當你漫步在林間小徑,輕撫一片翠綠的葉子時,你不僅是用指尖觸及了植物的表面,更是在不經意間,與一個微生物世界產生了奇妙連接。
在植物的體內,存在著一個復雜而多樣的微生物世界。這些微生物,被稱為“植物內生菌”。它們與植物之間形成了一種特殊的共生關系,對植物的健康、生長乃至進化都有著不可忽視的影響。
植物內生菌,這些隱秘的“綠色居民”,是居住在植物體內組織中的微小生命體,包括細菌、真菌等。不同于病原菌,植物內生菌在植物的健康生長周期中,選擇性或持續(xù)性地居住在其根、莖、葉、花乃至果實和種子內部,它們不僅不會引發(fā)明顯的病害,反而會與植物形成一種微妙而復雜的共生關系。
回溯至早期植物初登陸地的遠古時代,植物與內生菌之間的共生關系便已悄然萌芽。當時的陸地植物與真菌之間建立了一種互利共生的伙伴關系,這種關系不僅助力植物適應陸地環(huán)境, 更為植物開辟了新的營養(yǎng)獲取途徑, 促進了植物的繁衍生息。
根據(jù)與植物的關系,內生菌大致可被歸為三類:專性內生菌、機會性內生菌和兼性內生菌。
專性內生菌就像是植物體內不可或缺的“終身伴侶”,它們的生命周期與植物緊密相連,依賴于植物體內的環(huán)境完成生長繁殖。機會性內生菌則更像是偶爾來訪的朋友,它們主要在植物體外生活,偶爾進入植物體內。兼性內生菌則介于這兩者之間,它們可能利用植物作為傳播的媒介,或者被植物主動選擇。
內生菌的種類非常多,而且因地域和宿主植物的差異而有所不同,這反映了它們與植物共同進化的獨特歷史。此外,不同內生菌在植物體內扮演著不同的角色,它們共同為植物的健康保駕護航。
1供給或幫助汲取養(yǎng)分
內生菌能幫助植物汲取養(yǎng)分,或直接為植物提供養(yǎng)分。比如,植物根系內最常見的內生菌之一——叢枝菌根真菌,能夠擴展植物根系的吸收面積,幫助植物更有效地從土壤中汲取養(yǎng)分。再比如,某些內生菌能將大氣中的氮氣轉化為植物可利用的形式,為植物生長提供關鍵的氮素營養(yǎng),最常見的例子就是大豆中的根瘤菌。
大豆根瘤菌
2促進生長
內生菌可以產生類似植物生長激素的物質(如吲哚乙酸),直接促進植物生長。同時, 內生菌也能通過與病原菌競爭營養(yǎng)和空間,或直接產生抗菌或抗蟲的化合物抑制病原菌, 從而保護植物免受病害侵擾,起到間接促生作用。
植物內生菌,這些肉眼看不見的“好居民”,在植物體內構建了一個復雜而精妙的生命網絡。它們的存在,不僅豐富了植物的生命,也為我們揭示了自然界中奇妙的共生關系。憑借其較高的安全性和活性,內生菌現(xiàn)已被認為是生物防治的天然資源。它們能精準抑制病原體和害蟲,同時對環(huán)境和非目標生物的影響微乎其微,為農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。
3提高抗性
內生菌還能產生或促進植物產生一系列次生代謝產物。這些代謝產物賦予植物在復雜環(huán)境中的競爭優(yōu)勢,提高其對生物和非生物脅迫(如鹽堿、寒冷、干旱和重金屬污染等極端條件)的耐受性。比如,在干旱條件下,通過改變滲透調節(jié)物質的含量和抗氧化活性,內生菌能夠幫助植物更好地適應惡劣環(huán)境,使其更有機會存活下來。
值得一提的是,由于種子內部也存在內生菌,這就意味著有益的共生關系能夠跨代傳遞,確保后代植物也能享受到內生菌帶來的種種益處。
其實,內生菌的潛力遠不止于此??茖W家正積極探索內生菌在醫(yī)藥、生物技術等領域的應用前景。這些微小生命的故事,還有待我們繼續(xù)探索和書寫。