非宿主植物不参与菌根网络吗？菌丝也会侵染非宿主植物

在植物的根、茎、叶、花和果实各个部位，都生活着大量高度多样化的细菌、真菌、古菌和原生生物等，它们在植物的生长发育、养分吸收、生物及非生物胁迫抗性等方面发挥着重要作用，与宿主植物形成一个“共生总体”，彼此相互作用、共同进化。

90%以上陆生植物可与真菌形成菌根关系。在农林生态系统中常见的类型是丛枝菌根和外生菌根，但同时，仍有约10%的植物为非菌根植物。传统研究认为，菌根网络的存在使得菌根植物比非菌根植物具有更强的竞争力和环境适应能力，而非宿主植物不参与菌根网络。

在近期出版的英文期刊《植物多样性》上，中国科学院昆明植物研究所(以下简称中科院昆明植物研究所)的研究人员提出非宿主植物参与菌根网络的新观点，引发了广泛关注。

宿主植物与菌根互惠共生

菌根通常指土壤中某些真菌与植物根的共生体。其主要作用是扩大根系吸收面积，增加对原根毛吸收范围外的氮磷等元素的吸收能力，进而提高植物养分吸收、生长和产量，而真菌又从宿主植物身上获取光合吸收的碳。也就是说，菌根真菌菌丝体既向根周土壤扩展，又与宿主植物组织相通，一方面从宿主植物中获取糖类等有机物质作为自己的营养，另一方面又从土壤中吸收养分、水分供给植物。

“陆地生态系统超过1万种常见植物中，约有80%至90%与菌根真菌共生，形成菌根。这种共生对植物和真菌都有好处，从而增加它们的生存机会。”论文第一作者、中科院昆明植物研究所汪延良副研究员介绍说。

自然条件下，一种植物可与多种真菌共生，一种真菌也可有多种宿主植物，当多种植物根系通过地下菌根菌丝相连后，就形成了菌根网络。通过菌根网络，不同植物之间可以进行水分、养分转运以及病虫害信号传导和预警，从而促进植物适应复杂环境并塑造特定的植物群落。

目前菌根分为丛枝菌根、小枝菌根、外生菌根、香豆菌根、单向菌根等种类，其中，丛枝菌根和外生菌根是常见的菌根，也是农业和自然生态系统中最重要的菌根。

然而，自然界中，仍有约10%的植物为非菌根植物，如山龙眼科、藜科、十字花科大部分种类、豆科和仙人掌科小部分种类。非菌根植物以及与某一特定真菌无法形成菌根的植物，都被称为该菌根真菌的非宿主植物。

长期以来的研究认为，非宿主植物是不参与菌根网络的，而事实真的是这样吗?

菌丝也会侵染非宿主植物

20世纪80年代，人们发现一些块菌，尤其是黑孢块菌和夏块菌等的菌塘内，杂草等非宿主植物稀少，其生长明显受到抑制，导致宿主周围形成一个明显的、像火烧过一样的“环”，人们称之为“火烧圈”。但长期以来，人们对“火烧圈”的形成机制知之甚少，非宿主植物是否参与菌根网络，以及菌根介导的宿主与非宿主植物互作研究也十分有限。

事实上，形成“火烧圈”的黑孢块菌的菌丝体、菌根以及子实体，会产生挥发性有机化合物和植物激素，如乙烯和生长素，从而影响非宿主植物种子发芽、根的形态发生以及根际微生物群落，抑制其生长。