达尔文在《物种起源》一书中指出，一切生物为了生存（struggle for existence）必须依靠外部的生物或非生物环境，并与其形成一定相互关系；理解生物的生存与繁衍方式是理解自然选择(natural selection)理论的基石。同样在自然界，植物为了获得可持续发展与繁衍，在其漫长的进化历史中，发展出一系列生存策略。比如，为了适应陆地生态系统有效养分匮乏状况，绝大多数植物与一些真菌（如丛枝菌根真菌）形成成互惠互利、合作共赢的共生关系。前期，我们在Science发文指出（Cheng et al., 2012, Science 337:1084-1087），在未来气候变化诸如大气CO2浓度升高条件下，植物为了适应对铵态氮需求的增加，分配更多碳给与其共生的丛枝菌根真菌；与此同时，丛枝菌根真菌进一步与土壤中腐微生物互作，刺激土壤有机物质分解，并直接从分解的有机物中获取植物所需的氮养分。植物通过自身的根系吸收作用也是其获取养分的主要手段，但是，植物根系形态各异、多种多样。在自然生态系统中，菌根真菌如何与植物自身根系进行协同以获取养分的机制目前尚不清楚？

    在广袤的森林生态系统中，各个树种与不同菌根真菌构建了庞大、多样、复杂的共生网络体系。我们在位于美国宾夕法尼亚州中部的一长期定位试验站选取四个树种，其中二个树种（一为细根系，一为粗根系）与内生菌根真菌构成共生关系、另外二个（一为细根系，一为粗根系）与外生菌根真菌构成共生关系，研究有关根不同系形态和菌根向不同养分富集区进行拓展的机理。我们研究发现：首先，细根系相对于粗根系更易向养分区拓展；其次，与粗根系共生的菌根菌丝相对于与细根系共生更易向养分富集区拓展；最后，在对有机养分的摄取过程中，与内生菌根共生的树种根系的养分获取精度高于菌丝，而与外生菌根共生的树种则正好相反。这些发现对于我们理解自然生态系统养分的地球化学循环以及植物根系与菌根真菌这一古老的共生体系协同进化提供一个崭新视角。

    该研究与美国宾州立大学、杨百翰大学、俄亥俄大学等相关科学家合作完成，研究成果于2016年7月8日在线发表于国际著名生态学期刊《Ecology》，该期刊也是被自然指数（nature index）收藏的二种生态学期刊之一。浙江大学为该文章第一和通讯单位。

L Cheng*, W Chen, TS Adams, X Wei, L Li, ML McCormark, JL DeForest, RT Koide and DM Eissenstat. Mycorrhizal fungi and root are complementary in foraging within nutrient patches. Ecology, DOI: 10.1002/ecy.1514

网页链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.1514/full

        与此同时，程磊教授实验室与宾州州立大学课题组等合作，选取了十三个树种进行进一步研究，阐明不同形态植物根系与菌根真菌在养分富集区域进行拓展的规律。该成果于2016年7月18日在线发表于国际著名综合性期刊PNAS，宾州立大学为该文的第一和通讯单位；本实验室相关人员为该成果的共同作者之一。

W Chen, RT Koide, TS Adams, JL DeForest, L Cheng and DM Eissenstat. Root morphology and mycorrhizal symbioses together shape nutrient foraging strategies of temperate trees. PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1601006113

网页链接：http://www.pnas.org/content/early/2016/07/15/1601006113.long