王美娜 胡玥 李鶴娟 李健 陳建兵 蘭思仁

摘?要：?蘭科（Orchidaceae）在地球生命系統(tǒng)演化中占有十分重要的地位，幾乎全部蘭科植物均處于不同程度的瀕危狀態(tài)，研究蘭科菌根真菌對(duì)于保護(hù)珍稀瀕危蘭科植物具有重要意義。該文在對(duì)菌根真菌相關(guān)的概念及研究方法進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，對(duì)蘭科菌根真菌的主要類群、特異性及其與蘭科植物稀有性之間的關(guān)系，以及蘭科菌根真菌與蘭科植物之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系和進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行了總結(jié)。蘭科菌根真菌的研究方法可以歸納為經(jīng)典研究方法、早期分子生物學(xué)方法、rDNA片段高通量測(cè)序法、宏基因組學(xué)方法。蘭科菌根真菌類群主要隸屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、子囊菌門（Ascomycota）和毛霉門（Mucoromycota）。根據(jù)蘭科菌根真菌特異性與否，首次明確了蘭科菌根真菌定植關(guān)系可分為三大類：特異性定植、廣泛性定植和特異-廣泛兼性定植。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系特點(diǎn)，首次將蘭科植物與菌根真菌之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系劃分為三大類：蘭花單向利好型、典型共生型、分工合作型。蘭科菌根真菌特異性與蘭科植物稀有性之間的關(guān)系呈現(xiàn)出兩面性，而蘭科菌根真菌與蘭科植物之間是否存在協(xié)同進(jìn)化關(guān)系還需要更多的研究才能闡明。此外，該文還對(duì)蘭科菌根真菌領(lǐng)域今后的研究提出了一些思路。

關(guān)鍵詞： 蘭科菌根真菌， 宏基因組， 特異性， 營(yíng)養(yǎng)關(guān)系， 協(xié)同進(jìn)化

中圖分類號(hào)：?Q933

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A

文章編號(hào)：?1000-3142（2021）04-0487-16

Abstract：?Orchidaceae occupies a very important position in the biological phylogeny and evolutionary system on the earth. Almost all Orchidaceae species are threatened or endangered to certain degrees. It is of great significance to study orchid mycorrhizal fungi （OMF） to protect rare and endangered orchids. In this article， OMF and its related terms were introduced. The methods used for the OMF research were summarized. The main taxa and specificity of OMF， the relationship between OMF specificity and orchids rarity， the nutritional relationship and co-evolutionary relationship between OMF and orchids were reviewed. The OMF research methods mainly include： classical methods， early molecular biological methods， rDNA fragment high-throughput sequencing methods and metagenomic methods. The taxa of OMF mainly belong three fungal phyla： Basidiomycota， Ascomycota and Mucoromycota. According to the degree of OMF specificity， it is the first time that we put forward that the OMF colonization can be divided into three types： specific colonization， extensive colonization and specific extensive facultative colonization. According to the characteristics of the nutritional relationship， we first put forward that the nutritional relationship between orchids and OMF can be divided into three types： orchids unidirectional benefit type， typical symbiotic type and cooperation type. The correlation between OMF specificity and orchids rarity showed two sides. And more researches are still needed to clarify whether there is co-evolutionary relationship between orchids and OMF. Finally， some ideas based on the current researches were proposed for future OMF research.

Key words： Orchid mycorrhizal fungi， metagenomic， specificity， nutritional relationship， co-evolution

蘭科（Orchidaceae）植物，俗稱蘭花（Orchids），是植物界中最大且多樣性最豐富的類群之一，起源古老且仍在經(jīng)歷著快速的分化和物種形成（Chase，2001;Cribb et al.，2003）。蘭科植物約占開花植物的10%，具有獨(dú)特的花形，生活方式多樣化，成功占據(jù)了地球上絕大多數(shù)的棲息地類型（Roberts & Dixon，2008;Givnish et al.，2016），在地球生命系統(tǒng)演化中占有十分獨(dú)特且重要的地位（陳心啟等，2009）。蘭科植物因具有重要的觀賞價(jià)值、藥用價(jià)值、文化價(jià)值，長(zhǎng)期以來被過度采挖，導(dǎo)致幾乎所有野生蘭科植物都處于不同程度的瀕危狀態(tài)（Valadares，2012）。《瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易公約》（CITES）將所有野生蘭科植物列入附錄I和附錄Ⅱ，在其所涉及的保護(hù)植物中90%以上是蘭科植物。

菌根共生是大多數(shù)陸地植物的共同特征，從沙漠到熱帶森林再到耕地，在幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)中存在菌根關(guān)聯(lián)（Brundrett，2009），據(jù)統(tǒng)計(jì)約有86%的維管植物都與菌根真菌共生（Brundrett & Tedersoo，2018）。蘭科植物是典型的菌根植物，約占全部菌根植物的10%（Brundrett & Tedersoo，2018）。蘭科植物想要完成完整的生活史并在生態(tài)系統(tǒng)中成功地存活下來，離不開菌根真菌及其他密切互作的微生物的作用。深入研究蘭科菌根的特點(diǎn)，在不同生境、地域范圍探索蘭科菌根真菌的生態(tài)功能，對(duì)珍稀瀕危蘭科植物種群的生態(tài)恢復(fù)具有重要意義（蓋雪鴿等，2014）。蘭科菌根真菌研究長(zhǎng)達(dá)百余年的歷史，讓我們逐漸認(rèn)識(shí)到蘭科植物與其菌根真菌之間關(guān)系的復(fù)雜性。隨著分子測(cè)序方法和分析手段的發(fā)展，越來越多的分子數(shù)據(jù)被挖掘，數(shù)據(jù)庫不斷完善，為蘭科植物菌根真菌的研究提供了極大的便利，近年來更是出現(xiàn)了大量高通量測(cè)序的研究成果。然而，蘭科植物與菌根真菌之間關(guān)系的復(fù)雜性缺乏歸納，并且概念較多容易模糊混淆。因此，本文對(duì)蘭科菌根真菌的相關(guān)概念、研究方法及幾個(gè)主要熱點(diǎn)研究方向的進(jìn)展進(jìn)行概述，以期為從事蘭科菌根真菌研究的同行提供參考。

