亦敌亦友：亚林所科研团队首次发现镰刀菌与树木形成类似菌根的共生结构

　　3月7日，亚林所林业微生物研究团队在IMA Fungus（国际真菌学协会旗舰期刊，中科院一区）发表题为“A fusarioid fungus forms mutualistic interactions with poplar trees that resemble ectomycorrhizal symbiosis（镰刀菌与杨树形成类似外生菌根的互惠共生关系）”的研究论文。研究团队首次揭示了镰刀菌与杨树形成类似外生菌根（ECM-like）的互惠共生关系。
　　镰刀菌（Fusarium）是危害农林作物（引发根腐病、枯萎病等）的重要病原菌。但有些种类却以“植物盟友”的身份存在，促进植物生长并诱导抗病性。团队前期与华盛顿大学（University of Washington）Rodriguez教授合作（2014年曾到访亚林所，https://risfcaf.caf.ac.cn/info/1118/3029.htm），从滩涂盐碱地中鉴定到一株假禾谷镰刀菌（Fusarium pseudograminearum, eFp）。研究表明eFp是一种高效的广谱共生菌，对马尾松、湿地松、杨树、拟南芥和地钱等具有显著的促生功能。进一步观察发现，在共培养过程中eFp与5种杨树均能形成类似外生菌根（ECM-like）的共生结构，菌丝在表皮层和皮层组织形成迷宫般的高强度侵染。通过C/N同位素标记和养分测定等证实eFp与杨树可以建立养分的双向流动，这是共生互作的典型特征。通过染色体水平的基因组组装和比较基因组学分析，表明eFp虽与致病性假禾谷镰刀菌CS3096菌株的基因组共线性程度很高，但存在数量众多的SNP和indel等结构变异，同时几类毒素合成的基因簇表达量在共生阶段呈现下降趋势。进一步构建了基于SNP的系统发育树，拓扑结构显示eFp与其余8株病原假禾谷镰刀菌在遗传上高度分化，表明eFp可能经历了独特的演化路径。
　　研究成果一方面不仅打破了对镰刀菌作为病原菌的传统认知，同时为深入认识真菌从病原到共生生活史转换的进化机制提供了关键证据。近期团队还发现，eFp能显著提高林木养分吸收效率和耐盐性能，为开展耐盐耐瘠薄林木无性系高效培育奠定基础。
　　亚林所博士研究生杨宁宁、单晓亮（已毕业硕士研究生，南京农业大学攻读博士学位）和王科选（已毕业硕士研究生）为共同第一作者。袁志林研究员和法国农科院Francis M. Martin院士（亚林所客座教授）为共同通讯作者。研究工作得到了浙江省“领雁”重点攻关项目（No. 2022C02029）、生物育种重大专项子课题（No. 2023ZD0405806）和林木遗传育种国家重点实验室开放基金（TGB2018001）的资助。(杨宁宁)
　　　　 中国林科院 　2025-03-11

关键词 镰刀菌  杨树  外生菌根  图片