客观日本

日本东北大学发现蘑菇会“对话”,雨后蘑菇之间靠电位变化传递信息

2023年04月28日 生物医药

雨后的蘑菇或许能够互相交换信息——日本东北大学农学研究科助理教授深泽游、长冈工业高等专门学校讲师武樋孝幸、本科生赤井大介、京都大学白眉中心特任副教授潮雅之(现香港科技大学助理教授)组成的研究团队,通过给在森林地面上长出的外生菌根菌的一种“双色蜡蘑”(子实体)安装电极,首次成功地在野外测量到蘑菇在雨后的电活动变化及存续。研究证实蘑菇之间的电位波动模式存在显著的因果关系,由此表明蘑菇之间可能存在电信号的传递。相关成果已发表在《Fungal Ecology》的在线版上。

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图1 安装在双色蜡蘑上的电极(供图:东北大学)

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图2 电位测量期间的气温和降水量(A)及6朵蘑菇的电位差变化(B)(供图:东北大学)

菌根菌在土壤中布满菌丝网络,与植物根系建立共生关系,在维持森林生态系统方面发挥着重要作用。尽管通过菌根菌丝进行的植物间信号传递在世界上引起广泛关注,但科学数据较少。

电信号不仅用于神经系统生物,也用于所有生物体的信号传递。在菌类中,近年虽在实验室内用菌丝和蘑菇测量了电位和蘑菇间的信号传递,但在野外测量菌类的电信号传递还没有先例。

该研究团队将电极安装在野外森林地面上长出的6朵菌根菌双色蜡蘑上,并首次在野外测量了表明菌类电信号传递的数据。

在蘑菇上安装电极后,刚开始几乎没有测量到电位,但在2天的测量过程中发生了降雨,降雨开始后不久蘑菇的电位开始大幅变动,降雨后电位活性也持续存在。

利用降雨后电位稳定时的数据,进行基于时间序列数据的因果分析,发现电位波动模在蘑菇之间存在明显的因果关系。距离越近的蘑菇之间的因果关系越强,且蘑菇之间的因果关系可能存在方向性。例如,蘑菇1的电位变化约在1秒后对蘑菇2产生影响,而蘑菇2的电位对蘑菇1产生影响则需要数秒。也就是说,蘑菇之间存在电信号传递,但这种传递具有方向性。

菌根菌在地上长出蘑菇,在地下却布满了菌丝网络。本次得到的结果表明,菌根菌可能通过地下的菌丝传递电信号。

本次研究表明,菌类在野外也可能通过菌丝网络进行信号传递。由于菌根菌在土壤中布满菌丝网络,通过与多个植物个体的根建立共生关系来连接植物个体,因此有望通过菌根菌的植物个体之间的信号传递等,阐明菌类的生态学作用。

原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部

【论文信息】
杂志:Fungal Ecology
论文:Electrical potentials in the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor after the rainfall event
DOI:10.1016/j.funeco.2023.101229