1?蘭科菌根真菌相關(guān)概念

1885年，F(xiàn)rank首次提出菌根（mycorrhiza）一詞，他認(rèn)為這種植物與真菌之間的相互關(guān)系是雙方營(yíng)養(yǎng)的需求所致（Frank，1885）。經(jīng)過一百多年的研究，菌根一詞的定義曾被多名學(xué)者修正過（Brundrett，2004）?，F(xiàn)綜合前人研究將菌根真菌及其相關(guān)概念進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)識(shí)清楚這些概念是研究菌根真菌及其相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

1.1 菌根真菌與非菌根內(nèi)生真菌

菌根真菌（mycorrhizal fungi），又稱共生真菌（symbiotic fungi），是一類能與高等植物根系或其他與基質(zhì)接觸的類根器官形成特定共生結(jié)構(gòu)的真菌類群，它們生活在植物根（類根器官）的表面、皮層內(nèi)或根（類根器官）的表皮細(xì)胞周圍，對(duì)植物和真菌雙方或其中一方有利好作用（van der Heijden et al.，2015）。這些真菌的主要作用是養(yǎng)分轉(zhuǎn)移，它們的菌絲在生長(zhǎng)過程中可以從根部進(jìn)入到土壤中以搜尋和獲取限制植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)，如硝酸鹽和磷酸鹽等，之后這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被傳遞到它們的寄主植物，有時(shí)可以換取菌根真菌自身生長(zhǎng)所需的碳水化合物（Smith & Read，2008）。

除菌根真菌外，植物根部或類根器官中還存在數(shù)量更為龐大的內(nèi)生真菌，它們當(dāng)中不與植物形成共生關(guān)系或暫時(shí)缺乏證據(jù)能與植物形成共生關(guān)系，并且不存在致病真菌的典型解剖特征（Addy et al.，2005），這類真菌類群稱為非菌根內(nèi)生真菌（non-mycorrhizal root-associated fungi，RAF）。

1.2 根內(nèi)生真菌與根內(nèi)生微生物

根內(nèi)生真菌是指在植物生活史的某一時(shí)期生活在根系或類根器官當(dāng)中所有的真菌類群，既包含了菌根真菌、非菌根內(nèi)生真菌，同時(shí)又可能包含了致病真菌。根內(nèi)生微生物則是包含植物根系或類根器官中內(nèi)生真菌、細(xì)菌、病毒等所有微生物的總和。內(nèi)生微生物是植物體內(nèi)潛在的生物化學(xué)合成器（Chukalo & Krishna，2018;Sarsaiya et al.，2019）。

1.3 蘭科菌根真菌

蘭科菌根真菌（orchid mycorrhiza fungi，OMF），是指與蘭科植物根系（或類根器官）形成內(nèi)共生關(guān)系或蘭花單向利好關(guān)系的真菌類群，屬于內(nèi)生真菌。蘭科菌根真菌大多數(shù)情況下不屬于真正意義上的共生真菌，相當(dāng)大的程度上蘭科植物是利用和欺騙菌根真菌為其生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，而菌根真菌不能從其宿主蘭科植物中獲得任何好處（Taylor & Bruns，1997）。蘭科菌根真菌與其他類型的菌根真菌相比具有極大的獨(dú)特性，它們的斑塊化非常明顯，很少與地下生態(tài)系統(tǒng)中其他類型的菌根真菌重疊（van der Heijden et al.，2015）。

2?蘭科菌根真菌研究方法概述

根據(jù)研究方法的發(fā)展歷程，可以將蘭科菌根真菌的研究方法歸納為幾大類。

2.1 經(jīng)典研究方法——分離、培養(yǎng)、鑒定

2.1.1 組織表面消毒分離法?經(jīng)典的研究方法是隨著蘭科菌根真菌的分類而興起的。最早的菌根真菌分離培養(yǎng)體系在20世紀(jì)初由Bernard創(chuàng)建，即組織表面消毒分離法。該方法的操作步驟如下：首先用流水沖洗蘭科植物組織表面，去除表面附屬物、表面微生物;然后用消毒劑進(jìn)行表面消毒，再用無菌水沖洗去除消毒劑;最后將蘭科植物組織塊切成小段或小片，接種在培養(yǎng)基上，在適當(dāng)?shù)臏囟认屡囵B(yǎng)，可分離獲得菌根真菌（Bernard，1904）。該方法因操作簡(jiǎn)便且不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備而被廣泛應(yīng)用，但無法完全避免組織表面雜菌的污染，不能保證分離出來的真菌全部都是菌根真菌。后人針對(duì)該方法的缺點(diǎn)進(jìn)行了改良，如使用酒精、雙氧水、升汞、硝酸銀等作為消毒劑，現(xiàn)多使用多種消毒劑組合的方法進(jìn)行消毒，最為常用的是酒精-次氯酸鹽組合消毒法。

2.1.2 單菌絲團(tuán)分離法?該方法是從組織內(nèi)將菌絲團(tuán)挑出來進(jìn)行培養(yǎng)的方法。最早的成熟的單菌絲團(tuán)分離體系是由Warcup et al.（1967）建立的。該種方法大大提高了菌根真菌分離的準(zhǔn)確度，但同時(shí)存在很大的缺點(diǎn)，如菌絲團(tuán)容易結(jié)合到一起而很難分開，培養(yǎng)基冷卻溫度難以控制等。針對(duì)這些缺點(diǎn)，朱國勝（2009）對(duì)該種方法進(jìn)行了改良：首先將根段進(jìn)行表面消毒，刮取細(xì)胞內(nèi)部菌絲團(tuán)，配制成菌絲團(tuán)懸液;然后接種于多個(gè)分離的瓊脂培養(yǎng)基上。改良后此種方法有效解決了上述缺點(diǎn)。

2.1.3 原生境種子誘捕法?原生境種子誘捕法是指將蘭科植物的種子套袋后播種到其原來生境中進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，待其萌發(fā)后從原球莖中定向分離菌根真菌的方法（Rasmussen & Whigham，1993）。該種方法有利于蘭科植物種子萌發(fā)階段促生菌的發(fā)現(xiàn)。原生境種子誘捕法能夠有效避免人工栽培條件下蘭科植物與其菌根真菌專一性改變的問題，使數(shù)據(jù)更加真實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)。

