揭示苔原植物間細根性狀與根際微生物間的關系（2020.10.4 Plant Biotechnology Journal）

植物-微生物相互作用是植物群落組成和動態(tài)變化的重要驅(qū)動力。根系是植物與土壤相互關聯(lián)的器官，尤其是細根作為吸收水分和養(yǎng)分的關鍵部位，在植物功能與生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過程中由著重要作用。植物通過根系分泌物、相互共生以及確定可供分解者使用的凋落物的數(shù)量和質(zhì)量來影響土壤微生物群落組成，且這些相互作用途徑會影響共生和拮抗土壤微生物的生存和數(shù)量。因此，近年來細根功能性狀關聯(lián)及其變化是根系生物學、植物功能生態(tài)以及生態(tài)系統(tǒng)功能等研究領域的主流科學問題。植物細根越來越多的用于性狀相關研究，植物細根及其功能性狀通過根系分泌物和根凋落物質(zhì)量來影響根際微生物。然而，對它們與根際微生物類群和功能的關系知之甚少。

近日，知名植物學期刊New?Phytologist在線發(fā)表了瑞典大學農(nóng)學院題為“Root?trait–microbial?relationships?across?tundra?plant?species”的研究論文。作者研究了北極苔原區(qū)植物細根性狀與土壤微生物的關系。

北極苔原區(qū)具土壤養(yǎng)分貧瘠的生態(tài)特征，這表明位于該區(qū)域的植物可能比其他養(yǎng)分富裕生態(tài)系統(tǒng)下的植物更依賴于緊密的根系微生物的組合來進行養(yǎng)分循環(huán)。此外，北極苔原生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)常存在的大量細根生物量和根凋落物可能有利于其廣泛的菌根網(wǎng)絡進行吸收的養(yǎng)分。因此，作者選取具有龐大物種庫的亞北極苔原生態(tài)系統(tǒng)中的草地植被進行植物細根與根際微生物間關系的研究。

首先利用土壤微生物群落磷脂脂肪酸（PLFAs）生物標記和高通量測序技術，研究了20種亞北極苔原草地植物的11種優(yōu)良根系性狀與土壤微生物群落組成的關系。結果發(fā)現(xiàn)細根經(jīng)濟譜（fine?root?economics?spectrum）與真菌與細菌的比率呈正相關，而與革蘭氏陽性細菌與革蘭氏陰性細菌比率呈負相關。然而，這一光譜與土壤真菌功能類群的相對豐度無關。然而，叢枝菌根真菌的相對豐度與根部碳含量呈正相關，與每根長的根叉數(shù)呈負相關。

綜合研究結果表明，細根經(jīng)濟譜對于預測更廣泛的土壤微生物類群（即真菌和細菌）非常重要，而單個根系性狀對于預測土壤微生物類群和功能類群可能更為重要。