針對上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院成都生物研究所尹華軍研究員團(tuán)隊以ECM高度共生的西南山地針葉林為對象，系統(tǒng)探究了持續(xù)氮添加下根系和菌絲養(yǎng)分礦化策略【由根系/菌絲源C輸入和根際/菌絲際N-P養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)酶活性表征】-覓食策略【由細(xì)根直徑、比根長、根系分枝結(jié)構(gòu)、菌絲生物量和ECM真菌探測類型表征】之間的權(quán)衡變化。研究發(fā)現(xiàn)：隨著N供給增加，處于不同養(yǎng)分限制狀態(tài)的針葉樹種均降低根系C投入導(dǎo)致根際N礦化能力下降，而細(xì)根形態(tài)變得更加細(xì)長且分枝結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，表明根系養(yǎng)分獲取策略由有機(jī)氮礦化為主轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)氮覓食為主；相反，隨著N添加誘導(dǎo)的森林養(yǎng)分狀態(tài)由N限制向P限制轉(zhuǎn)變，菌絲養(yǎng)分獲取策略由N獲?。ǜ呔zC輸入、高菌絲際N循環(huán)酶活性，以接觸-短-中距離探測ECM真菌類群為主）轉(zhuǎn)為P獲?。ǜ呔z際P循環(huán)酶活性，中-長距離探測ECM真菌類群增加）（圖1A）。上述研究表明在持續(xù)氮沉降背景下， 與根系途徑相比，ECM菌絲養(yǎng)分獲取策略的可塑性和適應(yīng)性更強(qiáng)（圖1B）。本研究為深入理解ECM共生的高寒針葉林地下養(yǎng)分維持機(jī)制及其對環(huán)境變化的適應(yīng)性提供了新的見解。
圖 1 氮沉降下根系/外延菌絲養(yǎng)分礦化與覓食策略的權(quán)衡變化
研究成果近期以“Extraradical hyphae exhibit more plastic nutrient-acquisition strategies than roots under nitrogen enrichment in ectomycorrhiza-dominated forests”為題發(fā)表在全球變化生態(tài)學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Global Change Biology (2023)上。該論文第一作者為中科院成都生物研究所特別研究助理朱曉敏博士（現(xiàn)中科院華南植物園副研究員），通訊作者為尹華軍研究員和美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校張子良博士。此外，西澳大學(xué)Hans Lambers教授、中科院華南植物園劉占鋒研究員等也參與了部分工作。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院“西部之光”交叉團(tuán)隊項目、四川省自然科學(xué)基金等項目的聯(lián)合資助。
本論文與研究團(tuán)隊前期另一成果“More soil organic carbon is sequestered through the mycelium pathway than through the root pathway under nitrogen enrichment in an alpine forest”（Zhu et al., 2022, GCB），共同賦予了ECM菌絲在調(diào)控高寒森林土壤C-養(yǎng)分循環(huán)中作用與功能的新認(rèn)識，并充分強(qiáng)調(diào)了未來應(yīng)將菌絲功能及其生態(tài)重要性納入多變環(huán)境下高寒森林結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定地下維持機(jī)制研究理論體系之中。