根系分泌物对入侵和本土菊科植物菌根真菌的调控与机制

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may play critical roles in the invasion of most plants. Current research shows that invasive composites were typically more colonized than native ones.So AMF is an important factor for the successful invasion of composites. Root exudates are the key factors that affect the interaction between AMF and invasive plants. However, it’s undefined that the interaction mechanism of invasive composites and AMF mediated by root exudates. In this proposal, ten invasive composites plants and their closely related native species are used to compare the difference of the root exudates. we will measure nutrients and secondary chemicals using metabolomics approaches to screen the signaling compound, verify the ecological effects of different metabolites on AMF spore germination and unveil the allelobiosis mechanisms behind composites invasive plants and AMF. The results of this study will assist to better understand the contribution and function of AMF in the process of plant invasion, reveal the environmental adaptation strategies and mechanisms of invasive plants under the new environment and provide new insights into management of invasive plants.

丛枝菌根真菌在很多植物入侵过程中发挥着重要作用。已有研究发现菊科入侵植物根系菌根真菌的侵染率显著高于本土近缘植物，是菊科植物成功入侵的重要因素。根系分泌物是影响菌根真菌与植物互作的关键因子，但根系分泌物对于调控入侵植物根系菌根真菌的作用和机制尚不明确。本项目拟以10种菊科入侵植物及其本土近缘植物为体系，通过野外调查和同质园实验比较菊科入侵植物与本土近缘植物根系分泌物的差异；并采用代谢组学等分析技术，筛选入侵植物与菌根真菌互作的有效信号物质；结合离体培养研究，验证差异代谢产物对菌根真菌孢子萌发及菌丝伸长的作用，深入分析根系分泌物介导的菊科入侵植物与菌根真菌之间的化学作用机制。项目研究结果不仅可以明确菌根真菌在植物入侵过程中的贡献和作用，而且还有助于揭示新环境下入侵植物的环境适应策略和机制，并对入侵植物的治理具有重要的指导作用。

AMF通过识别根系分泌物促进植物成功入侵。已有研究表明，菊科外来植物在单独生长或与本地植物竞争时，普遍表现出积极的生长反应，但其机制尚不清楚。本项目以7种菊科入侵植物及其本土近缘植物为研究对象，通过同质园和室内实验，研究并比较了接种AMF对入侵植物和本土近缘植物生长、营养吸收的影响，根系分泌物对AMF定殖的影响，关键初级代谢物差异分析。结果表明：添加AMF显著提高入侵植物的生物量、根系菌根真菌侵染率以及对N、P的吸收能力，提高入侵植物的相对竞争力，显著抑制本土近缘植物的生长、根系菌根真菌定殖和营养吸收，进而降低其相对竞争力；入侵植物根内肉豆蔻酸含量显著高于本土近缘植物，且与AMF侵染率显著正相关，尤其在竞争存在时，差异更显著。在此基础上，我们阐明了AMF在菊科植物成功入侵中的作用，为菊科入侵植物利用土壤有益微生物适应新环境的进化过程和机制提供了理论依据。