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    青海省寒區恢復生態學重點實驗室用代謝組學揭示了雙孢蘑菇圈調節高寒草甸植物生長的機制

    2021-06-24  

      在過度放牧、開墾及全球變暖的影響下,青藏高原高寒草甸植物的退化已成為越來越受關注的問題。因此,如何利用土壤微生物恢復青藏高原高寒草甸植被成為研究熱點。中科院西北高原生物研究所青海省寒區恢復生態學重點實驗室與青海師范大學、山西農業大學進行合作,利用比較代謝組學揭示雙孢蘑菇圈調節青藏高原高寒草甸植物的生長。雙孢蘑菇是一種可食用真菌,廣泛分布于青藏高原地區。在土壤中呈放射狀生長并在其地下區域附近產生子實體,雙孢蘑菇在高山草甸上形成蘑菇圈。蘑菇圈上的植物生長比環形刺激區外的植物生長旺盛,表明雙孢蘑菇有利于高寒草甸植物的生長。然而,雙孢菌調節高寒草甸植物生長的生理和分子機制仍有待闡明。矮嵩草是高山草甸的主要植物物種之一,生長在雙孢蘑菇圈內外。研究表明,雙孢蘑菇通過重新編程植物代謝來調節矮嵩草的生長。通過影響矮嵩草葉及葉中的代謝物的積累來調節其生長,其中谷氨酸和天冬氨酸在碳、氮代謝中具有重要作用。雙孢蘑菇影響這兩種氨基酸在矮嵩草植物體內積累,從而改善植物的生長和新陳代謝。另外,生長在蘑菇圈上的矮生嵩草葉片中脯氨酸的積累顯著增加,提高其抗逆性。雙孢蘑菇還影響植物體內糖分的積累及碳代謝途徑,其中雙孢蘑菇圈內植物有機酸含量大于圈外,這些有機酸的積累會增加土壤pH值,從而促進植物對營養元素的吸收。

      該研究結果2021年6月以Comparative metabolomics reveals that Agaricus bisporus fairy ring modulates the growth of alpine meadow plant on the Qinghai-Tibet Plateau為題在線發表在Ecological Indicators上,青海省寒區恢復生態學重點實驗室周華坤研究員和青海師范大學王文穎教授為通訊作者。

      該項目得到了第二次青藏高原科學考察研究計劃(2019QZKK0502)、青海省2021年第一批中央財政引導地方科技發展專項資金(2021ZY002)、青海省基礎研究計劃(2019-ZJ-7033),青海省創新平臺建設項目(2017-ZJ-Y20),國家自然科學基金(31772383、31960268、41761107) 資助?!?/p>

    雙孢蘑菇圈內外矮嵩草的生長特征及其代謝物變化

    A.雙孢蘑菇圈內外生長的矮嵩草葉片鮮重 (FW) 和干重 (DW) (A);B. 雙孢蘑菇圈內外生長的矮嵩草根鮮重(FW);C. 雙孢蘑菇圈內外生長的矮嵩草根干重(DW);D. 與生長雙孢蘑菇圈內生長的矮嵩草葉和根中代謝物變化的維恩分析

    雙孢蘑菇圈內外生長的矮嵩草植物的葉(A)和 根(B)中的代謝物發生顯著變化

    雙孢蘑菇圈內外土壤中的代謝物顯著變化

    雙孢蘑菇圈通過調節植物的代謝特征來影響矮嵩草的生長  

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