以色列魏茲曼科學研究院的研究成果發現，細菌能夠幫助樹木在缺水的情況下生存－

如同遭遇困難的人們需要援助，樹木也是。魏茲曼科學研究院植物科學系（Plant Sciences Department, Weizmann Institute of Science）的研究人員發現，柏樹（cypresses）在處於乾旱環境下，會得到對於土壤有利的細菌幫助，兩者呈現一種合作關係，使得彼此皆能生存甚至繁茂滋長。此研究團隊負責人 Tamir Klein 博士表示：「我們的研究成果呈現了截至目前為止最好的證據，證明了樹木與細菌確實能夠共生共存。此成果具有顯著的生態意義。」

2022 年夏季在世界上許多地方出現了有觀測記載以來最乾旱季節紀錄之一。中國、歐洲、中東、非洲之角與北美的部分地區皆出現了嚴重乾旱，而根據氣候變化情況，預估這類型的極端氣候狀態還會持續加劇。Klein 博士表示：「在這種乾旱情況日漸普遍的趨勢下，瞭解極端氣候環境狀況下，能讓植物維持生存的土壤運作機制成為迫切需要，並可進一步藉此減輕以色列或相似氣候環境區域的樹木死亡率上升的問題。若失去了森林，人類將會失去一切，因為樹木為我們提供氧氣、吸收二氧化碳、淨化空氣並且調節溫度。所以我們必須守護森林。如果細菌能夠輔助支持樹木，那麼瞭解它們是怎麼運作的，將會是很好的一個起點。」

Klein 博士探究樹木與森林生物體之間合作關係的研究起始於數年前，他在先前的研究中，探索了樹木之間如何共享資源來維持健康度，以及它們如何與真菌維持共生關係。

這個最新的研究成果是由 Klein 博士實驗室中的微生物學家 Yaara Oppenheimer-Shaanan 博士所主導，研究重點是柏樹與森林土壤中益菌之間的交互作用關係。研究員在魏茲曼科學研究院的溫室中使用裝滿森林土壤的特製容器種植柏樹樹苗一個月。柏樹樹苗被分為兩個組別：一組定期灌溉、一組則是缺水環境。在這兩組中，各有一半的柏樹樹苗會加入從柏樹苗原生地 Harel 森林土壤中收集來的土壤細菌。

研究團隊使用了多種方法來檢視樹木根部與細菌之間的交互作用，包含：測量樹木對乾旱的生理反應、細菌計量、針對根部區域的細菌菌落使用螢光標記來成像、分析樹木根部所釋放的化合物以及檢測柏樹樹葉中的礦物質成分。透過結合微生物學、植物生理學與有機化學的跨領域方法，研究人員發現了樹木與土壤細菌在地下有著驚人的合作關係：細菌幫助樹木來面對缺水情況，而細菌則是從樹木根部分泌物受益。

例如：同時在定期灌溉與缺水環境組中，皆可觀察到有接觸細菌的樹苗其根部分泌物產生速率快兩倍以上。此外，研究人員還在此根部分泌物中發現了約一百種化合物，其中包含了酚類和有機酸，其中約一半的化合物濃度在定期灌溉組與缺水環境組存在著顯著差異。Oppenheimer-Shaanan 博士表示：「這個結果證明了此根部分泌物是細菌的食物來源。」

總結來說，此研究結果顯示樹木健康狀況因為其與細菌的交互作用下，得到了改善。此外，在乾旱環境下，樹木與細菌之間的合作關係克服了缺水所帶來的負面影響。只有曝露在有細菌土壤中的柏樹才能夠維持其土壤環境中所需的磷養分，幫助其克服乾旱環境造成柏樹葉子所量測到的低磷低鐵現象。

一部完整的森林辭典

Klein 博士期望這些研究成果能夠增加我們對於森林生態學的瞭解，並且深入理解樹木與其它生物體所參與的廣泛交互合作機制。在應用層面上來看，這些發現可能對於改善土壤健康度以及學習如何幫助缺乏特定資源的植物來面對壓力環境等領域有著重要影響。例如：嘗試介入特定細菌來幫助改善樹木與森林健康，並且建立起穩健的生態韌性與穩定性。

Klein 博士表示：「此研究的下一步是確定每個細菌與每組菌種的確切作用，以及哪些細菌對於樹木有益。」

「這只是開端！我們對於這些交互作用瞭解的越深入，我們就越能編譯出全面且準確的辭典，這將能夠幫助我們有效的保護森林或是防止非預期的結果出現。」

此研究的研究小組成員請見資料來源。

資料來源：
https://wis-wander.weizmann.ac.il/environment/underground-symbiosis-counters-drought