科学探索不仅意味着发现，也是一种颠覆。毫不夸张地说，从1885年真菌与植物共生体被发现以来，“糖”一直被认为是植物为菌根真菌提供碳源营养的主要形式。中科院上海植物生理生态研究所王二涛研究组最近首次揭示，在丛枝菌根真菌与植物的共生过程中，“脂肪酸”才是植物传递给菌根真菌的主要碳源形式，这对于理解生态系统的碳氮循环具有重要的意义，还有助于为作物抗真菌病害提供新的思路。相关研究成果北京时间6月8日在线发表于国际顶级学术期刊《科学》。

菌根真菌接种（图右）明显比无菌根真菌（图左）长势更好

一百多年来，很少有人提出质疑

为了理解这一发现的意义，先来了解一下什么是菌根？菌根是自然界中普遍存在的一种共生现象，它是由土壤中的真菌与高等植物根系形成的一种共生体。自然界中，80-90%的植物都具有菌根共生现象。1885年，德国植物生理学家弗兰克首次发现一些真菌菌丝与树木根系“友好地”共生，并把他观察到的这种共生体命名为“菌根”。植物可通过与菌根真菌共生高效率地从土壤中获得磷和氮等营养；同时植物把20%左右的光合作用产物传递给菌根真菌供其生长。每年大约有50亿吨的光合作用产物正是通过菌根真菌被固定在土壤中，这对整个生态系统的碳氮平衡具有重要的作用。菌根共生，不仅可以促进植物的生长，其对于促进植物的抗旱、抗涝、抗盐、抗病、耐受重金属胁迫等方面的作用也已得到普遍认同。

有趣的是，尽管一直未找到糖的转运蛋白，也就是不知道糖究竟从何而来，许多科学家却固执地猜想：糖是植物为共生的菌根真菌提供碳源营养的主要形式。一百多年来，也很少有人提出质疑。1999年，有科学家通过标定实验得出了“糖可能是碳源营养的主要形式”这一结论。虽然并不是直接的证据，科学界对此却更加深信不疑。

推翻了一百多年来的传统认识

其实，早在2010年，还在英国从事博士后研究时，上海植物生理生态研究所研究员王二涛在克隆一些共生植物基因时，就发现“糖”理论无法解释一些现象。他曾经提出了质疑，并大胆假设了另一种可能——脂肪酸是碳源营养的主要形式，却并未获得该领域研究人员的认可。毕竟，“糖”理论已经写进了教科书。一直到2013年，王二涛学成回国组建了自己的研究组，他依然没有放弃这一想法。

王二涛的想法并非“无源之水”。脂肪酸是最简单的一种脂，它是许多更复杂的脂的组成成分。脂肪酸在有充足氧供给的情况下，可氧化分解为二氧化碳和水，释放大量能量，因此脂肪酸是机体主要能量来源之一。

4年来，研究团队通过稳定同位素标定实验，发现植物的脂肪酸合成对于菌根真菌共生是必须的，而且有一类特殊的脂肪酸分子通过植物的转运蛋白能够直接传递给菌根真菌。该研究系统地揭示了脂肪酸是光合作用碳源的主要传递形式，推翻了一百多年来被写进教科书的传统认识。

“看来，菌根真菌并非最喜欢吃甜食，而更喜欢吃红烧肉。”王二涛开玩笑说。这是他从事科研工作以来，论文从投稿到接受最快的一次，前后只用了2个多月时间。

由于这一研究首次否定了糖是植物传递给菌根真菌碳源的主要形式，《科学》审稿人也给出了高度评价——王二涛及他的团队面临的是一个普遍存在的自然界中营养传递的方式问题：植物与丛枝菌根真菌直接的碳营养交换。文章提供了共生及寄生过程中碳源传递形式的全新见解，打破了长期以来所认为的碳源形式概念。

有助于将来选育抗真菌病害作物

除了改写教科书的理论，这一发现还有什么应用价值呢？

王二涛的研究团队还发现，脂肪酸在植物的白粉病中起着重要作用。白粉病，多见于小麦，自幼苗到抽穗均可发病，叶子表面生有白色粉状霉层，甚至可以覆盖全叶，严重影响光合作用，产量受到损失。

白粉病危害粮食安全

研究发现，病原真菌和植物争夺脂肪酸作为其生长的碳源，进而侵染植物，造成作物减产。实验中，通过降低研究模式植物病原真菌相互作用中脂肪酸的转运，能够有效地抑制病原真菌的致病性。该机理的揭示有助于将来选育抗真菌病害作物，提高作物抗性，从而减少农药使用。

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