2.1.4 非原生境播種誘捕法?該方法由Brundrett et al.（2003）建立。非原生境播種誘捕法，也稱實(shí)驗(yàn)室播種誘捕法，是指將原生境的枯枝落葉、土壤等基質(zhì)取回實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行種子播種誘捕，以獲得原生境中促進(jìn)蘭科植物種子萌發(fā)的促生菌（Brundrett et al.，2003）。該方法的優(yōu)點(diǎn)是突破了種子共生萌發(fā)研究的時(shí)空限制，對(duì)蘭科植物的異地栽培有非常好的指導(dǎo)作用。

經(jīng)典的研究方法常用于菌根真菌的分類鑒定、共生驗(yàn)證等研究。經(jīng)過分離培養(yǎng)后得到的菌根真菌，可以使用誘導(dǎo)產(chǎn)孢法和菌絲融合群分類法，結(jié)合菌落形態(tài)特征、菌絲顯微結(jié)構(gòu)、菌絲細(xì)胞核數(shù)目、菌絲隔膜超微結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分類鑒定。然而，經(jīng)典的研究方法往往很難將菌根真菌鑒定到種，同時(shí)也容易出現(xiàn)鑒定不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，并且可能存在大量菌根真菌不能被分離培養(yǎng)的現(xiàn)象?，F(xiàn)經(jīng)典分類方法多用于前期處理，與分子技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行蘭科植物菌根真菌的鑒定、多樣性、特異性、營(yíng)養(yǎng)交流、時(shí)空格局、代謝產(chǎn)物等研究。

2.2 早期分子生物學(xué)方法

20世紀(jì)50年代，分子生物學(xué)的興起為菌根真菌的研究帶來了春天，多種分子標(biāo)記開始應(yīng)用到菌根真菌的研究領(lǐng)域，早期的分子生物學(xué)技術(shù)主要有限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)（RFLP）、末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)（T-RFLP）、DNA微陣列（芯片）技術(shù)（Microarray）、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA技術(shù)（RAPD）、擴(kuò)增限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)（AFLP）、變性/溫度梯度凝膠電泳技術(shù)（DGGE/TGGE）、實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)（Real-time PCR）、磷脂脂肪酸圖譜分析技術(shù)（PLFAs）、熒光原位雜交技術(shù)（FISH），以及早期的rDNA測(cè)序技術(shù)等。

上述分子技術(shù)方法常以組合的形式結(jié)合經(jīng)典研究方法應(yīng)用到蘭科菌根真菌多樣性、特異性、時(shí)空變化、互作網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)發(fā)育等諸多方面的研究中。如Bougoure et al.（2005）通過ITS-PCR、RFLP分析和原球莖定殖試驗(yàn)的方法對(duì)澳大利亞東南昆士蘭地區(qū)蘭科Acianthus、Caladenia和Pterostylis植物內(nèi)生真菌的多樣性及菌根真菌的特異性進(jìn)行了研究。Taylor et al.（2003）利用顯微觀察，結(jié)合RFLP分析、ITS和LSU核糖體基因片段的測(cè)序方法對(duì)沙漠分布的非光合蘭花Hexalectris spicata與其菌根真菌進(jìn)行了研究，利用RFLP型對(duì)他們之間的進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行了探討。Pereira et al.（2005）將RAPD和形態(tài)學(xué)分析相結(jié)合的方法應(yīng)用到大西洋雨林蘭科植物保護(hù)計(jì)劃中，探討了7種新熱帶蘭花的菌根真菌及其特異性。

2.3 rDNA片段高通量測(cè)序技術(shù)

rDNA片段高通量測(cè)序技術(shù)，又稱擴(kuò)增子高通量測(cè)序。從興起至今已經(jīng)歷了幾代測(cè)序平臺(tái)，如454測(cè)序平臺(tái)、Miseq測(cè)序平臺(tái)、Hiseq測(cè)序平臺(tái)等，隨著測(cè)序策略的發(fā)展，讀長(zhǎng)不斷增長(zhǎng)，使得基于高通量測(cè)序平臺(tái)的測(cè)序研究物種多樣性的準(zhǔn)確性大幅度提高（Luo et al.，2012）。利用高通量測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序，具有費(fèi)用低、測(cè)序深度高、利于鑒定低豐度群落物種的優(yōu)點(diǎn)，已成為研究真菌群落多樣性的首選之策（Degnan & Ochman，2011）。常用于此項(xiàng)技術(shù)的rDNA片段，對(duì)于真菌來說，有位于核糖體18S與5.8S之間的ITS1和位于5.8S與28S之間的ITS2，它們都屬于中度保守區(qū)域，適用于種及種以下分類單元的研究（Waud et al.，2014）;對(duì)于細(xì)菌來說，適宜的擴(kuò)增片段有16S的V4、V3-V4、V4-V5區(qū)等（Yu et al.，2013）。

近年來，應(yīng)用擴(kuò)增子測(cè)序的方法研究蘭科菌根真菌或內(nèi)生真菌的研究陸續(xù)出現(xiàn)。如Jacquemyn et al.（2014）使用454焦磷酸測(cè)序法，對(duì)地中海草原兩個(gè)25 m × 25 m的樣方中小尺度空間同域分布的7種蘭科植物的菌根真菌特征進(jìn)行了研究。Perotto et al.（2014）利用454焦磷酸測(cè)序法對(duì)分布于地中海綠色草甸上的蘭花Serapias vomeracea和其菌根真菌Tulasnella calospora之間的體外共生系統(tǒng)進(jìn)行了研究。Jacquemyn et al.（2016）使用454焦磷酸測(cè)序法研究了14種掌裂蘭屬（Dactylorhiza）蘭科植物中菌根真菌組合的生態(tài)和地理變異。Cevallos et al.（2017）利用Illumina Miseq平臺(tái)對(duì)ITS2區(qū)進(jìn)行了高通量測(cè)序，研究了厄瓜多爾南部山區(qū)雨林中三種同域附生熱帶蘭科植物（Cyrtochilum flexuosum、C. myanthum和Maxillaria calantha）菌根真菌群落的特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了菌根真菌群落建群種（keystone mycorrhizal fungi）的存在。Cevallos et al.（2018）利用同樣的技術(shù)方法對(duì)上述三種蘭科植物的內(nèi)生真菌群落組成的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了研究。

