德国慕尼黑工业大学（Technical University of Munich, TUM）的研究团队首次在三维空间中可视化了土壤中植物根系与菌根真菌构成的复杂网络，为研究气候适应性植物提供了一种有前景的工具。该研究由TUM根系-土壤相互作用教授Mutez Ahmed团队完成，相关成果已发表在BioTechniques。

植物与真菌的共生关系

植物与真菌的共生关系对大多数植物至关重要。被称为菌根（mycorrhizae）的真菌结构能够扩展植物从土壤中获取水分和养分的范围。作为回报，植物通过光合作用产生的碳水化合物供给真菌。尽管这种共生关系的重要性已被认识数十年，但研究人员此前一直无法在自然结构下研究这一地下网络。

基于同步辐射CT的新方法

TUM团队新开发的方法基于同步辐射计算机断层扫描（synchrotron computed tomography, CT）。该技术能够可视化传统CT方法通常无法呈现的精细结构。植物在一个特制“篮子”中生长，使其能够连同周围土壤材料一起被取出，而不损坏根系。随后，研究人员从样本的众多高分辨率投影图像中重建出三维模型，从而在自然环境中揭示植物根系、真菌菌丝和真菌孢子。

“通过我们新开发的方法，我们打开了植物研究的一个‘黑箱’，”TUM根系-土壤相互作用教授Mutez Ahmed表示。

克服传统成像局限

此前的成像技术需要将根系从周围土壤中清理出来。在这一过程中，精细结构以及植物与真菌之间的空间连接会丢失。新方法首次使得在自然环境中研究整个网络成为可能。据研究人员称，实验结果也可应用于实验室条件之外的植物。

“我们对菌根及其与植物根系连接的理解越深入，就越能更好地利用这种共生关系，”该论文第一作者Henri Braunmiller总结道。“我们现在可以确切看到植物和真菌在土壤中如何相互作用，例如观察哪些菌根网络在向植物供应水分和养分方面特别有效。从长远来看，这可能有助于我们开发使作物更能抵抗干旱及其他气候变化后果的方法。”

来源：BioTechniques（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）