当你漫步在林间小径,轻抚一片翠绿的叶子时,你不仅是用指尖触及了植物的表面,更是在不经意间,与一个微生物世界产生了奇妙连接。
在植物的体内,存在着一个复杂而多样的微生物世界。这些微生物,被称为“植物内生菌”。它们与植物之间形成了一种特殊的共生关系,对植物的健康、生长乃至进化都有着不可忽视的影响。
植物内生菌,这些隐秘的“绿色居民”,是居住在植物体内组织中的微小生命体,包括细菌、真菌等。不同于病原菌,植物内生菌在植物的健康生长周期中,选择性或持续性地居住在其根、茎、叶、花乃至果实和种子内部,它们不仅不会引发明显的病害,反而会与植物形成一种微妙而复杂的共生关系。
回溯至早期植物初登陆地的远古时代,植物与内生菌之间的共生关系便已悄然萌芽。当时的陆地植物与真菌之间建立了一种互利共生的伙伴关系,这种关系不仅助力植物适应陆地环境, 更为植物开辟了新的营养获取途径, 促进了植物的繁衍生息。
根据与植物的关系,内生菌大致可被归为三类:专性内生菌、机会性内生菌和兼性内生菌。
专性内生菌就像是植物体内不可或缺的“终身伴侣”,它们的生命周期与植物紧密相连,依赖于植物体内的环境完成生长繁殖。机会性内生菌则更像是偶尔来访的朋友,它们主要在植物体外生活,偶尔进入植物体内。兼性内生菌则介于这两者之间,它们可能利用植物作为传播的媒介,或者被植物主动选择。
内生菌的种类非常多,而且因地域和宿主植物的差异而有所不同,这反映了它们与植物共同进化的独特历史。此外,不同内生菌在植物体内扮演着不同的角色,它们共同为植物的健康保驾护航。
1供给或帮助汲取养分
内生菌能帮助植物汲取养分,或直接为植物提供养分。比如,植物根系内最常见的内生菌之一——丛枝菌根真菌,能够扩展植物根系的吸收面积,帮助植物更有效地从土壤中汲取养分。再比如,某些内生菌能将大气中的氮气转化为植物可利用的形式,为植物生长提供关键的氮素营养,最常见的例子就是大豆中的根瘤菌。
大豆根瘤菌
2促进生长
内生菌可以产生类似植物生长激素的物质(如吲哚乙酸),直接促进植物生长。同时, 内生菌也能通过与病原菌竞争营养和空间,或直接产生抗菌或抗虫的化合物抑制病原菌, 从而保护植物免受病害侵扰,起到间接促生作用。
植物内生菌,这些肉眼看不见的“好居民”,在植物体内构建了一个复杂而精妙的生命网络。它们的存在,不仅丰富了植物的生命,也为我们揭示了自然界中奇妙的共生关系。凭借其较高的安全性和活性,内生菌现已被认为是生物防治的天然资源。它们能精准抑制病原体和害虫,同时对环境和非目标生物的影响微乎其微,为农业的可持续发展注入新的活力。
3提高抗性
内生菌还能产生或促进植物产生一系列次生代谢产物。这些代谢产物赋予植物在复杂环境中的竞争优势,提高其对生物和非生物胁迫(如盐碱、寒冷、干旱和重金属污染等极端条件)的耐受性。比如,在干旱条件下,通过改变渗透调节物质的含量和抗氧化活性,内生菌能够帮助植物更好地适应恶劣环境,使其更有机会存活下来。
值得一提的是,由于种子内部也存在内生菌,这就意味着有益的共生关系能够跨代传递,确保后代植物也能享受到内生菌带来的种种益处。
其实,内生菌的潜力远不止于此。科学家正积极探索内生菌在医药、生物技术等领域的应用前景。这些微小生命的故事,还有待我们继续探索和书写。