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　　90%以上陸生植物可與真菌形成菌根(Mycorrhiza)，在農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中常見(jiàn)的類型是叢枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza，AM)和外生菌根(Ectomycorrhiza，EM)。植物與AM或者EM二者互惠共生，其中植物為真菌提供所需碳水化合物，真菌則協(xié)助植物獲取更多的養(yǎng)分和水分并增強(qiáng)其抗逆性。自然條件下，一種植物可與多種真菌共生，一種真菌也可有多種宿主植物，當(dāng)多種植物根系通過(guò)地下菌根菌絲相連后，就形成了菌根網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)菌根網(wǎng)絡(luò)，不同植物之間可以進(jìn)行水分、養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)以及病蟲(chóng)害信號(hào)傳導(dǎo)和預(yù)警，從而促進(jìn)植物適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境并塑造特定的植物群落。然而，仍有約10%的植物為非菌根植物，如山龍眼科Proteaceae、藜科Chenopodiaceae、十字花科Brassicaceae大部分種類、豆科Fabaceae和仙人掌科Cactaceae小部分種類。非菌根植物以及與某一特定真菌無(wú)法形成菌根的植物都是該真菌的非宿主植物。長(zhǎng)期以來(lái)的研究認(rèn)為非宿主植物是不參與菌根網(wǎng)絡(luò)的，菌根網(wǎng)絡(luò)的存在也使得菌根植物比非菌根植物具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和環(huán)境適應(yīng)能力。 

　　20世紀(jì)80年代人們發(fā)現(xiàn)一些塊菌尤其是黑孢塊菌Tuber melanosporum和夏塊菌T. aestivum等的菌塘內(nèi)，非宿主植物（尤其是雜草）稀少并且生長(zhǎng)受到明顯抑制，導(dǎo)致宿主周?chē)纬梢粋€(gè)明顯的、像火燒過(guò)一樣的“環(huán)”，并稱之為“火燒圈”，但對(duì)“火燒圈”的形成機(jī)制知之甚少，非宿主植物是否參與菌根網(wǎng)絡(luò)以及菌根介導(dǎo)的宿主與非宿主植物互作研究也十分有限。 

圖1 非宿主植物連接到地下菌根網(wǎng)絡(luò)的模式圖及其潛在生態(tài)功能。 

　　中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所“真菌與菌根” 研究團(tuán)隊(duì)以“菌塘”現(xiàn)象為切入點(diǎn)，結(jié)合已有研究報(bào)道和前期積累發(fā)現(xiàn)： 

　　（1）很多AM和EM菌絲在宿主存在的前提下可以侵染非宿主植物根系，但不形成特征性菌根結(jié)構(gòu)； 

　　（2）宿主植物—菌根真菌—非宿主植物形成的三方體系對(duì)非宿主植物生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)吸收有顯著抑制作用；而有趣的是，非宿主植物的存在可以顯著提高黑孢塊菌—冬青櫟菌根苗根際塊菌菌絲量并促進(jìn)冬青櫟的氮吸收； 

　　（3）以AM-擬南芥為模型的研究發(fā)現(xiàn)，菌根菌絲侵染非宿主植物根系誘導(dǎo)了早期的真菌-宿主識(shí)別信號(hào)機(jī)制，但后期啟動(dòng)防御機(jī)制，不同于致病菌和植物內(nèi)生真菌侵染植物的過(guò)程，也不同于菌絲侵染宿主植物的分子應(yīng)答機(jī)制； 

　　（4）菌根菌絲侵染非宿主植物根系可以增強(qiáng)非宿主植物系統(tǒng)免疫。 

　　基于以上事實(shí)，研究團(tuán)隊(duì)提出非宿主植物也能夠參與菌根網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的觀點(diǎn)，并列出了該研究方向上一些亟待回答的科學(xué)問(wèn)題。文章以“Non-host plants: Are they mycorrhizal networks players?”為題發(fā)表在Plant Diversity上，中科院昆明植物研究所副研究員汪延良為文章第一作者，于富強(qiáng)正高級(jí)工程師為通訊作者。本研究得到中科院昆明植物研究所引進(jìn)優(yōu)秀人才項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（31901204）支持。 

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圖2 宿主-菌根真菌-非宿主植物三方體系對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響及潛在機(jī)制