2.4 宏基因組學(xué)方法

宏基因組學(xué)（metagenomics）這一概念最早是1998年由威斯康辛大學(xué)植物病理學(xué)家Jo Handelsman提出的。Handelsman對(duì)宏基因組學(xué)的定義是一種以環(huán)境樣品中的微生物群體基因組為研究對(duì)象，以功能基因篩選和測(cè)序分析為研究手段，以微生物多樣性、種群結(jié)構(gòu)、進(jìn)化關(guān)系、功能活性、相互協(xié)作關(guān)系及與環(huán)境之間的關(guān)系為研究目的的新的微生物研究方法（Handelsman et al.，1998）。環(huán)境中大多數(shù)微生物物種及其生物量是未知的，并且多達(dá)99%的微生物不可培養(yǎng)，無法通過培養(yǎng)法進(jìn)行研究（Pandey et al.，2013）。宏基因組學(xué)則規(guī)避了對(duì)微生物進(jìn)行分離培養(yǎng)，提供了一種對(duì)不可分離培養(yǎng)的微生物進(jìn)行研究的途徑，能更真實(shí)地反映樣本中微生物的組成、互作情況，同時(shí)可在分子水平上對(duì)其代謝通路、基因功能進(jìn)行研究（Tringe et al.，2005）。

宏基因組學(xué)技術(shù)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，在發(fā)掘未培養(yǎng)微生物資源、開發(fā)微生物活性物質(zhì)、研究微生物群落結(jié)構(gòu)和功能、篩選新基因等方面顯示了巨大的應(yīng)用潛力和優(yōu)越性。隨著測(cè)序技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，利用新一代測(cè)序技術(shù)（Next Generation Sequencing）能快速準(zhǔn)確地得到大量微生物數(shù)據(jù)和豐富的微生物信息，從而成為研究微生物的重要手段（Tringe & Rubin，2005）。如致力于研究微生物與人類疾病健康關(guān)系的人體微生物組計(jì)劃（Human Microbiome Project，HMP），研究全球微生物組成和分布的全球微生物組計(jì)劃（Earth Microbiome Project，EMP）都主要利用宏基因組高通量測(cè)序技術(shù)進(jìn)行研究。宏基因組學(xué)已成為目前國際上微生物研究的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域，但這項(xiàng)技術(shù)用于蘭科植物菌根真菌的研究還未見報(bào)道。

3?蘭科菌根真菌主要研究方向的進(jìn)展情況

據(jù)記載，早在1886年以前，第一次對(duì)溫帶和熱帶地區(qū)的蘭花進(jìn)行大規(guī)模調(diào)查時(shí)就發(fā)現(xiàn)了真菌侵染蘭花成株的普遍現(xiàn)象（Smith & Read，2008）。然而，直到19世紀(jì)末20世紀(jì)初，Bernard和Burgeff才揭開蘭科菌根真菌的秘密：他們首次將菌絲團(tuán)描述為蘭科菌根的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，并對(duì)這些菌絲進(jìn)行早期最系統(tǒng)的分離，分類研究發(fā)現(xiàn)分離的真菌隸屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycete）的絲核菌屬（Rhizoctonia）;他們還通過共生和非共生萌發(fā)試驗(yàn)，對(duì)菌根真菌在蘭花幼苗發(fā)育中潛在的作用提供了最早的見解（Smith & Read，2008）。之后，涌現(xiàn)了大量關(guān)于蘭科菌根真菌的研究成果，這些研究成果逐漸讓我們認(rèn)識(shí)到菌根真菌與蘭科植物之間關(guān)系的重要性及復(fù)雜性。

3.1 與蘭科植物形成菌根的主要真菌類群

1992年，Currah & Zelmer首次列出了蘭科菌根最基本的檢索表，記載了蘭科菌根真菌15屬29種和2個(gè)腐生類群，為蘭科菌根的分類研究提供了可靠依據(jù)（Currah & Zelmer，1992）。經(jīng)過近幾十年的研究發(fā)現(xiàn)，蘭科菌根真菌主要隸屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、子囊菌門（Ascomycota）及毛霉門（Mucoromycota）（Herrera et al.，2010;Illyes et al.，2010;Ercole et al.，2015），其中擔(dān)子菌門是最為常見也是最早被發(fā)現(xiàn)的蘭科菌根真菌門。

常見的蘭科菌根真菌科有膠膜菌科（Tulasnellaceae）、角擔(dān)菌科（Ceratobasidiaceae）、蠟殼耳科（Sebacinaceae）、革菌科（Thelephoraceae）、紅菇科（Russulaceae）等（Zelmer，1995;Taylor & Bruns，1997;Pandey et al.，2013;Cevallos et al.，2017），它們均隸屬于擔(dān)子菌門。常見的蘭科菌根真菌屬有瘤菌根菌屬（Epulorhiza）、角菌根菌屬（Ceratorhiza）、角擔(dān)菌屬（Ceratobasidium）、Sistotrema、膠膜菌屬（Tulasnella）、紅菇屬（Russula）、小菇屬（Mycena）、Tricharina、盤菌屬（Peziza）和Flavodon等（Warcup & Talbot，1967;郭順星和范黎，1999;Taylor & Mccormick，2008;Girlanda et al.，2010;Waterman，2011;Khamchatra et al.，2016），其中膠膜菌屬是與蘭科植物形成菌根最主要和最廣泛的屬（Pereira et al.，2005）。本文整理了部分已發(fā)表的常見蘭科菌根真菌3門51科69屬，詳見附表1。

