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成都生物所在外生菌根菌丝残体微生物群落组成和动态研究中获新进展
发表日期: 2024-06-18 作者: 文章来源:
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真菌残体是土壤稳定碳和可利用氮的重要来源,在外生菌根真菌(ECM)高度共生的高寒针叶林中尤其如此。微生物是调控ECM真菌残体分解的关键因子,然而目前尚不清楚真菌残体微生物群落的组成特征、演化规律和对环境变化(如氮沉降)的响应。这一认识不足很大程度上限制了对全球变化背景下高寒森林生物地球化学循环过程的科学认知。

基于此,欧洲杯竞猜尹华军研究员团队以ECM高度共生的西南针叶林—华山松(Pinus armandi)为研究对象,采集该区域两种常见ECM真菌子实体(牛肝菌属Boletus和红菇属Russula)开展原位分解实验。同时,依托团队建立的模拟氮沉降(对照;低氮:25 kg N /ha/yr;高氮:50 kg N /ha/yr)试验样地,监测20周内真菌残体微生物群落变化和对氮添加的响应。进而,结合残体化学组分分析,揭示氮沉降下真菌残体微生物群落的调控机制。研究结果表明:1. 相较于土壤,真菌残体微生物以富营养细菌和快速生长真菌(moulds and yeasts)为主。另外,在真菌残体快速分解阶段(前5周),外生菌根真菌在真菌群落中所占比例较高,表明真菌残体可能是氮限制森林的重要氮源;2. 随分解进行,底物化学组成变化(即脂肪族化合物含量,包括可溶性碳水化合物、无定形葡聚糖聚合物、结晶葡聚糖和几丁质)导致富营养细菌被寡营养细菌取代;3. 由于真菌残体为富氮基质,氮添加对真菌残体微生物群落影响很小。以上结果证实真菌残体存在不同于周围土壤且快速演化的微生物群落,并加深了对于真菌残体微生物群落如何响应环境变化的理解。

图1 氮添加处理示意图(a)、不同培养时间后ECM真菌残体质量损失示意图(b)以及土壤中和真菌残体上细菌和真菌群落的主坐标分析示意图(c 和 d)。

图2?细菌(a、b)和真菌(c、d)群落Shannon和Chao1多样性指数在不同生境(土壤和真菌残体)、不同分解时间和三种氮添加水平下的变化。

图3?细菌门(a)和属(b)、真菌目(c)和属(d)在不同生境(土壤和真菌残体)、不同培养时间和三种氮添加水平下的相对丰度变化。

图4 细菌(a-d)和真菌(e)功能群组在不同生境(土壤和真菌残体)、不同培养时间和三种氮添加水平下的相对丰度。

图5分解时间和N添加对细菌(a)和真菌功能(b)的影响的结构方程模型。


上述研究结果于2024年6月日以“Minimal impact of nitrogen addition on bacterial and fungal communities during fungal necromass decomposition in a subalpine coniferous plantation”为题发表于国际土壤学权威top期刊“Soil Biology and Biochemistry”上。成都生物研究所博士生王敦刚和已毕业博士生高文童为论文的共同第一作者,通讯作者为成都生物研究所王吉鹏青年副研究员和尹华军研究员。本研究得到了国家自然科学基金、欧洲杯竞猜“西部之光”交叉团队、西藏自治区科技计划项目、四川省自然科学基金和中国教育部西藏高原森林生态重点实验室(西藏农牧学院)开放研究基金的联合资助。

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