基于温度驱动的菌丝生长的非线性建模揭示了多核和双核立枯丝核菌分离株之间不同的热生态位

《ACS Agricultural Science & Technology》：Nonlinear Modeling of Temperature-Driven Mycelial Growth Reveals Divergent Thermal Niches in Multinucleate and Binucleate Rhizoctonia Isolates

温度影响真菌生长和致病性，但传统多项式模型可能导致生物学不合理的临界温度估算。本研究系统比较了11种非线性回归模型，分析17株Rhizoctonia（11株双核BN型，6株多核MN型）的菌丝生长温度动态，结合拟合优度（调整R2、RMSE、SE）和信息论指标（AICc、Akaike权重），发现非对称模型（如分段和韦伯模型）更有效。BN型菌株具有较广的耐温范围（基温5.43-13.86℃，最适19.42-31.03℃），表现为机会主义者；而MN型菌株偏好较高温度（基温7.18-15.47℃，最适24.70-28.39℃），反映其专性致病特性。模型选择策略为生态生理研究及气候适应性病害预测提供工具。

　　

温度从根本上决定了真菌的生长和致病潜力，然而传统的多项式方法往往会产生生物学上不切实际的温度估计值。准确的热性能表征对于疾病风险预测以及阐明Rhizoctonia属（一种具有重大经济和生态意义的土壤传播病原体）的生态适应性至关重要。我们对11种非线性回归模型进行了系统比较，以描述17个分离株的菌丝生长动态，这些分离株包括11种双核（BN）Rhizoctonia和6种多核（MN）R. solani融合群（AGs）。我们采用了一种多标准方法来评估模型性能，该方法结合了拟合优度统计量（调整后的R2、RMSE、SE）和信息论度量（AICc、Akaike权重ωi）。没有一种模型被证明是普遍最优的。然而，在捕捉非线性热响应方面，非对称模型始终优于对称模型。使用最佳拟合模型进行的热特性分析揭示了不同的生态策略：双核Rhizoctonia分离株表现出广泛的热耐受范围（基础温度Tb：5.43–13.86°C；最适温度Topt：19.42–31.03°C），表明它们具有广泛的适应性；相反，多核R. solani分离株表现出对较高温度的偏好（Tb：7.18–15.47°C；Topt：24.70–28.39°C），反映了它们高度专化的致病表型。自助法重采样（n = 1,000）确认了所有温度参数的统计显著性（p < 10^-9），其中最适温度的精确度最高（中位SE = 0.28°C）。我们的研究结果强调了基于生物学的非线性模型的价值——特别是分段模型和Weibull模型——在解析Rhizoctonia属的热生长动力学方面的作用。我们提出的多标准模型选择策略在生态生理学研究中具有广泛的应用性，并有助于制定适应气候的疾病预测和综合管理方法。