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菌根真菌作为害虫防治剂的重要性被忽视

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菌根真菌

受冠腐病 影响的麦田 ,导致种子变白和腐烂。小麦是全球种植的主要作物之一,损失惨重,可以通过预防措施减轻损失

 

20世纪后期以来,菌根真菌的作用农业环境中的植物生长和产量提高已越来越得到认可。世界各地的政策制定者、企业、农民和研究人员越来越意识到将食物带给每个人的过程的复杂性——这些过程远比传统农业的机械投入产出模型复杂得多,其中劳动力的投入和无机肥料作为结果产出产生稳定的产量。随着时间的推移,生态学作为一门科学的过程表明,当一个系统有许多支持它的元素时,它是最稳定的。就像一张桌子有四条腿而不是三条腿时会发生这种情况。菌根真菌已被证明是建立食品生产系统的基本支柱,该系统生产食品和经久不衰,真正保障世界餐桌的粮食安全。

然而,菌根真菌粉末协会的一个好处被忽视了,因为重点放在这些真菌上作为营养吸收增强剂或作为它们定殖的植物的延伸“根”。事实上,生物害虫防治是菌根真菌给农业环境带来的另一个主要好处。正如 2018 年发表的一篇评论所探讨的那样,除了它们提供的所有其他东西外,这些真菌还每周 7 天、每天 24 小时为作物提供保护功能。根据所审查的研究分析,菌根接种剂以四种基本方式影响植物的抗虫能力:

 

1) 通过增加养分吸收来改善植物的整体健康。

2) 与病原体竞争,通常完全胜过它们。

3)在植物中产生系统获得性抗性(SAR)。

4)在植物中产生诱导系统抗性(ISR)。

 

其中,科学家和研究人员最感兴趣的是最后两个,因为它们不仅是丛枝菌根的副产品(前两个是),而且是菌根真菌在植物根部定殖时表现出的直接害虫防治机制。SAR和ISR都是植物免疫系统发挥作用的基本方法:当病原体感染或攻击是局部的时通过SAR,增加抗体数量并积极靶向病原体,当感染广泛时通过ISR,通过诱导整个植物的防御机制普遍增加。菌根粉自然产生,例如有机化合物酸苯-S-甲基,通常在实验室制造并作为无机“杀真菌剂”出售,而它只是植物中这种免疫反应的激活剂。

从这个意义上说,菌根真菌作为疫苗作用于植物,刺激防御反应,当真正的害虫袭击时,这种反应仍然存在。这可确保植物在免疫系统方面始终处于最佳状态:在每年有多达 40% 的农作物因害虫而损失的世界中,这是一项非常宝贵的服务。

 

什么是菌根真菌

尽管这个想法可能看起来违反直觉,但事实是,健康植物的根系不会以根部结束。至少没有自己的根源。除了植物本身的根部之外,真菌网络不断扩展,并从土壤的最深处为植物生产食物和维持自身的任务带来所有必要的养分。这种真菌被称为菌根真菌,来自希腊语“mýkes”和“rhiza”;分别是“真菌”和“根”,这些菌根真菌和植物保持着可以追溯到数百万年前的共生关系。菌根真菌液体和植物之间的共生关系是在根部建立的。为了允许双向营养交换,这些菌根液体包裹并在某些情况下穿透植物根部的结构。菌根真菌利用它们的菌丝体来扩展与它们相互作用的植物的根部,使它们更容易从更远的距离获取养分、矿物质和水。作为交换,菌根植物将光合作用的糖分给真菌。

一些菌根真菌的例子是外生菌根(森林中可以找到许多蘑菇的真菌)、兰花菌根(帮助兰花和类似植物从空气中获取营养)和丛枝菌根。丛枝菌根是最普遍的类型,存在于所有植物科的 85% 以上和大多数作物物种中。

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