植物自己生产营养 还会点外卖（植物与微生物之间微妙的共生关系）

有了解过花生的根的人都知道，花生的根部通常都长有很多的根瘤，这些根瘤是因为固氮细菌的侵染而形成的寄生组织。这些寄生组织可以给植物用来合成自身的含氮化合物（比如蛋白质），非常有利于植物，也可以通俗地理解为植物点的“外卖”。

然而，跟你我一样，植物并不总是“吃外卖”的，它们会根据土壤环境，保证廉价、稳定的养分供应。你订的外卖通常会比自己做饭花更多的钱，这一点对于植物也是一样的，所以植物也会在稳定的养分供应和经济之间权衡的。

最近发表在《科学进展》杂志上的一项新研究，来自莱斯大学系统、合成和物理生物学项目的研究人员详细介绍了，植物是如何进化到利用细菌来为其输送营养的。他们的研究报告着眼于植物如何解读当地环境，并在必要时制造和释放称为类黄酮的分子。这些分子吸引微生物感染植物，形成氮结核，食物在它们的根部生成。

当氮存在且可用时，植物不需要“点外卖”。它们能够感知附近存在的缓慢释放的氮源。

这项研究的合著者、水稻生物地球化学家卡罗琳·马斯耶洛（Caroline Masiello）说：“这是一个进化的极好例子：植物在类黄酮中到处改变一些（氧/氢）基团，这使它们能够利用土壤条件来控制它们与哪些微生物交谈。”

水稻研究小组与康奈尔大学的研究人员合作，具体分析了类黄酮如何根据非生物（非生物）碳的存在介导植物和微生物之间的相互作用。令他们惊讶的是，他们的实验表明，土壤中过量的溶解碳而不是固体碳有效地抑制了植物的类黄酮信号。

研究人员称，了解土壤中的碳是如何影响这些信号的，可能为设计植物和微生物之间的有益相互作用以及设计有效的土壤改良剂提供了一种方法。植物利用类黄酮作为对抗根病原的防御机制，并能操纵它们产生的有机碳，干扰微生物和其他争夺相同营养物质的植物之间的信号传递。

研究人员认为：“我们知道植物通过类黄酮分子调节与微生物的共生关系。”因此，我们想了解黄酮类化合物如何与用于不同农业用途的土壤改良剂相互作用。我们开始认为生物炭会产生很大的影响。”生物炭是用于农业改良的木炭，众所周知，它会影响微生物的信号。它有很多表面积，类黄酮看起来也很粘。人们认为他们会坚持使用生物炭。他们发现溶解的碳通过土壤中的水移动影响信号。

水稻和康奈尔大学的研究小组在草甸、农场和森林的土壤中进行了实验，然后混合了三种稍有不同的黄酮类化合物：柚皮苷、槲皮素和木犀草素。

他们发现，当来自植物物质或堆肥的溶解碳存在时，效果最为显著。植物利用柚皮苷和木犀草素来呼吁微生物固氮。他们发现微生物的能力受到了极大的限制。槲皮素，也存在于甘蓝和红洋葱等食物中，用于防御害虫，并没有遭受同样的命运。

马西耶洛指出，植物与土壤中的微生物联系需要付出代价。“这些与共生体的关系在新陈代谢上代价高昂，”她说植物必须用光合糖来支付微生物的费用，而微生物则在土壤中挖掘养分。微生物共生体可能是运费很高的“外卖小哥”，有时会占用植物光合产物的很大一部分。

但是植物进化出了一种机制，通过这种机制，植物可以控制是否投资于昂贵的共生体，这对植物有好处，因为这意味着它们不会浪费光合产物来支持它们不需要的微生物帮助。

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