研究發現菌根網絡和共生固氮協同促進植物間的氮素傳輸

近日，中國科學院植物研究所研究員劉玲莉團隊通過整合穩定氮同位素標記試驗，發現菌根網絡和共生固氮共同促進了植物間的氮素傳輸。相關研究成果發表于《生態學快報》（Ecology Letters）。

菌根和共生固氮是植物與微生物之間最常見的共生關系。共生固氮菌能將大氣中的氮轉化為植物可利用的形態，而菌根真菌則通過菌絲延伸擴大根系的養分獲取范圍，兩者在植物養分吸收中發揮著關鍵作用。其中，菌根真菌的菌絲常常連接多個植物個體，形成龐大的地下“菌根網絡”，調控植物間的養分傳輸，進而影響植物間的相互作用。這一現象自1960年首次報道以來，一直受到國際菌根學界的關注，并在近期再次成為爭論的熱點。目前，關于菌根網絡與共生固氮對植物間氮素傳輸的貢獻及其機制仍缺乏系統研究。

劉玲莉團隊圍繞這一科學問題，通過整合穩定氮同位素標記試驗，發現菌根網絡和共生固氮共同促進了植物間的氮素傳輸。在菌根網絡存在的情況下，固氮植物向鄰近的非固氮植物的氮素傳輸平均增加了9.7倍，占非固氮受體植物氮素總量的5.61%。

通過進一步分析，研究人員發現，鄰近植物間的系統發育關系和源-匯關系是影響氮素傳輸的關鍵，而植物與菌根真菌的互惠回報假說僅部分成立。具體而言，固氮植物向系統發育上較遠緣的鄰近植物傳輸了更多的氮素；由鄰近植物間氮含量差異所驅動的源-匯梯度亦促進了氮素的傳輸。

這項研究為理解生態系統中物種共存機制、優化農業間作策略，以及解析植物多樣性與生態系統生產力間的關系提供了新的視角。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1111/ele.70204