氣候變暖導(dǎo)致的土壤微生物群落變化已經(jīng)引起生態(tài)學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，我們并不清楚由不同植物根系分泌物介導(dǎo)形成的宿主特異性的微生物群落是否對(duì)升溫存在一致性的響應(yīng)模式。
鑒于此，中國科學(xué)院成都生物研究所利用根系分泌物原位收集裝置，采集川西亞高山森林3種常見植物（云杉、花楸、莢蒾）的根系分泌物，設(shè)計(jì)6個(gè)分泌物處理（3個(gè)單一植物分泌物+2個(gè)混合植物分泌物+1個(gè)對(duì)照）于室內(nèi)3個(gè)溫度條件（15 ℃、20 ℃、25 ℃）開展土壤添加實(shí)驗(yàn)，并采用高通量測(cè)序獲取不同處理土壤的細(xì)菌、真菌和原生生物群落信息，評(píng)價(jià)土壤微生物對(duì)根系分泌物和溫度的響應(yīng)特征。研究發(fā)現(xiàn)：（1）相比根系分泌物，溫度對(duì)土壤微生物alpha多樣性的影響更大，其中細(xì)菌多樣性隨溫度升高而降低，原生生物多樣性隨溫度升高而增加，真菌多樣性則對(duì)溫度相對(duì)不敏感（圖1）；（2）根系分泌物和溫度共同決定了微生物的群落組成，但兩者對(duì)微生物群落變異的解釋程度在原核和真核微生物之間不同（圖2）；（3）微生物網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫度和根系分泌物存在不同的適應(yīng)機(jī)制，溫度通過增加網(wǎng)絡(luò)連通性使其對(duì)環(huán)境更具反應(yīng)性，根系分泌物則簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)以降低其對(duì)環(huán)境的敏感性（圖3）；（4）核心菌群對(duì)溫度和根系分泌物的響應(yīng)也不同，比如溫度改變網(wǎng)絡(luò)核心菌群的物種類型，根系分泌物則減少網(wǎng)絡(luò)核心菌群的數(shù)量（圖4）。
上述結(jié)果顯示了植物根系分泌物調(diào)控土壤微生物對(duì)溫度響應(yīng)的重要作用，并強(qiáng)調(diào)了在未來氣候變化研究中納入其他環(huán)境變量的必要性。相關(guān)研究結(jié)果于2024年7月16日以“Differential responses of soil bacteria,fungi and protists to root exudates and temperature”為題，在線發(fā)表于生物學(xué)1區(qū)期刊《Microbiological Research》（https://doi.org/10.1016/j.micres.2024.127829）。論文第一作者為成都生物研究所特別研究助理方楷（現(xiàn)在大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院工作），通訊作者為劉慶研究員和寇涌蘋副研究員。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（41930645，31971637，2171550，2201529）、四川省自然科學(xué)基金（2022NSFSC1777，24NSFSC2583）和中國科學(xué)院青促會(huì)項(xiàng)目（2021371）的聯(lián)合資助。
圖1 溫度和根系分泌物調(diào)控土壤細(xì)菌（A,B）、真菌（C,D）和原生生物（E,F）的多樣性
圖2 溫度和根系分泌物調(diào)控土壤細(xì)菌（A-C）、真菌（D-F）和原生生物（G-I）的群落組成
圖3 微生物網(wǎng)絡(luò)對(duì)不同溫度和根系分泌物處理的響應(yīng)
圖4 溫度和根系分泌物對(duì)網(wǎng)絡(luò)核心菌群的影響