当前位置：首页>农业>“植物营养赋能可持续农业”专题论文推荐(五)|| 盐碱地中不同倍性小麦根际和根内丛枝菌根真菌特征的比较分析

“植物营养赋能可持续农业”专题论文推荐(五)|| 盐碱地中不同倍性小麦根际和根内丛枝菌根真菌特征的比较分析

2026-06-19 02:36:35

不同于水稻（Oryza sativa L.）、玉米（Zea mays L.）等二倍体主粮作物，现代小麦（Triticum aestivum L.；AABBDD）是一种异源六倍体作物，由四倍体小麦（Triticum turgidum L.；AABB）和二倍体祖先种节节麦（Aegilops tauschii Coss.；DD）自然杂交形成。早期的研究发现六倍体小麦相较四倍体小麦，具有更强的盐碱地适应性，并与TaHKT1;5-D介导的Na⁺外排耐盐机制密切相关。然而，土壤微生物作为植物第二基因组，是否参与了不同倍性小麦对盐碱地的差异性适应，相关研究尚属空白。

中国科学院南京土壤研究所王萌副研究员团队在《基因组学与应用生物学》2026年第45卷第2期“植物营养赋能可持续农业”专题发表“盐碱地中不同倍性小麦根际和根内丛枝菌根真菌特征的比较分析”文章，利用可模拟自然演化过程的人工杂交合成六倍体小麦T093SHW和其亲本二倍体节节麦T093、四倍体小麦LDN，聚焦丛枝菌根真菌（AMF）共生特征开展盐碱地原位试验，该研究阐明小麦多倍化进化通过重塑根际与根内丛枝菌根群落组成，进而提升现代六倍体小麦对盐碱环境的适应性，相关发现为未来利用AMF实现盐碱化麦田的产能提升提供了理论参考。

1 前言

盐碱地是我国重要的后备耕地资源。根据第三次全国土壤普查, 我国 14 个省份 198 个县的盐碱耕地约 660 万公顷, 亟待提升产能。小麦作为我国主粮作物之一, 其主产区恰好也是土壤盐渍化高频发生区域; 同时, 作为我国唯一的越冬主粮作物, 春季是其生长发育的关键时期, 却也是土壤返盐的高峰期。因此, 需要重点关注土壤盐渍化对小麦生产安全的威胁。选用品种为人工合成六倍体小麦 T093SHW 及其亲本四倍体小麦 LDN和二倍体节节麦 T093, 3 个品种的遗传关系如图 1 所示。

图 1 小麦材料遗传关系图

Figure 1 Genetic relationship diagram of wheat materials

2 结果

2.1 AMF绝对丰度

六倍体T093SHW根内AMF绝对丰度与四倍体LDN之间差异不显著，但二者均显著低于二倍体T093（P<0.05），表明二倍体T093定殖AMF能力更强，而六倍体T093SHW未能有效继承二倍体T093对AMF的高亲和性。从整个根域（根际+根内）的AMF总丰度来看，六倍体显著高于四倍体，接近二倍体，表明六倍体小麦的AMF招募能力极有可能继承自二倍体节节麦。

图 2 不同倍性小麦间根际和根内AMF绝对丰度

Figure 2 Absolute abundance of AMF in the rhizosphere and roots among wheat with different ploidy levels

2.2 AMF群落多样性

双因素方差分析表明，AMF群落的香农指数对小麦倍性显著响应，其中LDN和T093SHW的α多样性指数无明显差异，且二者均显著高于T093（P<0.05，图3A~图3B）。主坐标分析结果显示，不同倍性小麦的根际AMF群落组成因小麦倍性而显著分离且群落距离较远（图3C）；而根内群落中，LDN与T093SHW样品呈现较高聚集性（图3D）。上述结果表明，相较于T093，LDN对T093SHW的AMF群落多样性贡献更大。

图 3 不同倍性小麦间根际和根内AMF群落多样性比较

Figure 3 Comparison of AMF community diversity in the rhizosphere and roots among wheat with different ploidy levels

2.3 AMF群落优势属

在小麦根际和根内，球囊霉属均为相对丰度最高的属，T093相对丰度显著高于LDN和T093SHW，LDN显著低于T093SHW（图4B，P<0.05）。相似度分析表明，球囊霉属和内养囊霉属是造成不同倍性小麦根际和根内之间差异的主要因素，二者共同解释了大部分差异。

图 4 不同倍性小麦间根际和根内AMF群落组成及相对丰度

Figure 4 Community composition and relative abundance of AMF in rhizosphere and roots among wheat with different ploidy levels

2.4 AMF群落组成差异性

基于操作分类单元（OTU）水平的维恩图（图5）分析显示，T093SHW在根际和根内分别存在56和43个独有OTU，表明多倍化赋予了T093SHW对新AMF种属的招募和定殖能力。与LDN相比，发现T093SHW根内有7个特异OTU与T093共有，说明T093SHW继承了T093招募和定殖特定AMF种属的部分能力。

图 5 不同倍性小麦间根际和根内AMF群落在OTU水平上的维恩图

Figure 5 Venn diagram of AMF community at the OTU level in rhizosphere and roots among wheat with different ploidy levels

本研究对LDN与T093SHW特有优势属的丰度进行了比较（图6A~图6D）。在根际，T093SHW特有的球囊霉属相对丰度显著高于LDN（图6B，P<0.05），T093相对丰度最高，表明T093SHW可能通过倍性遗传增强了AMF互作优势。

图 6 根际和根内中四、六倍体小麦特有的AMF优势属（相对丰度>1%）

Figure 6 Dominant AMF genera (relative abundance>1%) specific to tetraploid and

hexaploid wheat in the rhizosphere and roots

3 讨论与结论

综上，本研究通过比较分析盐碱地中不同倍性小麦根际、根内AMF的特征，首次发现六倍体小麦一方面直接继承和整合了二倍体节节麦的AMF招募能力优势和四倍体小麦的AMF群落多样性优势，另一方面似乎进化产生了更优的根际微环境改善能力和对特定AMF菌属的招募定殖能力，为盐碱地中六倍体小麦相较四倍体小麦更强的适应性提供了新的机制阐释；同时，研究还表明六倍体小麦尚存短板，未能有效继承二倍体在根内定殖AMF能力方面的优势，这为未来改良盐碱地中现代小麦的“以种适地”能力提供了有效切入点。

作者简介

引用本文

陈丽, 陈洁菲, 冯彪, 等, 2026. 盐碱地中不同倍性小麦根际和根内丛枝菌根真菌特征的比较分析. 基因组学与应用生物学, 45(2): 374-384. [ CHEN L, CHEN J F, FENG B, et al., 2026. Comparative analysis of arbuscular mycorrhizal fungicharacteristics in the rhizosphere and roots of wheats with different ploidy levels under saline-alkaline soils. Genomics and Applied Biology, 45(2): 374-384. ]

期刊简介

《基因组学与应用生物学》是由广西大学主管和主办，国内外公开发行的科技期刊，为北京大学图书馆《中文核心期刊要目总览》入编期刊、中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊、科技期刊世界影响力指数（WJCI)报告来源期刊和中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）。本刊主要刊登植物、动物和微生物基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学等组学，分子医学、现代生物技术等应用生物学研究的未发表的创新性研究成果，以及上述领域的综述论文。本刊“‘腾云’期刊协同采编系统（知网版）”已面向作者、同行专家、编辑人员正式开放，全面投入使用，本刊只接受通信作者通过上述系统的投稿，不再接收电子邮箱和纸质等其它形式的投稿，并只和一位通信作者联系，谢谢合作！