中国林科院亚林所研究团队探索“以菌养苗”、“以菌养药”新模式

近日，亚林所林业微生物团队在Cell旗下期刊《当代生物学》（《Current Biology》）在线发表题目为“A facultative ectomycorrhizal association is triggered by organic nitrogen”的论文，揭示了树木-真菌共生的维持和打破机制，为“适地适树适菌适肥”的“以菌养苗”培育提供理论和技术依据；也为阐述N沉降对森林地下共生真菌网络结构和功能的负调控提供了最直接的实验证据。
研究团队以荷伯生氏斜盖伞（Clitopilus hobsonii）—树木共生体系为模型，探究了不同氮素形态对真菌-树木共生关系的影响，发现有机氮能促进根系发育、外生菌根形成和苗木N素吸收，而无机氮（无论是硝态N还是铵态N）添加则打破了这种共生关系。比较基因组学分析发现该菌的植物细胞壁降解酶系统与经典的共生真菌较为相似，进一步证明该菌存在灵活的营养方式：从腐生逐渐过渡到共生。基因表达分析结果表明，有机氮条件，和植物细胞壁松弛相关的酶（如AA9和GH12等）表达水平较高，这对于建立哈蒂氏网共生结构至关重要，而在铵态氮条件下，该菌超量表达了果胶降解酶相关基因，如GH28，这是病原真菌攻击植物的重要致病因子。彭龙助理研究员为本文第一作者，袁志林研究员和法国农科院Francis M. Martin院士（亚林所客座研究员）为共同通讯作者。英国皇家植物园邱园Irina S. Druzhinina教授和辽宁省杨树研究所张妍副研究员等参与了部分工作。
基于上述成果，团队进一步挖掘了斜盖伞的应用潜力，发现源于斜盖伞的多种类型诱导子（elicitors）能够有效提升灵芝菌丝体生物量和灵芝三萜含量。相比于未处理的灵芝菌丝体，添加诱导子后灵芝三萜总产量最多可以提高585.15%。进一步研究表明，真菌诱导子处理可以显著上调灵芝三萜生物合成关键酶基因的表达。研究结果为创建“以菌养药”的药用真菌品质提升技术体系提供了重要策略并在林下经济产业中发挥作用。目前团队正与江苏中科院植物研究所、山东蓬勃生物有限公司和上海市农科院等单位开展合作，探索更多有关斜盖伞菌剂的应用场景。相关内容发表在CSCD核心期刊《菌物学报》，题目为“斜盖伞诱导子促进灵芝三萜积累及其调控机制”，硕士研究生张宇薇为第一作者，袁志林研究员和彭龙助理研究员为共同通讯作者。授权国家发明专利1件ZL 202010711483.1（上海市农科院汪莹博士为第一发明人，袁志林研究员为第二发明人）。
以上研究获得中国林业科学研究院优秀青年项目（CAFYBB2020QB002）、国家自然科学基金优秀青年项目（31722014）和国家自然科学基金青年基金（31901290）的资助。（文：彭龙）
中国林科院亚林所 2022-11-29

关键词 树木  真菌  真菌共生  以菌养苗  以菌养药  图片