? ? 達(dá)爾文在《物種起源》一書中指出，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，我們在Science發(fā)文指出（Cheng et al., 2012, Science 337:1084-1087），在未來氣候變化諸如大氣CO2濃度升高條件下，植物為了適應(yīng)對銨態(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，叢枝菌根真菌進(jìn)一步與土壤中腐微生物互作，刺激土壤有機物質(zhì)分解，并直接從分解的有機物中獲取植物所需的氮養(yǎng)分。植物通過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)分的機制目前尚不清楚？
? ? 在廣袤的森林生態(tài)系統(tǒng)中，各個樹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。我們在位于美國賓夕法尼亞州中部的一長期定位試驗站選取四個樹種，其中二個樹種（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（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)行拓展的機理。我們研究發(fā)現(xiàn)：首先，細(xì)根系相對于粗根系更易向養(yǎng)分區(qū)拓展；其次，與粗根系共生的菌根菌絲相對于與細(xì)根系共生更易向養(yǎng)分富集區(qū)拓展；最后，在對有機養(yǎng)分的攝取過程中，與內(nèi)生菌根共生的樹種根系的養(yǎng)分獲取精度高于菌絲，而與外生菌根共生的樹種則正好相反。這些發(fā)現(xiàn)對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)化提供一個嶄新視角。
? ? 該研究與美國賓州立大學(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日在線發(fā)表于國際著名生態(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)頁鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.1514/full
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? ? ? ??與此同時，程磊教授實驗室與賓州州立大學(xué)課題組等合作，選取了十三個樹種進(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日在線發(fā)表于國際著名綜合性期刊PNAS，賓州立大學(xué)為該文的第一和通訊單位；本實驗室相關(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)頁鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2016/07/15/1601006113.long
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