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为探究宿主多样性梯度对叶际真菌群落(包括附生和内生真菌)的影响,研究人员开展树生物多样性实验。结果发现树物种丰富度影响整体叶际真菌群落,而非仅内生真菌;多种因素影响真菌群落组成。该研究为相关领域提供重要参考。
在神秘的植物世界里,树叶就像一个个小小的 “生态岛屿”,为微生物提供了独特的生存环境,这个环境被称为叶际(phyllosphere)。叶际真菌作为其中的重要成员,分为附生真菌(epiphytic fungi)和内生真菌(endophytic fungi)。附生真菌生长在叶片表面,有些可能会像 “小怪兽” 一样,穿透叶片细胞,抢夺植物的营养,影响植物的生长;而内生真菌则居住在叶片内部,它们有的是植物的 “好朋友”,帮助植物抵抗外界的压力,有的则比较 “狡猾”,在一定条件下会变成病原体。
然而,目前关于宿主多样性对叶际真菌群落的影响,尤其是对无症状内生真菌的研究还比较少。以往的研究方法也存在一些缺陷,比如基于培养的方法无法培养大多数内生真菌,高通量测序又可能检测到非存活的真菌孢子或死亡病原体的 DNA。而且,很少有研究利用叶表面灭菌处理来区分附生真菌和内生真菌进行对比分析。在这样的背景下,为了深入了解叶际真菌群落的奥秘,来自德国亥姆霍兹环境研究中心 - UFZ(Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ)的研究人员开展了一项重要研究。
研究人员利用 MyDiv 实验,通过操纵树物种丰富度和样地菌根类型,研究了整个叶际(非灭菌叶片表面)、内生真菌区室(灭菌叶片表面)和附生真菌区室(叶际排除内生真菌)的真菌群落如何受到树多样性和树菌根类型的影响。研究结果发表在《Fungal Ecology》上,为我们揭示了许多重要信息。
在研究方法上,研究人员从 MyDiv 实验地采集树叶样本。该实验地位于德国中部,2015 年建立了 80 个样地,种植了 10 种树木,涵盖不同的菌根类型和物种丰富度梯度。采集样本时,研究人员从特定的树物种四重奏(TSQ)的交互区域,在不同高度采集叶片,一部分进行叶表面灭菌处理,一部分作为对照。之后对样本进行 DNA 提取、扩增子文库制备和测序,利用 DADA2 工作流程处理数据,并进行统计分析。
研究结果方面:
- 树多样性和局部邻域对真菌丰富度的影响:树物种丰富度对叶际真菌丰富度有显著正向影响,如对叶际的子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)等都有促进作用,对共生营养型(symbiotrophs)、致病 - 腐生 - 共生营养型(patho-sapro-symbiotrophs)和附生真菌的丰富度也有积极影响。但对内生真菌丰富度影响不明显,仅未确定门水平的 ASVs 与树物种丰富度呈正相关。在局部邻域效应方面,只有有限的证据表明存在溢出效应,未检测到稀释效应。
- 叶表面灭菌的影响:叶表面灭菌显著降低了真菌丰富度,不同树种对灭菌的反应不同。而且,在更丰富多样的样地中,叶际与内生真菌的比例更高。
- 真菌群落分析:基于距离的主坐标分析(dbPCoA)显示,灭菌和未灭菌样本聚类明显不同,表明内生真菌和叶际真菌群落有效分离。同时,树物种身份、处理(灭菌与否)及其相互作用对真菌群落组成有显著影响。
- 菌根类型和菌根类型混合物的影响:宿主树的菌根类型和样地菌根类型的混合物对叶际真菌群落有一定影响。在叶际和附生真菌中,菌根类型和菌根多样性对真菌群落组成有显著影响;在内生真菌中,只有宿主树的菌根类型有显著影响。
研究结论和讨论部分表明,叶表面灭菌是区分叶际、内生和附生真菌群落的有效方法,支持了研究的第一个假设。第二个假设部分得到证实,宿主物种是真菌丰富度和群落组成的关键驱动因素,但邻域多样性仅影响叶际和部分附生真菌的丰富度。第三个假设也得到支持,树菌根类型和菌根类型的混合影响叶片真菌群落组成。不过,研究也存在一些局限性,如难以区分物种身份效应和真正的菌根混合效应,未来需要更明确的实验设计来解决这些问题。
总的来说,这项研究为我们深入了解叶际真菌群落与树多样性、邻域效应以及菌根类型之间的关系提供了重要依据,有助于我们进一步探索植物与真菌之间复杂的相互作用,为相关领域的研究开辟了新的道路。