谁是大自然里的“小猪佩奇VS小羊苏茜”？
在我们的习惯认知中，自然界的生物处在错综复杂的食物链中，一物降一物，很难与“合作”联系起来，但其实“合作共赢”的模式最早就是来源于大自然，在植物、微生物和动物中比比皆是。
它们彼此之间也会达成“共识”，一致对外，这种合作关系就叫“共生”，它们的共赢则是赢在获取养分、抵御外敌和传递花粉，赢在生存和繁衍。
今天，我们就来介绍一下大自然的几对合作搭档。
豆科植物 VS 根瘤菌，自然界“合作共赢”之最佳典范
要说大自然中的“合作共赢”，最具代表性的和被人们研究最多的当属豆科植物和根瘤菌了，二者算得上是生物固氮体系中的最强搭档了。
图片来自网络
我们知道，氮气是空气中最主要的成分，约占空气体积的78%。但是，将氮气转化为生物可利用的铵盐和硝酸盐，却是难上加难。
因为氮气中两个氮原子间的化学键非常非常的稳定，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，才能和氢气反应生成氨。这个过程耗能巨大，因此通过工业固氮的方法直接利用氮气，在目前来看还不足以被广泛推广。
但是，生物固氮就不一样了。固氮微生物能够在自然条件下通过固氮酶，将大气中的氮气还原为氨，过程更加高效，自然界通过生物固定的氮量能达到固氮总量的60%左右。
而在生物固氮中，豆科植物与根瘤菌这对合作搭档能够固定生物固氮总量的60%以上、农业用地氮素的40%左右，因此，把它们叫做“最强搭档”也就不足为奇了。
图片来自网络
那么，豆科植物和根瘤菌是怎么合作的？
根瘤菌是豆科植物的氮素“加工厂”，它是一类革兰氏阴性杆状细菌，在适宜的条件下能够从植物根部侵入到花生、大豆和苜蓿等豆科植物中，吸收植物中的有机物来维持自身的生存。
从19世纪末开始，研究者们就对根瘤菌的分类展开了系统研究，随着研究的不断深入，发现根瘤菌竟是一个如此庞大的家族，从1932年发现的1属6种增加到现在的17属近100种：
根瘤菌侵入植物根部后发育成类菌体，形成一个氮素“加工厂”，利用固氮酶复合体系，将空气中的分子态氮转化为氨态氮，最终形成植物可吸收的“盘中餐”——有机氮化物。
中国科学院植物研究所的老一辈研究员曾围绕固氮酶反应性、活性中心等方面开展了早期研究，其参与的固氮酶钼铁蛋白结晶研究成果还获得了1978年全国科学大会奖，为国内植物微生物共生分子机制方面的研究奠定了基础。
植物和真菌也能合作，比如油菜 VS 印度梨形孢
植物不仅和细菌存在着合作关系，也和多种真菌关系密切，在长期演化过程中形成了稳定的“合作”关系，其中印度梨形孢是大量植物内生真菌中的一个典型代表。
印度梨形孢（Piriformospora indica）是一种植物根部内生真菌，顾名思义，它的菌丝产生的厚垣孢子呈梨形，如下图。
印度梨形孢可是油菜的“小卫士”，这是因为：
第一，它能帮助油菜抗旱。印度梨形孢定殖油菜后，能够诱导寄主体内脯氨酸等物质含量的增加和超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等酶活性的增强，而这些物质间接增强了油菜对干旱胁迫的抗性。
第二，它能帮助油菜抗虫。印度梨形孢的定殖增加了油菜中单萜类和倍半萜类物质的含量，这些物质正是趋避节肢动物的主要成分，因此能够显著降低蚜虫对油菜的迫害。
植物还能跟昆虫合作，“无花果 VS 榕小蜂”组合了解一下？
植物既然能够与微生物相互合作，自然也少不了与昆虫的合作。飞行类昆虫借助自己强大的传播能力能够帮助开花植物传播花粉，反过来，这些昆虫也将开花植物当作自己的营养来源、栖息地或是产卵场所。
榕小蜂是无花果的传粉“信使”。无花果是桑科榕属的一种雌雄异株的开花植物。
无花果树结果少不了一位重要功臣，就是传粉“信使”榕小蜂。无花果瓮形隐头花序中的花有三种类型：产生花粉的雄花、不产生花粉的瘿花和形成种子的雌花。
榕小蜂寄居在“育儿所”——瘿花中获取自身所需营养，并完成交尾。花序中有一条榕小蜂能够通过的螺旋形通道，雌榕小蜂在通过该通道去寻找另一个花序的瘿花的过程中必然会携带雄花花粉，待它飞到雌株无花果上去产卵繁殖的同时，就完成了传粉任务。
图片来自网络
大千世界，生物千千万，很多微生物和昆虫为了繁殖和获取生存所需营养，在长期进化过程中都找到了自己的植物归宿。这些植物在接纳了这些外来生物后，又充分发挥他们的作用，为自己争取利益，这可谓是稳固而长久的合作关系了。
植物学和动物学领域的科学家们都在进行着深入的研究，不放过这些生物合作过程中任何一种蛋白转运、信号传导和活性物质的改变等蛛丝马迹，为我们探寻了生物共生的真理。
大自然“合作共赢”的案例举不胜数，为人类的发展进步提供了丰富多彩的素材。比如，人们根据植物和微生物、昆虫的共生法则，通过改造根瘤菌基因、调控生物固氮过程来提高豆科作物产量；利用赤眼蜂卵与玉米螟卵的寄生关系，制成赤眼蜂杀虫卡来控制玉米田中玉米螟害虫的数量……
而随着人们对生物共生研究、利用的越来越多，各种制约农业发展的疑难杂症也将被逐一攻破。
-
项目成果
-
项目成果
-
项目成果
