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近日，中國林業(yè)科學研究院袁志林團隊的科研成果發(fā)布于中國科技核心期刊《植物研究》。近年來，植物根系真菌——深色有隔內(nèi)生菌（DSEs）成為微生物生態(tài)與綠色農(nóng)林業(yè)研究的焦點。該成果系統(tǒng)闡述了DSEs物種多樣性、基礎(chǔ)生物學特性和生理生態(tài)功能，以及在共生機理、DSEs基因組結(jié)構(gòu)和種群適應(yīng)性演化特征等方面的研究進展。為進一步挖掘DSEs的適應(yīng)機制、解析其與植物協(xié)同抗逆的分子路徑奠定了理論基礎(chǔ)，也為研發(fā)新型DSEs菌劑、推動土壤生態(tài)修復與農(nóng)林作物高效培育技術(shù)升級提供了重要參考。

在自然生態(tài)系統(tǒng)中，隨著環(huán)境脅迫加劇，DSEs在植物根系的定殖率顯著上升。在海拔4000米以上的高山草甸，pH值超過8.5的鹽堿地，以及重金屬污染礦區(qū)等極端環(huán)境中，DSEs常成為植物根系中最主要的共生真菌，其豐度往往高于傳統(tǒng)菌根真菌。袁志林指出，這種分布特征暗示，DSEs在逆境生態(tài)系統(tǒng)中可能扮演著比我們想象中更關(guān)鍵的角色。

DSEs最直觀的特征是其色素化（通常為棕黑色）且有橫隔的菌絲，它們能定殖于植物根皮層細胞內(nèi)部或間隙，并形成微菌核結(jié)構(gòu)。黑色素不僅是其形態(tài)標志，更是其適應(yīng)極端環(huán)境的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)。這種沉積在細胞壁上的黑色素大分子，猶如天然“鎧甲”，幫助真菌抵御紫外線、重金屬、極端溫度與酸堿度等多種理化脅迫。研究發(fā)現(xiàn)DSEs黑色素化程度與其抗逆性、促生潛力之間可能存在復雜的生態(tài)權(quán)衡關(guān)系。

要理解DSEs強大的環(huán)境適應(yīng)能力，必須深入其基因組層面。袁志林團隊對分離自不同鹽堿地的DSEs菌株進行了全基因組測序和比較分析，發(fā)現(xiàn)了DSEs多樣的演化策略。例如，通過合成更多的黑色素、染色體加倍以及附屬染色體的缺失等方式驅(qū)動DSEs與植物建立更緊密的共生關(guān)系，從而幫助植物適應(yīng)鹽脅迫等逆境。

在自然界中，DSEs很少單獨行動，它們往往與叢枝菌根真菌、外生菌根真菌等形成復雜的地下共生網(wǎng)絡(luò)。研究發(fā)現(xiàn)：DSEs與菌根真菌共接種往往能產(chǎn)生“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)?！爸参锼坪醵谩魍顿Y’，還會根據(jù)共生真菌提供的‘回報’來調(diào)節(jié)碳分配策略?！毖芯咳藛T解釋道。這揭示了地下共生網(wǎng)絡(luò)中存在精細的資源交易與平衡機制。

雖然DSEs研究仍處于快速發(fā)展階段，但其應(yīng)用潛力已清晰可見。與許多難以大規(guī)模純培養(yǎng)的菌根真菌相比，DSEs易于實驗室培養(yǎng)和發(fā)酵生產(chǎn)，這為其菌劑開發(fā)提供了獨特優(yōu)勢。

袁志林展望說，DSEs的基礎(chǔ)認知最終將服務(wù)于綠色發(fā)展。通過定向調(diào)控植物-DSEs共生體系，有望為土地生態(tài)修復和可持續(xù)農(nóng)林業(yè)提供更豐富、更高效的基于自然的解決方案。