菌根和共生固氮是植物与微生物之间最常见的共生关系。共生固氮菌能将大气中的氮转化为植物可利用的形态，而菌根真菌则通过菌丝延伸扩大根系的养分获取范围，两者在植物养分吸收中发挥着关键作用。其中，菌根真菌的菌丝常常连接多个植物个体，形成庞大的地下“菌根网络”，调控植物间的养分传输，进而影响植物间的相互作用。这一现象自1960年首次报道以来，一直受到国际菌根学界的关注，并在近期再次成为争论的热点。目前，关于菌根网络与共生固氮对植物间氮素传输的贡献及其机制仍缺乏系统研究。
中国科学院植物研究所刘玲莉研究团队围绕这一科学问题，通过整合稳定氮同位素标记试验，发现菌根网络和共生固氮共同促进了植物间的氮素传输。在菌根网络存在的情况下，固氮植物向邻近的非固氮植物的氮素传输平均增加了9.7倍，占非固氮受体植物氮素总量的5.61%。进一步分析发现，邻近植物间的系统发育关系和源-汇关系是影响氮素传输的关键，而植物与菌根真菌的互惠回报假说仅部分成立。具体而言，固氮植物向系统发育上较远缘的邻近植物传输了更多的氮素；由邻近植物间氮含量差异所驱动的源-汇梯度亦促进了氮素的传输。该研究为理解生态系统中物种共存机制、优化农业间作策略，以及解析植物多样性与生态系统生产力间的关系提供了新的视角。
该成果于9月7日在线发表于国际学术期刊Ecology Letters。植物所博士研究生高雨轩为论文第一作者，刘玲莉研究员为通讯作者。北卡罗来纳州立大学胡水金教授等参与了此项研究。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/ele.70204
菌根网络和共生固氮调控植物间氮素传输的可能机制