植物如何控制与真菌的伙伴关系：研究发现应激激素影响共生关系

植物和真菌之间的共生是如何发展的？植物如何决定是否与真菌建立伙伴关系？波茨坦马克斯·普朗克分子植物生理学研究所所长Caroline Gutjahr教授博士的团队正在揭示植物的地下伙伴关系

这项研究发表在《自然通讯》杂志上

特别是，她的团队发现了当植物产生应激激素时，共生关系会发生什么。他们的研究可能有助于一种新的农业，在这种农业中，植物和真菌被视为合作伙伴

一个和谐的团队

就在我们脚下，隐藏在地下，有一个复杂的关系网络：几乎所有的植物都与真菌密切共生。这些真菌不会形成我们从森林中知道的经典蘑菇子实体，在某些情况下喜欢吃。它们形成了一个广泛的细丝网络，也称为菌丝，渗透到土壤中

在一立方厘米的土壤中，真菌的菌丝长度可达100米。虽然许多真菌会分解土壤中的死亡物质，但也有一些专门的物种与植物生活在一起，并依赖于活植物的光合作用产物

作为回报，它们为植物提供水和矿物质营养。这种交换系统已经存在了数亿年，对许多陆生植物来说至关重要

一种植物激素抑制共生，另一种促进共生。丛枝菌根是一种特别亲密的共生形式，植物允许真菌的菌丝进入其根部甚至细胞。在进化过程中，它已经发展成为生物之间最亲密的互动之一

植物和真菌之间的密切伙伴关系，即水和营养物质的交换，已经预先编程在它们的遗传密码中。但在某些条件下，植物会拒绝与真菌的共生关系

波茨坦马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的Caroline Gutjahr教授和她的团队正在研究当植物进入或拒绝与真菌共生时，植物根部到底发生了什么。他们的发现：在植物中，激素在建立伙伴关系时起着重要作用

Gutjahr解释说：“大约40年来，我们已经知道，当植物处于压力下（如被淹没）时产生的气态植物激素乙烯会抑制植物和真菌之间的共生关系。”

“现在我们已经了解了植物中发生的过程以及各种植物激素如何相互作用。最后，我们知道当植物决定支持或反对这种伙伴关系时会发生什么。”

两位第一作者Debatosh Das和Kartikye Varshney的实验表明，与普遍看法相反，乙烯不会引发植物免疫系统对真菌的防御反应。相反，植物激素会促进一种名为SMAX1的中央调节蛋白的积累。

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这能够抑制许多负责共生形成的植物基因。因此，当环境条件不合适时，植物会产生一种抑制其共生基因的激素。共生关系的形成被减少或不再被允许

如果条件发生变化，其他激素会控制蛋白质，启动其降解，从而重新启动共生基因。植物对这种伙伴关系持开放态度

与加州大学河滨分校的David C.Nelson团队合作，作者还能够证明乙烯也能促进SMAX1在失去与真菌形成共生能力的植物中的积累。因此，这一发现的意义不仅限于植物与真菌的共生关系。未来探索这种现象在共生之外的作用将是令人兴奋的

了解植物在胁迫条件下如何调节与真菌的共生关系，可以提供有关如何培育即使在不断变化的胁迫或气候条件下也能与真菌形成有益伙伴关系的作物的信息

在未来，这些知识可以帮助确保植物在新的气候条件下继续获得足够的水和营养，并确保收成 More information: Debatosh Das et al, Ethylene promotes SMAX1 accumulation to inhibit arbuscular mycorrhiza symbiosis, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57222-w

Journal information: Nature Communications