? ? 達(dá)爾文在《物種起源》一書(shū)中指出，一切生物為了生存（struggle for existence）必須依靠外部的生物或非生物環(huán)境，并與其形成一定相互關(guān)系；理解生物的生存與繁衍方式是理解自然選擇(natural selection)理論的基石。同樣在自然界，植物為了獲得可持續(xù)發(fā)展與繁衍，在其漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷史中，發(fā)展出一系列生存策略。比如，為了適應(yīng)陸地生態(tài)系統(tǒng)有效養(yǎng)分匱乏狀況，絕大多數(shù)植物與一些真菌（如叢枝菌根真菌）形成成互惠互利、合作共贏的共生關(guān)系。前期，我們?cè)?/span>Science發(fā)文指出（Cheng et al., 2012, Science 337:1084-1087），在未來(lái)氣候變化諸如大氣CO2濃度升高條件下，植物為了適應(yīng)對(duì)銨態(tài)氮需求的增加，分配更多碳給與其共生的叢枝菌根真菌；與此同時(shí)，叢枝菌根真菌進(jìn)一步與土壤中腐微生物互作，刺激土壤有機(jī)物質(zhì)分解，并直接從分解的有機(jī)物中獲取植物所需的氮養(yǎng)分。植物通過(guò)自身的根系吸收作用也是其獲取養(yǎng)分的主要手段，但是，植物根系形態(tài)各異、多種多樣。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，菌根真菌如何與植物自身根系進(jìn)行協(xié)同以獲取養(yǎng)分的機(jī)制目前尚不清楚？
? ? 在廣袤的森林生態(tài)系統(tǒng)中，各個(gè)樹(shù)種與不同菌根真菌構(gòu)建了龐大、多樣、復(fù)雜的共生網(wǎng)絡(luò)體系。我們?cè)谖挥诿绹?guó)賓夕法尼亞州中部的一長(zhǎng)期定位試驗(yàn)站選取四個(gè)樹(shù)種，其中二個(gè)樹(shù)種（一為細(xì)根系，一為粗根系）與內(nèi)生菌根真菌構(gòu)成共生關(guān)系、另外二個(gè)（一為細(xì)根系，一為粗根系）與外生菌根真菌構(gòu)成共生關(guān)系，研究有關(guān)根不同系形態(tài)和菌根向不同養(yǎng)分富集區(qū)進(jìn)行拓展的機(jī)理。我們研究發(fā)現(xiàn)：首先，細(xì)根系相對(duì)于粗根系更易向養(yǎng)分區(qū)拓展；其次，與粗根系共生的菌根菌絲相對(duì)于與細(xì)根系共生更易向養(yǎng)分富集區(qū)拓展；最后，在對(duì)有機(jī)養(yǎng)分的攝取過(guò)程中，與內(nèi)生菌根共生的樹(shù)種根系的養(yǎng)分獲取精度高于菌絲，而與外生菌根共生的樹(shù)種則正好相反。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于我們理解自然生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的地球化學(xué)循環(huán)以及植物根系與菌根真菌這一古老的共生體系協(xié)同進(jìn)化提供一個(gè)嶄新視角。
? ? 該研究與美國(guó)賓州立大學(xué)、楊百翰大學(xué)、俄亥俄大學(xué)等相關(guān)科學(xué)家合作完成，研究成果于2016年7月8日在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際著名生態(tài)學(xué)期刊《Ecology》，該期刊也是被自然指數(shù)（nature index）收藏的二種生態(tài)學(xué)期刊之一。浙江大學(xué)為該文章第一和通訊單位。
L Cheng*, W Chen, TS Adams, X Wei, L Li, ML McCormark, JL DeForest, RT Koide and DM Eissenstat. Mycorrhizal fungi and root are complementary in foraging within nutrient patches. Ecology, DOI: 10.1002/ecy.1514
網(wǎng)頁(yè)鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.1514/full
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? ? ? ??與此同時(shí)，程磊教授實(shí)驗(yàn)室與賓州州立大學(xué)課題組等合作，選取了十三個(gè)樹(shù)種進(jìn)行進(jìn)一步研究，闡明不同形態(tài)植物根系與菌根真菌在養(yǎng)分富集區(qū)域進(jìn)行拓展的規(guī)律。該成果于2016年7月18日在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際著名綜合性期刊PNAS，賓州立大學(xué)為該文的第一和通訊單位；本實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人員為該成果的共同作者之一。
W Chen, RT Koide, TS Adams, JL DeForest, L Cheng and DM Eissenstat. Root morphology and mycorrhizal symbioses together shape nutrient foraging strategies of temperate trees. PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1601006113
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網(wǎng)頁(yè)鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2016/07/15/1601006113.long
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