3.2 蘭科菌根真菌特異性

蘭科菌根真菌的特異性一直是研究的熱點(diǎn)。

總結(jié)前人研究，蘭科植物與其菌根真菌之間的定植關(guān)系，根據(jù)其特異性與否可以分為三大類，即特異性定植、廣泛性定植和特異-廣泛兼性定植。

在特異性定植關(guān)系中，蘭科植物僅與特定類群的菌根真菌發(fā)生定植關(guān)系，這種定植關(guān)系不隨地理分布區(qū)域的變化而變化。根據(jù)蘭科植物的營(yíng)養(yǎng)類型，特異性定植又可分為兩大類：腐生類蘭科植物菌根真菌特異性定植和光合類蘭科植物菌根真菌特異性定植。前人研究發(fā)現(xiàn)不營(yíng)光合作用（真菌異養(yǎng)）的腐生蘭科植物更容易形成高度特異性的菌根真菌定植關(guān)系。如Taylor & Bruns（1997）對(duì)兩種不營(yíng)光合作用的蘭科植物頭蕊蘭屬（Cephalanthera）的C. austinae和珊瑚蘭屬（Corallorhiza）的C. maculata進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，這兩種蘭科植物其菌根真菌具有高度特異性：Cephalanthera austinae只與革菌科的一類真菌形成菌根，而Corallorhiza maculata只與紅菇科的一類真菌形成菌根。Barrett et al.（2010）對(duì)北美珊瑚蘭屬的Corallorhiza striata的42個(gè)種群107個(gè)個(gè)體進(jìn)行研究，結(jié)果也發(fā)現(xiàn)了高度特異的菌根真菌定植關(guān)系：C. striata只與革菌科革菌屬（Tomentella）的真菌形成菌根。有些營(yíng)光合作用的蘭科植物也具有特異性的菌根真菌關(guān)系（Pandey et al.，2013）。Shefferson et al.（2007）對(duì)三大洲15種90個(gè)居群的杓蘭屬（Cypripedium）植物進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)15種杓蘭屬植物在屬水平上具有高度特異的菌根真菌定植關(guān)系，它們幾乎全部與膠膜菌科（Tulasnellaceae）的一類真菌形成菌根。Ding et al.（2014）對(duì)我國東北地區(qū)7個(gè)居群的羊耳蒜（Liparis japonica）進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，所鑒定的86株真菌其序列和系統(tǒng)發(fā)育分析表明，這些真菌均屬于同一主枝，與膠膜菌屬親緣關(guān)系最近，結(jié)果表明至少在中國東北地區(qū)，無論生境如何，羊耳蒜都具有較高的菌根真菌特異性。

廣泛性定植是指蘭科植物與多種菌根真菌類群形成定植關(guān)系，在不同的地理分布區(qū)域中趨向于與不同的菌根真菌形成定植關(guān)系。相對(duì)于真菌異養(yǎng)蘭科植物，大多數(shù)營(yíng)光合作用的蘭科植物與菌根真菌的關(guān)系特異性較低。Pecoraro et al.（2017）對(duì)營(yíng)光合作用的頭蕊蘭屬的大花頭蕊蘭（Cephalanthera damasonium）和頭蕊蘭（C. longifolia）進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)11種屬于擔(dān)子菌門和子囊菌門的真菌類群，研究結(jié)果有力地表明大花頭蕊蘭和頭蕊蘭的菌根關(guān)系都是多樣性的。對(duì)蘭科植物與菌根真菌是否為特異性定植關(guān)系的判定，理想的情況應(yīng)是對(duì)多個(gè)不同地理種群的蘭科植物的菌根真菌進(jìn)行研究（Herrera et al.，2019）。Herrera et al.（2019）對(duì)厄瓜多爾兩種同域分布的蘭科植物Epidendrum marsupiale和Cyrtochilum pardinum進(jìn)行研究，他們?cè)趦蓚€(gè)不同的地點(diǎn)各取兩個(gè)不同海拔梯度進(jìn)行采樣，研究發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)物種在物種間、不同的地點(diǎn)及不同海拔梯度的居群間都共享大量不同的菌根真菌，表現(xiàn)出廣泛的菌根真菌定植關(guān)系。Qin et al.（2019）對(duì)獨(dú)蒜蘭屬（Pleione） 15個(gè)種的菌根真菌的研究也發(fā)現(xiàn)多樣性的真菌定植關(guān)系，獨(dú)蒜蘭屬的菌根真菌有膠膜菌科、角擔(dān)菌科、Serendipitaceae、Atractiellales和木耳菌目（Auriculariales），并且不同的種間能共享一定的菌根真菌。

特異-廣泛兼性定植是指蘭科植物在不同生活史階段菌根真菌特異性程度有所差異。一些蘭科植物在種子萌發(fā)階段具有廣泛的菌根真菌定植關(guān)系，而在成株階段菌根真菌的定植具有高度特異性;另一些蘭科植物則剛好相反，它們?cè)诜N子萌發(fā)期具有高度特異性的菌根真菌定植關(guān)系，而在成株階段則具有廣泛的菌根真菌定植關(guān)系（Mccormick & Whigham，2004）。

3.3 蘭科植物的稀有性（或?yàn)l危性）與其菌根真菌特異性之間的關(guān)系

鑒于蘭科植物在不同的生活期對(duì)菌根真菌都有或多或少的依賴，闡明蘭科植物與菌根真菌的互作模式對(duì)蘭科植物的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和保護(hù)生物學(xué)至關(guān)重要。然而，菌根真菌特異性是否是導(dǎo)致蘭科植物稀有或?yàn)l危的原因不能一概而論。

有些研究發(fā)現(xiàn)，蘭科植物的稀有性或?yàn)l危性與其菌根真菌特異性之間不存在直接關(guān)系。一方面，菌根真菌的特異性可能并不是造成蘭科植物稀有或?yàn)l危的原因。Phillips et al.（2011）利用原位種子誘捕和ITS測(cè)序相結(jié)合的方法對(duì)三種常見且分布廣泛、兩種珍稀窄域的Drakaea蘭科植物的菌根真菌進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)不管是分布廣泛還是珍稀窄域的Drakaea蘭科植物，它們的菌根真菌都是膠膜菌屬的一個(gè)特定類群，并且它們?cè)谠环N子誘捕試驗(yàn)中的發(fā)芽率無明顯差異，這些結(jié)果表明菌根特異性與Drakaea的稀有性無直接關(guān)系。另一方面，很多稀有的蘭科植物也有多樣的菌根真菌定植關(guān)系。Pandey et al.（2013）對(duì)加利福尼亞特有瀕危且極為窄域分布的蘭科植物Piperia yadonii進(jìn)行了研究，對(duì)兩種不同生境8個(gè)居群的個(gè)體的菌根真菌內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)進(jìn)行了擴(kuò)增和測(cè)序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)P. yadonii在不同的生境可以利用不同的菌根真菌，即P. yadonii不存在菌根真菌特異性。這表明P. yadonii的瀕危性與其菌根真菌特異性無關(guān)。

