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Acmispon strigosus是一种一年生草本植物，原产于加利福尼亚州。 互利共生——一种物种间的相互作用，普遍存在于自然界中。从传粉者和它们授粉的植物之间的交流再到我们和有益微生物之间的共生互动，这种作用让双方都受益匪浅。 然而，从自然选择的角度预测，互利共生关系有可能会因为“骗子”的出现而分崩离析，也就是说那种从他人的合作中获益而没有付出相应回报的一方会破坏关系的稳定。然而，令人惊讶的是，迄今为止，几乎没有证据表明存在这种欺骗或破坏稳定的行为。 但是近日，美国加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的一组生物学家发现了这种作弊行为存在的有力证据。这项发表在《生态学快报》杂志上的研究首次揭示了自然种群中的“骗子”菌株，并展示了自然选择是如何偏袒它们的。这次，研究人员将重点放在了固氮细菌(根瘤菌)和它们的豆科寄主之间的相互作用上。 研究人员利用之前发表的数据库对不同根瘤菌的景观丰度进行了量化。他们主要研究了慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）的根瘤菌和这些细菌栖息的本地一年生植物Acmispon strigosus的自然种群。在这些数据集中，他们发现给与寄主植物的益处越少，根瘤菌就越常见。 “我们的数据显示，自然选择倾向于“骗子”根瘤菌。这项研究也支持了有关预测，即根瘤菌经常会破坏植物的防御并且进化到可以利用宿主。”领导该研究团队的进化、生态和有机体生物学教授Joel Sachs说。 Sachs解释说，有益细菌越来越被认为是人类健康以及农作物和牲畜生产力的关键。然而，人们对这些细菌在自然系统中的作用以及调节它们的力量有多大的差异知之甚少。 他说:“特别是在农作物中，农学家几十年来一直试图设计基于有益细菌的生物肥料，但都失败了。”“在将细菌应用于其他宿主系统方面也面临着类似的挑战——例如，益生菌很少影响到宿主微生物。我们的数据集显示了这些方法的一个潜在缺陷：细菌，为了它们自身的进化利益，可能会破坏这些相互作用。” 在他们的论文中，研究人员展示了细菌共生的好处是如何随着时间和空间的变化而变化的，以及这些系统的进化速度有多快。 Sachs说:“我们常常认为细菌的作用是固定的，但事实并非如此。“就像每个人在几乎所有我们能测量到的特征上都有很大差异一样，细菌种群的变化也更大。了解这种变异及其驱动因素将是有效利用这些细菌达到我们自己目的的关键。” 他的团队已经在积极研究如何更好地利用有益细菌来促进植物生长。初步数据表明，在细菌变异中谨慎选择以避免使用有害菌株是至关重要的。 “仅仅将有益细菌应用于作物往往是不够的，因为预计这些种群中可能潜伏着剥削性菌株。”Sachs说。 |
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