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植物界的地下“互聯網”：菌根網絡如何傳遞神奇信號？

來源：責編：時間：2025-08-18 12:12:40 69觀看

導讀在浩瀚的自然界中，植物界的秘密往往超乎我們的想象。一項關于植物地下交流網絡的驚人發現，正悄然揭開大自然中一個鮮為人知的奇妙篇章。在這片我們腳下的神秘世界里，植物通過一種名為菌根網絡的奇妙結構，無聲地傳遞著信號

在浩瀚的自然界中，植物界的秘密往往超乎我們的想象。一項關于植物地下交流網絡的驚人發現，正悄然揭開大自然中一個鮮為人知的奇妙篇章。在這片我們腳下的神秘世界里，植物通過一種名為菌根網絡的奇妙結構，無聲地傳遞著信號與物質，這一發現徹底顛覆了我們對植物傳統認知的界限。

菌根真菌，這一自然界中的神奇角色，與地球上絕大多數陸生植物建立了共生關系。它們如同植物根部的微觀建筑師，在植物根皮質細胞內構建起錯綜復雜的樹狀結構。而根外菌絲，則像忠誠的信使，從土壤中汲取磷、氮等關鍵養分，再將其輸送至植物根部。作為回報，植物慷慨地提供糖類和脂質，維持著這場互惠互利的共生盛宴。更為神奇的是，菌根真菌并不局限于單一植物，而是廣泛連接相鄰的不同植物，形成了一個龐大而復雜的地下網絡。

那么，這個神秘的菌根網絡究竟是如何傳遞信號的呢？科學家們的實驗為我們揭開了謎底。在一項研究中，研究人員利用菌根真菌將兩棵相鄰的番茄植株連接起來。當其中一株番茄遭受早疫病菌侵襲時，另一株健康的番茄竟然也展現出了抗病反應，其體內抗病相關基因的轉錄水平顯著上升，抗病酶的活性也隨之增強。這一發現表明，菌根網絡仿佛一條無形的通訊線路，將病原體防御信號迅速傳遞給健康的植物，使它們能夠提前做出防御準備。

菌根網絡的神奇之處遠不止于此。當蚜蟲取食大豆植株時，不僅受害植株會做出反應，與其通過菌根網絡相連的其他健康大豆植株也會產生抗蟲物質。類似地，當棉鈴蟲侵害番茄植株時，其誘導的系統信號也能通過菌根網絡迅速傳播至其他番茄植株，增強它們的抗性。這一發現無疑讓我們對植物間的互助合作有了更深的認識。

然而，盡管菌根網絡的奇妙功能已經得到初步揭示，但其中仍有許多謎團有待解開。例如，哪些植物能夠通過菌根網絡傳遞長途信號？這些信號是如何產生和調控的？科學家們正致力于解開這些謎團。目前已知的是，植物能夠通過寄生植物的吸器或菌根網絡傳遞信號，從而改變其生長發育，但具體的分子機制仍需進一步探索。

近年來，科學家們在菌根網絡研究領域取得了諸多突破。中山大學生命科學學院的Christian Staehelin教授團隊發現了截形苜蓿中的一種關鍵酶——β-N-乙酰己糖胺酶（MtHEXO2）。這種酶能夠迅速響應菌根真菌和根瘤菌的誘導，并在根毛中表達。更重要的是，它能夠特異性水解共生信號分子幾丁質寡糖，從而調節菌根共生過程。研究發現，與野生型相比，hexo2突變體植株的菌根真菌定殖率和共生相關基因表達水平均顯著降低。

中國科學院分子植物科學卓越創新中心的王二濤研究團隊也取得了重大發現。他們以早期陸生植物粗裂地錢為研究對象，發現了一對能夠精準區分共生和病原微生物的受體激酶——MpaLYR和MpaCERK1。在低磷條件下，植物釋放獨腳金內酯，刺激菌根真菌分泌共生分子標志物短鏈幾丁質殼聚糖CO4/CO5。這些信號分子被MpaLYR識別后，能夠激發共生反應，并抑制病原微生物引發的免疫反應，從而維持共生與免疫之間的平衡。

植物通過菌根網絡傳遞信號的這一發現，不僅讓我們對自然界的奇妙現象有了更深的認識，也為未來的農業研究開辟了新的方向。或許在不久的將來，我們能夠利用這些機制幫助農作物更好地抵抗病蟲害，提高產量。這一領域的探索無疑充滿了無限可能，讓我們共同期待更多驚喜的發現吧！

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