也有一些研究指出，蘭科植物的稀有性是其僅與較少種類的真菌形成菌根所導(dǎo)致的。Shefferson et al.（2005）對(duì)杓蘭屬菌根真菌進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)杓蘭屬植物的菌根真菌屬于膠膜菌科的一個(gè)特定類群，只有極為少數(shù)的杓蘭屬植物內(nèi)生真菌包含了蠟殼耳科、角擔(dān)菌科及子囊菌門的瓶霉屬（Phialophora）等多個(gè)真菌類群，結(jié)果表明杓蘭屬植物的分布可能受到菌根特異性的限制。Swarts et al.（2010）發(fā)表了一項(xiàng)與Phillips et al.（2011）對(duì)Drakaea研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相類似的另一個(gè)蘭科Caladenia的研究成果，他們以地生的珍稀瀕危蘭科植物C. huegelii為研究對(duì)象，同時(shí)以4種同屬廣泛且同域分布的蘭科植物C. arenicola、C. discoidea、C. longicauda、C. flava作為對(duì)照，進(jìn)行了室內(nèi)、原地共生萌發(fā)試驗(yàn)及DNA分子測(cè)序?qū)嶒?yàn)，但他們得出了與Phillips et al.（2011）相反的研究結(jié)論。瀕危蘭科植物C. huegelii的菌根真菌有高度的特異性，除專有的菌根真菌外不能與其他真菌建立菌根關(guān)系，而其同域常見的同屬蘭科植物則可以利用并相互共享多種菌根真菌（包括C. huegelii的菌根真菌），即菌根真菌的專一性與C. huegelii的稀有性有明顯的相關(guān)關(guān)系。

3.4 蘭科植物與其菌根真菌之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系

有些蘭科植物在整個(gè)生活史中都依賴其菌根真菌提供養(yǎng)分，這類蘭科植物屬于完全真菌異養(yǎng)植物（fully mycoheterotropic plants）。越來越多的光合蘭科植物被發(fā)現(xiàn)在利用自身光合作用產(chǎn)生養(yǎng)分的同時(shí)也從菌根真菌中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這類蘭花被稱為兼性營(yíng)養(yǎng)植物（mixotrophic plants）。Yoder et al.（2000）研究發(fā)現(xiàn)菌根真菌能為蘭科植物提供C、N、P和維生素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提供赤霉素等植物激素，同時(shí)也可能是幼苗期蘭科植物水分的主要來源。長(zhǎng)期以來，蘭科植物與其菌根真菌之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系是研究的熱點(diǎn)之一，其相互關(guān)系呈現(xiàn)出高度的復(fù)雜性，綜合前人研究，本文提出了三種蘭花-真菌營(yíng)養(yǎng)關(guān)系類型。

3.4.1 蘭花單向利好型營(yíng)養(yǎng)關(guān)系?在蘭花單向利好型營(yíng)養(yǎng)關(guān)系當(dāng)中，學(xué)者認(rèn)為菌根同其他古老的相互關(guān)系（如蘭科植物與其傳粉者之間的關(guān)系）一樣，真菌容易受到蘭花的欺騙（Taylor & Bruns，1997），即蘭花利用真菌為其提供生長(zhǎng)發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而真菌卻不能從這個(gè)過程中得到任何好處。這類關(guān)系通常發(fā)生在非光合作用的蘭科植物中及光合蘭科植物的早期生活史中（Dearnaley & Cameron，2017）。正如Taylor et al.（1997）在對(duì)兩種非光合作用的蘭科植物Cephalanthera austinae和Corallorhiza maculata的研究中所報(bào)道的“所有的生理證據(jù)都表明蘭科植物與它們的菌根真菌不是共生關(guān)系”。

3.4.2 典型的共生型營(yíng)養(yǎng)關(guān)系?在典型的共生營(yíng)養(yǎng)關(guān)系中，營(yíng)養(yǎng)流動(dòng)是雙向的，菌根真菌為其宿主蘭科植物提供生長(zhǎng)所需的無機(jī)物、有機(jī)物及水分等，而蘭科植物可以向其菌根真菌輸送光合作用的產(chǎn)物，甚至在非光合作用階段也可以向其菌根真菌輸送NH+4等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（Dearnaley & Cameron，2017）。

Cameron et al.（2006）對(duì)小斑葉蘭（Goodyera repens）與其菌根真菌進(jìn)行了放射性碳氮同位素追蹤，在發(fā)現(xiàn)菌根真菌持續(xù)向成年小斑葉蘭輸送碳素的同時(shí)，也清楚地檢測(cè)到了14CO2由成年宿主植物轉(zhuǎn)向菌根真菌。Fochi et al.（2017）對(duì)菌根真菌Tulasnella calospora及其宿主蘭花Serapias vomeracea的氮轉(zhuǎn)移及吸收基因的表達(dá)量進(jìn)行了研究，在T. calospora的基因組中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)功能性氨轉(zhuǎn)運(yùn)體和幾個(gè)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體，但沒有發(fā)現(xiàn)硝酸鹽攝取和吸收的基因，表明T. calospora不能利用硝酸鹽。參與氮類化合物轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收的基因在共生系統(tǒng)中的差異表達(dá)發(fā)現(xiàn)，植物銨轉(zhuǎn)運(yùn)體SvAMT1及真菌氨轉(zhuǎn)運(yùn)體TcAMT2在共生系統(tǒng)中都顯著上調(diào)，這表明在非光合作用階段，S. vomeracea向T. calospora輸送NH4+。這項(xiàng)研究首次發(fā)現(xiàn)了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在非光合階段從蘭科植物流向其真菌伴侶，刷新了對(duì)蘭科植物與菌根真菌之間營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。因此，蘭科植物與其菌根真菌在植物發(fā)育的早期和成熟階段都可能表現(xiàn)出真正的互利共生。這種真正的互利共生關(guān)系充分驗(yàn)證了一句古老的生態(tài)格言：在自然界中“沒有免費(fèi)的午餐”（Dearnaley & Cameron，2017）。

