热胁迫下真菌菌丝竞争时的碳分配变化：解析棕色与白色腐朽真菌的生态博弈

为探究温度对棕色、白色腐朽真菌竞争的影响，研究人员以 Neolentinus 和 Trichaptum 为对象，测量热胁迫下其碳分配变化。结果发现热胁迫改变了二者碳分配模式，竞争优势从相持变为 Neolentinus 占优。这有助于理解真菌在生态系统中的作用。

　　在神秘的森林深处，树木死亡后逐渐腐朽，这一过程中，真菌扮演着至关重要的角色。其中，担子菌纲的棕色腐朽真菌和白色腐朽真菌对死木的分解，是全球碳循环的关键环节。然而，目前对于这两类真菌在不同环境条件下的竞争机制，科学家们还知之甚少。随着全球气候变暖，温度变化对真菌的影响愈发显著，了解棕色和白色腐朽真菌在热胁迫下的竞争情况变得迫在眉睫。因为这不仅关乎森林生态系统中碳的固定与释放，还能为预测气候变化对生态系统的影响提供关键依据。

在此背景下，国外研究人员开展了一项针对热胁迫下真菌菌丝竞争时碳分配变化的研究，相关成果发表在《Fungal Ecology》杂志上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，设置了不同温度（30°C 和 35°C）的全因子实验，将棕色腐朽真菌 Neolentinus suffrutescens 和白色腐朽真菌 Trichaptum abietinum 进行纯培养和共培养。然后，采用多种测量手段，如利用气相色谱系统测量 CO₂排放，通过 ImageJ 软件分析菌丝覆盖面积来确定竞争结果和测量菌丝生物量，运用化学分析方法检测液体培养基中糖、有机酸和多酚的含量，并根据相关公式计算碳利用效率（CUE） 。最后，使用 R 软件进行统计分析，包括 Nemenyi 检验、Wilcoxon 秩和检验以及广义线性混合模型（GLMMs）分析等。

研究结果

1. 营养吸收与代谢产物生成：在整个培养过程中，Neolentinus 吸收的糖量多于 Trichaptum，且温度对糖吸收量无影响。在 30°C 时，不同组合的菌丝生物量存在差异，如 NeoA - NeoA 和 NeoA - NeoB 组合的菌丝生物量大于 TriB - TriB 和 NeoB - TriB 组合。而到了 35°C，多数组合的菌丝生物量下降，组合间差异减小。在代谢产物方面，含 Neolentinus 的组合单位菌丝重量的 CO₂排放更高，热胁迫会增加 CO₂排放。30°C 时，TriA 产生的乳酸多于 NeoA 或 TriB，高温刺激 Neolentinus 相关组合产生更多乳酸，却使 Trichaptum 组合的乳酸产量降低。30°C 时，Trichaptum 产生的乙酸多于 Neolentinus，热胁迫下 Trichaptum 组合的乙酸产量下降，NeoB 的纯培养中乙酸产量略有增加。此外，含 Trichaptum 的组合多酚含量为负，表明多酚净损失，而 Neolentinus 纯培养和种内竞争组合的多酚含量为正。
2. 碳利用效率与碳分配：Trichaptum 组合的 CUE 高于其他组合，热胁迫导致多数组合的 CUE 下降。30°C 时，多数种间组合的观察 CUE 低于预期 CUE，35°C 时二者无显著差异。在碳分配上，涉及 Neolentinus 的组合中，分配到未知部分的碳量比 Trichaptum 组合多。Trichaptum 在纯培养时，30°C 下吸收的碳主要用于菌丝生长、乙酸生产和呼吸作用，而在与其他菌株相互作用或 35°C 时，分配到未知部分的碳比例增加。
3. 竞争结果：30°C 时，Neolentinus 和 Trichaptum 的竞争均为僵局；35°C 时，Neolentinus 的菌丝覆盖率增加，Trichaptum 被 Neolentinus 取代。GLMM 结果显示，乙酸含量与 NeoA 的菌丝覆盖率呈负相关，CO₂排放和乳酸含量与 NeoB 的菌丝覆盖率呈正相关；乳酸含量与 TriA 的菌丝覆盖率呈负相关，乙酸含量与 TriB 的菌丝覆盖率呈正相关。

研究结论与讨论

研究表明，热胁迫显著影响了棕色腐朽真菌和白色腐朽真菌的碳分配模式与竞争结果。在纯培养中，Trichaptum 吸收糖少但碳利用效率高，将更多碳用于菌丝生长；Neolentinus 吸收糖多，却将大量碳用于分泌代谢产物。热胁迫下，所有菌株的 CUE 均降低，但 Neolentinus 通过增加乳酸和乙酸的产生来应对，而 Trichaptum 的乙酸产量下降，表明其对热胁迫更敏感。在竞争中，Trichaptum 在竞争时碳分配到未知部分的比例增加，而 Neolentinus 的碳分配模式变化较小。热胁迫改变了竞争优势，使 Neolentinus 在与 Trichaptum 的竞争中占据上风。

该研究结果与之前在日本南部松树死木中棕色腐朽相对占优的实地观察结果相符，部分支持了棕色腐朽真菌在胁迫条件下更具竞争力的假设。尽管 Neolentinus 在胁迫下生长和 CUE 下降，但它能维持未知代谢产物的产生，这可能是其在胁迫下保持竞争优势的关键。不过，这一特性是否适用于其他棕色腐朽真菌，还需要进一步研究。该研究为理解真菌在生态系统中的功能和全球碳循环提供了重要依据，有助于预测气候变化对森林生态系统碳储存的影响。