世界上大多数植物与真菌共生。通常，双方都会受益于营养物质的交换。然而，在许多其他情况下，植物以牺牲真菌为代价单方面取食。

由拜罗伊特大学 Gerhard Gebauer 教授领导的国际研究小组现已在《新植物学家》杂志上提出了一种新方法，首次使同位素分析无限制地应用于植物和真菌之间所有形式的共生成为可能。原则上，未来将有可能确定每种植物从真菌伙伴那里获得哪些营养以及多少营养。

深入了解植物从与其根部交织的真菌中提取的营养物质的类型和数量，对于了解生物多样性和生态系统的功能具有重要意义。在这种情况下，碳特别令人感兴趣：根据仍然广泛持有的观点，植物通过自身的光合作用产生所需的所有碳，因此被称为自养型。

然而，许多植物是异养的：它们利用与真菌(称为菌根)的共生从真菌伙伴中提取碳：甚至有些植物以这种方式满足所有碳需求，并完全停止了自己的光合作用。

同位素分析提供了对地下食物转移的见解

多年来，对真菌到植物的食物转移的研究利用了这样一个事实：植物本身产生的碳具有与真菌伙伴中存在的碳不同的同位素特征。这意味着碳同位素(这些碳原子仅在其原子核中的中子数量不同)在真菌伙伴中的丰度与植物通过自身光合作用产生的碳的丰度不同。

因此，对植物中储存的碳进行同位素分析可以得出来自真菌的碳量的结论。然而，这些计算只有在已知两个参考值的情况下才可能实现：自养植物中的碳同位素分布和真菌伙伴中的碳同位素分布。

两个参考值之间存在异养植物中的碳同位素分布，这些植物从其真菌伙伴中提取部分所需的碳。通过这种方式，同位素研究已经揭示了真菌和植物之间共生关系的各种新见解。

生态系统研究的大门

然而，到目前为止，研究受到相当大的限制：真菌伙伴必须形成自己的子实体并在其中储存碳。只有在这种条件下，真菌碳才能达到同位素分析所需的数量。然而，人们早就知道，与植物共生的真菌中只有大约百分之十形成子实体。因此，可靠确定植物异养类型和程度所需的两个参考值之一通常缺失。

拜罗伊特研究小组现在找到了解决这个问题的方法。科学家们成功地从与植物根部交织在一起的真菌丝(即所谓的菌丝)中提取了真菌碳。他们还能够通过这种方式分离真菌氮和氢。

这些研究发表在《新植物学家》上，包括新技术现已成为可能的同位素分析应用的各种例子。“关于植物和真菌之间共生关系的生态系统研究的大门现在已经敞开，”格哈德·格鲍尔教授博士说。

森林植物和兰花的案例研究

研究重点是没有子实体的真菌，它们生活在丛枝菌根中，其小型无叶植物无法进行光合作用，因此完全异养。这是植物和真菌之间一种特别常见的共生形式，其历史可以追溯到很久以前。

日本和澳大利亚的研究合作伙伴向拜罗伊特的科学家提供了森林植物，他们成功地将真菌的细胞丝(菌丝)从森林植物的根网络中分离出来，并为同位素分析做好准备。这些分析首次提供了丛枝菌根与完全异养植物的真菌伙伴的同位素丰度。

该研究的另一个重点是原产于巴伐利亚州东北部的兰花的同位素谱，这些兰花也与不产生子实体的真菌形成菌根。然而，一种原产于夏威夷的兰花也被纳入研究中进行比较。

从兰花的根细胞中分离出真菌群(这些是小的球形菌丝簇)，事实证明这是特别困难的。初步同位素分析表明，所选兰花还从真菌中提取了很大一部分氮和其他营养需求。

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标签：真菌植物同位素