3.4.3 分工合作型營(yíng)養(yǎng)關(guān)系?在這種類型的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系中，蘭科植物首先與其菌根真菌各自合成所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一部分，然后組合到一起生成所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Hijner & Arditti（1973）對(duì)蘭屬（Cymbidium）的研究案例發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。從蘭屬中分離的絲核菌可以產(chǎn)生煙酸和維生素B1的嘧啶，而蘭屬植物可以合成葉酸的前體——對(duì)氨基苯甲酸，研究表明蘭屬植物可以與其菌根真菌合作完成維生素的合成以滿足它們彼此生長(zhǎng)發(fā)育的需求。

截止目前的研究表明，蘭科植物與其菌根真菌之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系往往是復(fù)雜的，以上三種類型的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系可能出現(xiàn)在同一種蘭科植物生活史的不同階段中，如同是對(duì)小斑葉蘭與其菌根真菌之間14CO2轉(zhuǎn)移的研究，Hadley & Purves（1974）未檢測(cè)到任何碳素向菌根真菌轉(zhuǎn)移的跡象，原因可能是限于當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件而沒有被發(fā)現(xiàn)，也極有可能是不同的生長(zhǎng)時(shí)期有不同的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系所致。另外，蘭科菌根真菌還可能與生境中的其他植物形成外生菌根，從而形成蘭花-菌根真菌-其他植物三者循環(huán)的營(yíng)養(yǎng)流動(dòng)關(guān)系（Martos et al.，2009）。

3.5 蘭科植物與其菌根真菌之間的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系

協(xié)同進(jìn)化涉及兩組不同生物體之間親密的相互作用，被認(rèn)為是物種形成的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，特別是當(dāng)這種親密的相互作用顯示出高度的特異性時(shí)，如宿主-寄生關(guān)系及專一性的傳粉關(guān)系等（Barrett，1986）。蘭科植物與其菌根真菌之間的進(jìn)化關(guān)系目前還處于爭(zhēng)議的狀態(tài)。

有些學(xué)者認(rèn)為，蘭科植物與其菌根真菌之間不存在協(xié)同進(jìn)化關(guān)系。雖然菌根相互作用確實(shí)影響了植物養(yǎng)分吸收策略的進(jìn)化，但大多數(shù)植物并不與窄域的真菌類群發(fā)生特異性的相互作用（Molina et al.，1992），使得植物和真菌物種之間不太可能成對(duì)共同進(jìn)化，即便是特異性的蘭科植物-菌根真菌關(guān)系也不太可能導(dǎo)致共成種的分化。Roche et al.（2010）對(duì)同域發(fā)生的地生光合蘭科Chiloglottis的6種植物進(jìn)行了研究，它們有專性和高度特異的欺騙性傳粉策略和菌根真菌定植關(guān)系，研究對(duì)比了專性的傳粉策略與菌根關(guān)系對(duì)Chiloglottis的進(jìn)化影響，結(jié)果表明專性的傳粉關(guān)系而非專性的菌根關(guān)系，是導(dǎo)致該屬植物多樣化的主要原因，此項(xiàng)研究同時(shí)表明即便是具有高度專一性的菌根真菌定植關(guān)系的蘭花，也可能不存在蘭花-真菌協(xié)同進(jìn)化。Xing et al.（2019）對(duì)西雙版納國家自然保護(hù)區(qū)勐侖片區(qū)的25屬44種熱帶蘭科植物與其菌根真菌的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明決定熱帶蘭科植物與其菌根真菌網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建成的是生態(tài)約束而非宿主蘭科植物系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，研究不支持蘭科植物與其菌根真菌之間存在協(xié)同進(jìn)化關(guān)系。

另有一些研究則認(rèn)為，蘭花與真菌之間高度特異的關(guān)系可能促進(jìn)蘭花的多樣化，對(duì)于蘭科植物與菌根真菌的相互作用來說，在某些顯示出高度特異性的情況下，可能在某些蘭科植物類群的形成中發(fā)揮了關(guān)鍵作用（Taylor et al.，2003）。從這類支持進(jìn)化相關(guān)性的研究中可以總結(jié)出兩種菌根真菌促進(jìn)蘭科植物物種形成的機(jī)制假說：一是菌根真菌驅(qū)動(dòng)的生態(tài)地理隔離說（ecogeographic isolation）。這種假說認(rèn)為居住在不同棲息地的種群與不同的菌根真菌群落發(fā)生相互作用，而菌根真菌又可能促進(jìn)適應(yīng)性分化，最終形成可繁殖的孤立物種。菌根真菌群落的差異可能會(huì)導(dǎo)致最近分化的姊妹物種之間的生殖隔離，因?yàn)樗鼈冊(cè)谝欢ǔ潭壬峡捎绊戇@兩個(gè)物種的空間分布，從而導(dǎo)致通過花粉或種子的基因流動(dòng)在不同的地理分布區(qū)域之間受到限制（Jacquemyn et al.，2016）。二是菌根真菌介導(dǎo)的物種移植不可成活說（immigrant inviability）。這種假說認(rèn)為菌根真菌群落在不同物種棲息地間存在差異，使得一個(gè)物種無法在另一個(gè)物種的棲息地上存活，反之亦然（Nosil et al.，2005）。有大量的研究案例支持進(jìn)化相關(guān)的觀點(diǎn)。Taylor et al.（2003）對(duì)非光合作用沙漠蘭花Hexalectris spicata的三個(gè)復(fù)合體的研究表明，蘭科植物與菌根真菌之間的相互作用促進(jìn)了蘭科植物的進(jìn)化多樣化。Taylor & Bruns（1999）研究了珊瑚蘭屬的兩個(gè)姊妹種Corallorhiza maculata和C. mertensiana的種群、生境及遺傳背景對(duì)菌根真菌的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即便是在同一地區(qū)，這兩個(gè)姊妹種也從不共享菌根真菌，表現(xiàn)出極強(qiáng)的遺傳控制性。Jacquemyn et al.（2011）對(duì)紅門蘭屬（Orchis）的16種蘭科植物及其菌根真菌的研究發(fā)現(xiàn)，紅門蘭屬和膠膜菌科真菌之間的相互作用受到紅門蘭屬物種間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的顯著影響，表明蘭科植物進(jìn)化過程可能是菌根結(jié)合模式的重要影響因素。Martos et al.（2012）對(duì)留尼旺島的自然棲息地中73種蘭科植物和95種菌根真菌OTUs進(jìn)行了二維系統(tǒng)發(fā)育網(wǎng)絡(luò)分析，研究發(fā)現(xiàn)了高度模塊化的菌根關(guān)系架構(gòu)，推測(cè)附生蘭花與菌根真菌之間可能存在協(xié)同進(jìn)化，結(jié)果表明菌根真菌是影響菌根共生系統(tǒng)生態(tài)組合和進(jìn)化約束的重要因素。

