Bonfante院士、华南农业大学谢贤安副教授以及中国农业大学张林教授为文章共同通讯作者。
植物-丛枝菌根真菌-细菌三界互作（PFB）连续体存在两个关键界面：丛枝菌根真菌根内菌丝生长进入根系皮层细胞，在植物质膜和真菌质膜间形成碳与养分交换的界面；丛枝菌根真菌根外菌丝生长进入远离根系的土壤微孔，成为丛枝菌根真菌和土壤细菌交换碳和养分的界面。这两个空间上分离的关键界面通过丛枝菌根真菌菌丝进行着密切的物质交流与精细的转录调控。
图1 植物-丛枝菌根真菌-细菌（PFB）连续体以及系统中两个关键的界面
植物固定大气中的二氧化碳并将光合产物转移到地下，为根系生长和代谢提供能量。在植物养分获取过程中，通常会得到丛枝菌根真菌的帮助，为维持菌根共生，植物将部分碳以脂肪酸和糖类的形式转运给丛枝菌根真菌。然而，丛枝菌根真菌腐生能力有限，不能直接利用土壤中多数以有机形式或与金属络合形式存在的养分。丛枝菌根真菌为土壤细菌提供植物源的碳，招募大量细菌在菌丝际定殖，细菌通过分泌胞外酶来协助丛枝菌根真菌高效利用养分。丛枝菌根真菌作为核心成员协调整个PFB连续体的稳定：植物获得生长所需的矿质营养，丛枝菌根真菌及其相关细菌获得碳源进行生长与代谢，提高所有成员在陆地生态系统中的适应性。
图2 植物-丛枝菌根真菌-细菌（PFB）连续体中碳与养分的交换过程
在PFB连续体中，存在自上而下的碳流和自下而上的养分流，这一过程受到植物与丛枝菌根真菌的双重调控以及丛枝菌根真菌相关细菌的影响。植物以磷酸盐饥饿响应转录因子PHR2为核心的网络调控菌根共生并促进碳与养分的交换，含有SPX结构域蛋白的磷酸盐响应信号（PHO）通路调控磷在丛枝菌根真菌菌丝内的转运和再分配。丛枝菌根真菌以磷饥饿响应因子Pho4为核心的网络调控共生体中碳与养分及水分的交换，以回应宿主植物PHR2介导的磷饥饿响应。此外，丛枝菌根真菌与菌丝际细菌和/或内生细菌相互作用加强了植物与丛枝菌根真菌碳与养分的交换。
https://www.nature.com/articles/s41579-024-01073-7
来源：中国农大新闻网
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