植物遇险如何“通知”邻居？

在陆地生态系统中，菌根真菌与植物根系形成了广泛的共生关系，其菌丝网络——共同菌根网络（CMNs），长期以来被认为是植物间交换氮、磷等养分的关键通道。此前的研究主要聚焦于CMNs在营养物质传输方面的作用，而关于植物在面临胁迫时CMNs扮演的角色，仍存在诸多未知。那么，当植物遭受病虫害或机械损伤等胁迫时，这些隐匿于地下的网络，能否助力植物向邻近个体传递防御信号呢？

荷兰瓦赫宁根大学的Erik Limpens教授团队通过一项综述研究，解答了这一问题。相关研究发表在《农业科学与工程前沿》（英文）期刊（DOI: 10.15302/J-FASE-2024578）。

科学家们发现，当番茄植株感染晚疫病菌时，通过丛枝菌根（AM）网络相连的邻近健康植株，能在24小时内激活与茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）相关的防御基因，且这一过程完全依赖菌丝的直接连接。类似现象在柑橘、苜蓿等多种植物中也得到了验证：遭受蚜虫侵袭的豆科植物可通过AM网络触发邻近植株释放吸引蚜虫天敌的化合物，信号传递最快可在6小时内完成；当番茄遭受机械损伤时，与之相连的植株抗逆酶活性显著提升，形成群体防御响应。

进一步探究CMNs的信号传递机制发现，信号在CMNs中的传输途径存在六种可能的方式：菌丝表面液膜扩散、细胞壁或细胞外基质扩散、菌丝内扩散、真菌主动运输、分泌与吸收循环，以及电信号传导。值得注意的是，在传递信号的过程中，植物根系并非被动参与者，它们能主动调控分泌物的成分与数量，这些分泌物可能通过被动扩散或真菌主动运输在CMNs中传播。

这种信号传递不仅对植物有益，也对真菌的生存和共生关系具有重要意义。从生态互惠的角度来看，植物一旦接收到由菌根网络传递的信号，便能提前激活自身防御机制，极大地降低遭受病虫害侵袭的风险。同时，真菌通过协助植物完成信号传递这一过程，能够维系与植物之间的共生关系，借此保障稳定的碳源供应，进而维持整个共生体系的平衡。

综上所述，当植物遭受病原体感染、食草动物侵害或机械损伤时，CMNs能够有效传递预警信号。未来，研究人员需进一步确定通过CMNs传输的具体信号分子，并深入探究信号传输机制及其动态变化。