New Phytologist | 中山大学余世孝教授团队：土壤真菌网络驱动物种共存

科研进展

植物-土壤反馈（plant-soil feedbacks）是解释森林群落物种共存的重要理论。病原菌在同种成树周围聚集驱动负的密度、距离制约效应，从而降低同种幼苗的存活率并提高物种多样性。相反地，菌根真菌能够帮助寄主植物吸收养分并抵御病原菌侵染，因此表现为促进寄主植物的生长和存活。进一步阐明植物-土壤反馈机制需要综合考虑菌根真菌和病原菌的正/负作用。近年来，学术界发现丛枝菌根树种呈负植物-土壤反馈，而外生菌根树种则为正反馈效应。值得注意的是，植物通过菌根菌丝在土壤中形成庞大而密集的地下高速网络-菌根菌丝网络。植物个体之间能够通过菌根菌丝网络实现物理连接，进行物质交流和通讯对话。然而，幼苗连接不同类型菌根菌丝网络时，其密度制约方向和强度变化仍缺乏研究。

该研究依托中山大学“广东黑石顶地带与非地带性森林生态系统教育部科学观测研究站”，在南亚热带常绿阔叶林黑石顶自然保护区开展。研究团队首先在50公顷大型监测样地中采集不同成树/幼苗密度的幼苗，通过高通量测序确定其根系微生物群落结构。

研究发现，无论是外生菌根还是丛枝菌根树种，同种成树密度越高时其邻近幼苗的根系病原菌含量亦高，但菌根真菌的丰度和侵染率均不受影响（图1）。进一步通过在自然群落中进行菌丝分离器实验，直接验证菌根菌丝网络在密度制约中的作用。幼苗连接丛枝菌根真菌和外生菌根真菌构成的菌根菌丝网络时，均可削弱同种密度制约死亡，但外生菌根网络作用更强（图 2）。这归咎于外生菌根幼苗的侵染率高于丛枝菌根侵染率。

图1 丛枝菌根和外生菌根幼苗根系的（a、b）病原菌和菌根真菌（c、d）相对丰度。

图2 丛枝菌根树种（AM tree species）和外生菌根树种（ECM tree species）的密度制约效应。0.5 μm孔径尼龙网菌丝不能正常通过，35 μm尼龙网则允许幼苗与邻近菌根菌丝网络接触。

综上所述，该研究揭示了菌根菌丝网络在减轻病原菌驱动的负密度制约并促进幼苗定殖的关键作用，为土壤真菌多样性构造亚热带植物群落结构提供重要的理论依据。

上述研究以题为“Soil fungal networks moderate density-dependent survival and growth of seedlings”发表在国际著名学术期刊New Phytologist上。中山大学余世孝教授为论文的通讯作者，第一作者为梁敏霞研究员。本研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金、英国自然环境研究委员会、皇家学会牛顿高级研究员和N8农业食品项目资助。

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1111/nph.17237