綜上所述，蘭科植物與菌根真菌之間是否存在協(xié)同進(jìn)化關(guān)系還懸而未決。前人的研究多針對(duì)親緣關(guān)系密切的姊妹種或復(fù)合種與其菌根真菌進(jìn)行進(jìn)化驗(yàn)證。一方面，蘭科作為一個(gè)高度進(jìn)化的植物類群擁有豐富的物種多樣性，物種選擇的尺度過小可能不能充分闡明進(jìn)化問題。另一方面，限于研究方法，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的菌根真菌類群是否能夠代表全部與蘭科植物可能產(chǎn)生進(jìn)化關(guān)系的真菌類群還是未解之謎。因此，還需要進(jìn)一步的研究才能真正揭開蘭科植物與菌根真菌或內(nèi)生真菌之間的進(jìn)化關(guān)系。

4?結(jié)論與展望

本文通過綜合整理近年來國內(nèi)外蘭科菌根真菌的研究進(jìn)展，提出了一些新的見解?？v觀蘭科菌根真菌的研究歷史，蘭科菌根真菌的研究可歸納為三個(gè)階段，即經(jīng)典研究階段、早期分子生物學(xué)階段和分子生物學(xué)高通量測(cè)序階段。根據(jù)蘭科菌根真菌特異性與否，蘭科菌根真菌定植關(guān)系可分為特異性定植、廣泛性定植和特異-廣泛兼性定植?；谇叭搜芯?，對(duì)蘭科植物與菌根真菌之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系也進(jìn)行了總結(jié)，將其劃分為三大類，即蘭花單向利好型、典型共生型和分工合作型。同時(shí)，對(duì)蘭科菌根真菌特異性與蘭科植物稀有性之間的關(guān)系及蘭科菌根真菌與蘭科植物之間的進(jìn)化關(guān)系也進(jìn)行了論述。蘭科植物與其菌根真菌之間的關(guān)系是極為復(fù)雜的，雖然已有相關(guān)研究，但只是部分地揭示了其中的奧秘。本文提出的論點(diǎn)是否完整、正確還有待于進(jìn)一步研究加以驗(yàn)證、補(bǔ)充。隨著宏基因組學(xué)、宏蛋白組學(xué)、宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)的發(fā)展，多組學(xué)相結(jié)合的研究方法將使得蘭科植物與其菌根真菌之間的各種關(guān)系及機(jī)理機(jī)制進(jìn)一步地被挖掘和認(rèn)知。

除了已報(bào)道的蘭科菌根真菌類群外，蘭科植物還擁有數(shù)量更加龐大的非菌根內(nèi)生真菌。非菌根內(nèi)生真菌有促進(jìn)蘭科植物吸收根際土壤養(yǎng)分（Newsham，2011;Zhao et al.，2014）、影響次級(jí)代謝物的產(chǎn)量和變化（Zhang et al.，2013）、保護(hù)宿主免受土壤病原體侵害（Ma et al.，2015）等作用。在未來的研究中，如何區(qū)分菌根真菌與非菌根真菌，菌根真菌與非菌根真菌之間的關(guān)系和互作模式，以及它們與宿主蘭科植物之間的作用機(jī)制值得思考。蘭科植物菌根中還存在大量的益生細(xì)菌，這些內(nèi)生細(xì)菌對(duì)蘭科植物也有積極的作用，如促進(jìn)種子萌發(fā)和植株生長(zhǎng)（Wilkinson et al.，1989，1994）、增強(qiáng)植物抗逆性（Cheng et al.，2008）、促進(jìn)光合作用（Tsavkelova et al.，2003）、內(nèi)生固氮（Hurek et al.，2002）、分泌植物生長(zhǎng)所需的調(diào)節(jié)物質(zhì)如吲哚乙酸（Tsavkelova et al.，2005）等。然而，相對(duì)于蘭科菌根真菌來說，菌根細(xì)菌的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，蘭科植物菌根細(xì)菌與菌根真菌之間的關(guān)系也有待于未來進(jìn)一步深入研究。各類微生物群落在蘭科植物根際、根內(nèi)形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，蘭科根際微生物-蘭科根內(nèi)微生物-蘭科植物之間的相互關(guān)系及作用機(jī)制還有很多科學(xué)問題需要被打開和解決。

當(dāng)前，我們對(duì)微生物的研究非常有限，按比例估計(jì)，仍有數(shù)萬億的微生物物種尚未被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)微生物基因功能數(shù)據(jù)庫也相當(dāng)不完善。這使得研究學(xué)者在探索蘭科內(nèi)生微生物、根際微生物、土壤（或基質(zhì)）微生物群落的物種構(gòu)成、基因功能、代謝特征等方面的研究面臨巨大的挑戰(zhàn)。通過多組學(xué)方法整合分析多種高通量測(cè)序數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)未知基因、微生物物種、代謝產(chǎn)物等，將會(huì)提高數(shù)據(jù)庫和方法論的完整性，有助于研究的推進(jìn)。然而，僅依賴多組學(xué)手段并不能完全解決問題，由于大量微生物本身仍然是未知的，因此未來傳統(tǒng)經(jīng)典領(lǐng)域的研究也不能被忽略。

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（責(zé)任編輯?蔣巧媛）