【New Phytologist】苔原植物根系性状与微生物的关系

植物-微生物间的关系对植物群落组成和演替发挥着重要的作用。植物通过根系分泌物、共生关系、凋落物的数量和质量影响着微生物群落，已知这些相互作用途径会影响互惠共生和相互竞争的土壤微生物的存在和丰富度。根据这些微生物组中植物引起的转变，整个土壤微生物群落与其相关的植物群落存在正反馈、中性反馈或负反馈，反过来，这些作用也会同样影响植物群落组成、演替和多样性。尽管根系性状对微生物可能存在的直接影响可能是由于植物根系和土壤微生物在根际区的密切联系所致，但关于根系及其化学和形态性状与根际土壤微生物类群如何联系仍然未知。越来越多地研究植物细根性状，性状值用于指示植物经济策略，即获取资源与保守性资源策略。获取策略的性状意味着投入更多的资源去快速吸收养分而较少的投入到抵御和防护，包括较高的比根长和较小的细根直径；相反，保守策略性状伴随着缓慢地生长（低的比根长和粗的根系直径），具有防御良好的组织和对菌根共生体吸收养分的依赖性更大。另外，研究认为革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值以及真菌与细菌的比值对那些与根系质量有关的根系性状密切相关。这是因为革兰氏阴性细菌利用了更多的不稳定的来源植物的碳，而革兰氏阳性细菌利用了更多的难分解的来源土壤的碳，而凋落物的难分解性的增加则促进了真菌的优势地位。因此，使用细根性状值的梯度（即在细根经济学谱范围内）将能够明确测试细根性状值如何影响根际各种土壤微生物的丰度。而苔原生态系统以土壤养分贫瘠为特征，相比于养分充足或者富集的生态系统，植物更加依赖根系微生物来获取养分。此外，苔原生态系统植物一般有较大的细根生物量和根系凋落物数量，可能有利于广泛的菌根网络以便养分吸收和较高的腐生生物丰度。但以往关于苔原植物根系的研究仅关注于根系生物量和物候学等，还未见有涉及苔原植物根系形态和化学性状与根系微生物组的研究。

瑞典农业科学大学森林生态和经营系Clydecia M.Spitzer，Paul Kardol土壤与环境系BjörnLindahl和法国国家农业食品与环境研究院Nicolas Fanin等人以亚北极苔原20种草甸植物为研究对象，设置温室试验（具体试验设计请详细阅读原文献，这里不过多赘述），分析了11种细根性状（化学性状：根系碳、氮、碳氮比、总酚和总酚氮比；形态性状：平均直径、干重、比根长、比根表面积、比根尖数和单位根长分叉数），采用磷脂脂肪酸（PLFAs）和高通量测序的方法测定了根系微生物，他们假设：1）相对于保守的细根性状，资源获取性细根性状将与较低的土壤真菌与细菌的比值以及较低的革兰氏阳性与革兰氏阴性细菌比值密切相关。这是因为研究报道资源获取性细根性状与细菌分解者呈正相关，但与菌根真菌则不相关，并且具有保守策略细根性状的植物的难分解性凋落物与革兰氏阳性细菌密切相关；2）保守的细根性状将与真菌群落中菌根类群较高的相对丰度相关。这是因为保守策略植物的根部有望具有更大的空间容纳菌根菌丝的空间能力，并与更高的菌根养分觅食相关；3）获取性细根性状将与丰度更高的真菌腐生菌、病原体、酵母菌和霉菌密切相关。这是因为具有获取性状的植物器官被认为防御力更弱，在简单的有机碳化合物的分泌物和营养更丰富的条件中更活跃，从而使它们更容易受到病原体的侵害，并且对机会主义类微生物和腐生生物更有吸引力。

研究发现细根经济学谱的化学轴与真菌与细菌的比值呈正相关关系，而与革兰氏阳性与革兰氏阴性细菌的比值呈负相关。但是，根经济谱与土壤真菌功能组的相对丰度不相关。然而，丛枝菌根真菌的相对丰度与细根碳含量正相关，而与单位根长的分叉数呈负相关。研究表明细根系经济学谱对于预测更广泛的土壤微生物（真菌和细菌）非常重要，而单个根系性状对于预测土壤微生物分类群和功能组可能更重要。

该项研究结果以“Root trait–microbial relationship sacross tundra plant species”为题，于2020年9月发表在New Phytologist上。（IF=8.512）

后面的两个推送是法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）的相关介绍，同塔尔图大学一样，他们对菌根的研究在国际上也非常有影响力。

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