牵牛属植物真菌内共生体可改变地下天敌对共生作物物种的影响：新发现与潜在应用

为探究内生共生体介导的抗性是否惠及邻近物种，研究人员用玉米和牵牛做实验，发现内生共生体可促玉米生长。

　　在生态的大舞台上，植物之间的 “互动” 充满了奥秘。一直以来，科学家们都知道物种不仅会受到天敌的直接伤害，还会受到邻近物种防御机制的影响。比如，有的植物能通过 “关联抗性（associational resistance）”，减少周围物种遭受的敌害；而有的却会因 “关联易感性（associational susceptibility）” 让邻居们陷入更危险的境地。此前的研究大多聚焦于植物对昆虫和哺乳动物食草动物的物理或化学防御，却很少关注植物相关微生物在这其中扮演的角色。

许多旋花科（Convolvulaceae ）植物与 Periglandula 属真菌保持着遗传共生关系，这种真菌能产生麦角生物碱（ergot alkaloids），帮助宿主抵御病原体和食草动物。此前研究发现，感染 Periglandula 真菌内生共生体的三色牵牛（Ipomoea tricolor ）对线虫的抗性增强，但这种内生共生体是否能让周围的植物受益还不清楚。为了解开这个谜团，来自美国印第安纳大学、佐治亚大学和杜兰大学的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Symbiosis》杂志上。

研究人员采用了温室实验法。他们选用了三色牵牛品种‘Pearly Gates’和玉米品种‘Luther Hill’，二者都是南方根结线虫（Meloidogyne incognita ）的宿主。实验设置了内生共生体（E + 表示有内生共生体，E - 表示无内生共生体）和线虫（N + 表示高线虫密度，N - 表示低线虫密度）两个变量，采用 2×2 析因设计。将三色牵牛幼苗与玉米一起种植在装有灭菌土壤的塑料盆中，接种相应的线虫或作为对照，实验期间不施加肥料和农药。实验结束后，收获植物并测定其地上和地下部分的生物量，同时记录牵牛根上的线虫瘿情况123。

研究结果显示，线虫处理（N 处理）和线虫与内生共生体的交互作用（N×E ）对玉米生物量有显著影响。在 N + 处理中，当牵牛为 E + 时，玉米生物量比牵牛为 E - 时高 48%，表明内生共生体在土壤有害生物存在的情况下促进了玉米生长；在 N - 处理中，E + 处理的玉米生物量比 E-/N - 处理低。而对于牵牛生物量，N 处理、E 处理及其交互作用均无显著影响。总盆栽生物量的变化趋势与玉米生物量相似，因为玉米在总盆栽生物量中占比较大。此外，尽管努力避免污染，在 N - 处理的牵牛根上仍发现了一些线虫瘿，不过事后分析表明，线虫瘿的存在与否对玉米或总盆栽生物量没有显著影响，但对牵牛生物量有显著影响456。

研究人员通过本实验发现，牵牛的 Periglandula 真菌内生共生体能够影响根结线虫对共生玉米的影响，存在关联抗性的现象。这意味着，这种内生共生体可能成为一种生物防治手段，用于管理根结线虫的侵害，减少作物因线虫损害造成的损失。目前，线虫防治主要依赖化学杀线虫剂，但这会增加线虫的抗药性。相比之下，利用内生共生体进行生物防治是一种更可持续的选择。不过，研究也指出，不同植物与内生共生体的组合可能产生不同的关联效应，未来还需要进一步研究，以确定该研究结果能否在大规模农业生产中应用，以及对其他植物物种和自然环境的影响。这项研究将微生物共生体和土壤有害生物纳入关联抗性框架，为理解植物与土壤群落的相互作用提供了新的视角，也为未来的农业生态研究和生物防治实践开辟了新的方向。