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南京土壤所在高山林線土壤功能真菌多樣性維持機制方面取得進展

2021-06-08 分享到:

高山林线是由低温、强风等条件阻碍而形成的从郁闭森林到树木物种线的过渡地带,是响应气候变化的敏感区和预警器。长白山岳桦林是东北亚保存最为完整的高山林线之一。外生菌根植物岳桦(Betula ermanii)延绵分布于垂直落差430米的长白山森林上界。每棵岳桦树木如同独立的“岛屿”,而种类多样的外生菌根真菌则为“岛上居民”。这些外生菌根真菌共存在岳桦细根和邻近土壤中,不仅帮助幼苗定植,而且赋予植物抗压抗逆特性,决定了高山林线的地表景观和群落动态。然而,我们对高山林线生态系统中外生菌根真菌多样性的分布格局和维持机制仍不清楚。

爲此,南京土壤研究所褚海燕課題組以長白山嶽桦林爲研究對象,沿海拔梯度同時采集了168份嶽桦細根和土壤樣品,根據Janzen在1968年提出的“樹島”概念,檢驗島嶼生物地理學理論對高山林線外生菌根真菌多樣性的預測效力,回答外生菌根真菌多樣性是否隨樹木胸徑(表征島嶼面積)的增加和離森林邊界距離(表征島嶼隔離程度)的減少而增加的科學問題。此外,同時檢驗了生物互作效應,探究了同一生境下其他優勢功能真菌多樣性(如內生真菌、腐生真菌)是否對外生菌根真菌多樣性産生顯著影響。

借助于整合模型的思路框架(結構方程模型)以及多模型的比較(最小二乘多元回歸模型、偏最小二乘回歸模型、方差拆解模型),發現島嶼生物地理學理論的各要素對外生菌根真菌多樣性均有重要影響:外生菌根真菌多樣性隨樹木胸徑增加而增加,隨離森林邊界距離增加而減少,並隨細根碳含量(表征島嶼能量)增加而增加。此外,在整合模型中,腐生真菌多樣性對外生菌根真菌多樣性有著極強的直接促進效應。以上結果驗證了島嶼生物地理學理論能夠很好地解釋土壤功能真菌的分布規律,同時也闡明了腐生真菌與外生菌根真菌多樣性間的正向耦合關系,暗示了外生菌根真菌源起腐生真菌的獨立進化事件。

该研究成果发表在ISME Communications上,杨腾副研究员和褚海燕研究员分别为論文第一作者和通讯作者。論文也被Nature Community Microbiology进行了报道。研究得到了国家自然基金青年基金项目、国家重点研发计划项目等资助。

文章鏈接

報道鏈接

 

整體研究思路框架(包括結構方程理論模型、多生態理論/假說和相關要素)

 

細根和土壤外生菌根真菌多樣性的最佳結構方程模型(各預測因子的作用強度以標准化的路徑系數爲加和,展示于表格中。SAP.D:腐生真菌多樣性,DFE:離森林邊界距離,DBH:胸徑,RTC:細根碳含量,ECM.D:外生菌根真菌多樣性)