综述：植物中的菌根共生：养分获取与抗逆性的机制

摘要

菌根共生是提高作物生产系统中养分吸收、抗逆性和土壤健康的关键生物策略。菌根真菌定殖在植物根部，并形成专门的界面，通过这些界面将土壤中的磷、氮、微量元素和水转移到宿主植物中，以换取植物通过光合作用产生的碳。这些相互作用可以促进植物生长、提高产量和品质，同时减少对合成肥料和其他农用化学品的依赖。尽管以往的大部分研究都集中在田间作物的丛枝菌根真菌（AMF）上，但许多具有经济价值的作物种类能够与多种类型的菌根共生，并且会面临严重的非生物和生物胁迫。本文综述了关于主要菌根类型（包括丛枝菌根、外生菌根、杜鹃花菌根、石南菌根和兰花菌根）的结构和功能多样性的现有知识，及其对作物生长的影响。首先，我们阐述了这些共生关系如何增强养分吸收和利用，例如通过菌丝扩展土壤探索范围、调动难以利用的养分库以及调节养分转运蛋白的表达。接着，我们探讨了菌根在缓解干旱、盐碱化、重金属毒性、极端温度和病原体压力方面的作用，重点关注了激素信号传导以及抗氧化和防御途径的激活等生理和分子机制。选定的案例研究展示了在水果、蔬菜、观赏植物和药用植物中产量、产品质量和功能性代谢物的改善情况。通过整合不同菌根类型和作物种类的证据，本文强调了菌根作为一种多功能生物技术工具的重要性，而不仅仅是一种生物肥料。同时，本文也指出了在部署多种菌根接种剂以支持气候适应性和可持续生产系统方面存在的关键研究空白和实际考虑因素。