古代植物和土壤真菌如何使地球变绿

2020-10-14 72真菌

谢菲尔德大学科学家的最新研究揭示了地球上第一批植物是如何在4.7亿年前通过与土壤真菌结成伙伴关系而开始在陆地上定居的。

古代植物和土壤真菌如何使地球变绿

发表在《自然通讯》上的这项研究提供了基本的缺失证据,表明在近5亿年前的早古生代时代,一个古老的植物群与土壤真菌一起“绿化”了地球。

这项研究也有来自皇家植物园、英国皇家植物园、伦敦帝国理工学院和悉尼大学的专家参与,为我们对地球陆地植物和真菌进化动态行为的理解提供了新的见解。

研究背景

长期以来,科学家们一直怀疑土壤真菌与早期陆地植物形成了互惠关系,在协助它们最初在陆地环境中定居起着至关重要的作用。然而,到目前为止,还缺乏证据证明早古生代(超过4.7亿年前)最早的古代陆地植物是否以及如何与真菌进行互利合作。古代植物和土壤真菌如何使地球变绿?

研究内容

研究小组研究了一种叶状苔类植物,它是现存最古老的陆地植物类群的一员,至今仍保留着许多祖先的原始特征。他们利用受控环境生长室模拟富含二氧化碳的大气,类似于这些植物起源时的古生代。这种环境显著地放大了真菌对植物生长的好处,因此有利于植物与其真菌伴侣之间的早期联合。

研究小组发现,当叶状苔藓被真菌定殖时,它显著提高了光合碳的吸收、生长和无性繁殖,这些因素对植物的适应性有着有益的影响。当被共生真菌定殖时,植物会更好地生长和繁殖,因为真菌提供了必要的土壤养分。作为回报,真菌也能从植物中吸收碳。研究发现,每种植物都支持真菌,其面积是网球场的1~2倍。

研究意义

谢菲尔德大学动植物科学系的大卫·比林教授说:“通过研究(古代植物和土壤真菌如何使地球变绿)这些古老的植物,我们打开了一扇了解过去的窗户,来研究最早的陆地植物是如何进化的。我们的研究结果支持了这样一个观点:植物和真菌的共生促进了地球的“绿化”。这表明植物在没有与真菌合作的情况下是不会在陆地上站稳脚跟的——这一点一直被怀疑,但直到现在还没有进行调查。这将要求我们重新思考推动地球生态发生根本变化的有机体之间合作的关键作用。”

来自英国皇家植物园(Royal Botanic Gardens)乔德雷尔实验室(Jodrell Laboratory)的马丁·比达顿(Martin Bidartondo)说:“真菌存在于世界各地的每一种栖息地中,是许多植物生长所必需的。令人兴奋的是,我们现在开始发现与‘低等’植物有关的真菌,还有更多的真菌有待研究。”

引用

University of Sheffield. "How ancient plants and soil fungi turned Earth green." ScienceDaily. ScienceDaily, 3 November 2010. www.sciencedaily.com/releases/2010/11/101102130137.htm.

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