植物真菌共生过程中的表型研究

丛枝菌根（AM）与三分之二的植物物种存在共生关系。

自20世纪50年代以来，人们对接种AM真菌是否能提高植物活力进行了大量的研究，许多盆栽试验（以及一些田间试验）显示了这种情况。但人们越来越认识到这些结果难以复制，以至于博士生有时被建议 “如果你对第一次的菌根实验结果感到满意，就永远不要重复实验”！

在一篇新论文中，来自霍克斯伯里研究所，西悉尼大学，阿德莱德大学和澳大利亚植物表型组学设施的Rohan Riley博士及其同事试图找出原因。

“澳大利亚阿德莱德植物表型组学设施（APPF）的植物生长条件的自动化控制，大规模自动化、数字成像和软件技术（高通量表型分析）为我提供了工作空间，专业知识和技术支持使复杂的实验成为可能”，Rohan说。

“高通量表型分析技术可以以前所未有的分辨率和范围表征植物生理变化对营养水平、盐度和两种不同真菌群落组合的响应，而这在常规温室中是不可能实现的。”

我们知道，土壤肥力起着重要作用，在磷限制条件下，土壤的积极反应更可能发生。植物物种也很重要，C4物种的反应比C3物种更强烈。但是，在接种AM真菌的单一植物物种中发生高度可变（有时是阴性）反应是限制AM真菌在农业和修复中的潜在开发的重要因素。不可预测的植物效益（plant benefits）也阻碍了将这些真菌纳入有益的植物特性的筛选中。

“Rohan的工作是解决这个问题的重要一步，因为使用了模式植物物种（Brachypo diumdistachyon）和APPF提供的成像设施”，副教授Jeff Powell说。

“通过考虑植物的生理倾向，将碳和营养物质投入生长或储存，并每天测量植物的生长，而不是仅仅在单一的最终收获中，植物与AM真菌相互作用的结果变得更加可预测”。

Rohan进行记录(左) 和首次收获 (中和右)

该团队的研究发现，在低磷条件下，生长迅速的植物从AM真菌中获益更多，但当低氮导致植物与真菌之间的竞争时，也会产生强烈的负面影响。无论土壤肥力如何，植物生长缓慢并储存它们所吸收的资源对AM真菌都没有很好的反应。

“我们的研究结果证明了通过这种植物基因型-特定经济资源（genotype‐specific resource economics）机制，可以驱动AM共生过程中的表型结果”，Rohan说。

通过对这些相互作用的进一步研究，我们相信更好地了解AM共生关系可以改善品种选择和提高生产力，特别是在边际环境中。