地球上第一批植物的出現是因為植物/微生物的共生。現在已經可以確定的是，第一批只生活在海洋中的植物能夠通過與真菌的共生關系在陸地上定居下來。這些組合產生了第一個稱為菌根(植物/真菌組合)的共生關系。它們可以追溯到4.5億多年前。

         但故事并不僅限于菌根。當植物開始生長時，細菌、酵母和真菌已經存在于陸地上，從那時起，它們的歷史就緊密相連了。這種微生物定植是如此古老和廣泛，以至于植物日常過程的許多機制都有微生物的參與，如吸收和固定養分、發育或免疫......

圖1.自然環境中微生物的數量和多樣性。反映了這些環境中植物的多樣性和穩定性。

1. 植物的重要伙伴

         在農業中，微生物長期以來一直被認為是唯一的病原體。這種消極的觀點現在已經過時了，對與植物有關的微生物群落的研究使我們能夠確定許多具有農業價值的微生物。它們存在于根際(靠近根的區域)和葉際(高于地面的部分)，也存在于宿主內部，因此被稱為植物內生微生物。

圖2.根際細菌寄生的根的顯微鏡觀察。

接觸Frankia©細菌活菌菌劑24小時后，粗枝木麻黃(Casuarina glauca)融合表達綠色熒光蛋白。

         根際微生物與植物的根系相互作用。植物根際是微生物群落最豐富的地方，我們喜歡把它和我們的腸道進行比較，我們的腸道也充滿了不可或缺的、迷人的微生物群。就像倒立的腸道一樣，根部有吸收性的毛發，在這些毛發附近有大量的微生物群落。植物特有的根系分泌物吸引和刺激這些對植物有益的微生物。例如某些細菌可以通過一個或多個機制刺激和/或保護植物: 向環境中釋放植物激素、溶解土壤中不易被植物吸收的礦物質元素、固定大氣中的氮，降低土壤中某些病原體的水平(通過競爭或過度寄生……)。這樣的細菌被稱為PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria)。在這個有益于植物生長的微生物群體中，還有真菌(例如菌根，但不僅限于菌根)和其他酵母。

        植物葉際和內部環境還包含各種各樣的微生物群，這些微生物群參與了植物的營養機制，或保護植物免受非生物和/或生物脅迫，如刺激植物的自然防御…

        微生物不是真正意義上的活性成分或肥料。他們是植物的真正伙伴，與植物建立了復雜的互惠關系，遠遠超出了我們所選擇的如促生、防病這樣的功能。隨著微生物生命的多樣性，植物本身就形成了一個真正的生態系統，我們現在知道，這個生態系統越復雜，它就越有可能抵御外部的危險。

2. 多樣性的重要性

         最近對法國阿爾卑斯山塞拉克省(Ceillac)的鏡湖河岸生物群落演變的研究為我們提供了一個很好的例子，說明了多樣性的重要性，雖然其表面上是穩定的，但我們知道生態系統在不斷變化，能夠適應其生物群落的變化。分析可以追溯到上一個冰河時代之后。這項研究展示了高等植物是如何出乎意料地經歷了異常惡劣的氣候變化的，這全靠這個生物群落中各種各樣的生物之間的相互依賴和相互作用。雖然這種演變的彈性讓我們明白了多樣性的重要性，但我們現在可能只理解了其中的一小部分。

3. 生物的多樣性與農業生產息息相關

圖3.由于植被覆蓋的簡化和快速變化，農業活動導致微生物多樣性的減少。非本地植物的引入更是加劇了這一現象。

         通過塑造景觀和在非常重要的土地上建立新的耕種區，農業活動破壞了所有現有的平衡。這與建立一個穩定的生態系統(至少50年)，與建立共生關系或共同進化(這需要幾千年!)所需要的時間相比幾乎是瞬間發生的。在這種情況下，農業植物不太可能有機會自然地重建一個最佳的微生物生態系統。

         拉曼植保(Lallemand Plant Care)提出的最重要的理念是尋找并提供與作物相關的微生物。由于我們在世界各地建立了科學合作伙伴關系，我們正在研究與微生物相互作用的基本機制，并篩選有農業利用價值的菌株。我們的目標是通過將植物與具有增強營養、抗非生物和生物脅迫功能的關鍵微生物結合起來，“補充完善”植物的這些功能。這使我們能夠選擇、生產、配制和批準化生產微生物，以便人工接種這些微生物活菌。

         通過將兩種類型的基因結合到田間，我們希望創造出一種新的雜交生物(植物/微生物)，我們希望它具有雜種優勢的效果!

         對于可行的微生物接種，我們認為在同一耕田上的輪作或持續種植某種作物必須考慮到生態系統在年度或多年度尺度上是可變的，但在較長時間內是一致的；正是考慮到這一點，我們認為我們促成植物/微生物的互惠組合的方法是可持續、具有成本效益的行動。這是在農業中使用微生物與使用傳統投入之間的根本區別之一。

         這種方法只有在與施肥(礦物元素和有機肥料)、土壤輪作等相結合的情況下，才能充分發揮其經濟和技術價值，以便最好地表達植物和相關微生物的遺傳潛力。

圖4. 電鏡下可見碘化丙銨染色的鷹嘴豆根，
熒光根狀體標記為綠色熒光蛋白。

結論

         盡管植物和微生物之間的共生(或相互)關系已經存在了4.5億多年，但直到現在才剛剛開始被人類所關注。法國國家自然歷史博物館(national museum of natural history)的馬克-安德烈•塞洛斯(Marc - andre Selosse)教授在2017年出版的《永不孤獨》(JAMAIS SEUL)一書中告訴我們：“生物體的概念，即植物本身就是一個完整的體系，在科學史上非常有用：這個認知奠定了我們對生理學的看法，產生了許多醫學和農業上的應用。然而，今天，僅僅通過擴展有機體的概念來維持它是一種過時的方法。我們的宏觀視野塑造了我們的世界觀，但今天我們有辦法從不同的角度來看待它。”

（原文出自：拉曼植保科技）