亚地中海喀斯特斑块林地中三种树种外生菌根真菌菌丝群落的宿主特异性与气候响应研究

本研究针对亚地中海喀斯特生态系统浅层土壤中树木生存挑战，通过原位网状袋培养技术结合高通量测序，揭示了欧洲黑松(Pinus nigra)、柔毛栎(Quercus pubescens)和欧洲铁木(Ostrya carpinifolia)的菌丝群落构建机制。研究发现70%外生菌根真菌(EcM)可跨树种共享，但群落组成存在显著宿主特异性，且年际气候波动通过影响菌丝产量和探索类型比例重塑群落结构，为理解片段化森林地下生态互作提供了新视角。

　　

在地中海沿岸的喀斯特地区，浅薄的土壤层和频繁的夏季干旱构成了树木生存的严峻挑战。这片被称为"石质荒漠"的生态系统中，树木依靠与真菌的共生关系获取水分和养分，其中外生菌根真菌(Ectomycorrhizal fungi, EcM)形成的菌丝网络可能成为关键的"生命线"。然而，这种地下互作网络如何在宿主树种间建立？气候波动又如何影响这些看不见的"地下盟友"？这些问题的解答对理解脆弱生态系统的稳定性至关重要。

斯洛文尼亚林业研究所森林遗传与生理学系(Department of Forest Genetics and Physiology, Slovenian Forestry Institute)的Tanja Mrak团队联合国际学者，在《Mycorrhiza》发表的研究给出了答案。研究人员选择该地区三种典型树种——本土的柔毛栎(Q. pubescens)、欧洲铁木(O. carpinifolia)和非本土的欧洲黑松(P. nigra)，采用创新的网状袋培养技术结合ITS2高通量测序，连续两年监测菌丝群落动态。通过分析3425个真菌OTU(操作分类单元)和土壤参数，揭示了宿主特异性、空间距离和气候因素的复杂交互作用。

研究团队运用三项关键技术：1) 46μm孔径金属网袋填充酸洗硅砂，选择性捕获菌丝体；2) 双年度重复采样设计(2019-2020 vs 2020-2021)解析气候影响；3) ITS2区域扩增子测序结合CONSTAX2分类算法进行群落分析。样本来自9个200m²样地(每种树种3个)，共处理486个网袋，通过视觉分级和分子技术量化菌丝产量与组成。

【菌丝产量呈现宿主特异性气候响应】
研究发现菌丝产量存在显著的年际差异：在降水更均匀的2021年，Q. pubescens和P. nigra的菌丝产量分别增加199%和171%，而O. carpinifolia却下降64%。这种分化反映了树种对水分利用策略的差异，O. carpinifolia作为石灰岩干垒墙上的先锋树种，可能已进化出更独立的资源获取机制。

【群落组成揭示宿主筛选效应】
尽管70% EcM真菌OTU可在三树种间共享，但群落结构差异显著。Q. pubescens的菌丝群落年际稳定，以Tomentella(短距离探索型)为优势属；P. nigra则富集Amphinema和Suillus(中长距离探索型)，且EcM丰富度最低(19.04±1.10 OTU)，印证了非本土树种"真菌伴侣"的局限性。空间分析显示，相距较近的P. nigra与O. carpinifolia样地群落相似性更高，说明菌丝传播存在地理限制。

【土壤参数塑造微环境差异】
冗余分析表明，土壤特性解释21.46%的群落变异。O. carpinifolia样地的高pH(7.8)、有机碳(14.6%)和钙含量形成独特微环境，与其余树种明显分离。交换性镁(Mg)和钾(K)则是区分P. nigra群落的关键因子，可能与针叶林特殊的凋落物化学性质相关。

【探索类型分布反映生态策略】
菌丝功能分析发现重要规律：Q. pubescens和O. carpinifolia主要招募短距离探索型(SD)真菌(占比51.06%)，而P. nigra依赖中长距离类型(MD/LD)。这种分化与根系形态相关——针叶树较粗的根毛需要菌丝延伸更远获取资源，但需付出更高碳成本。年际比较显示，多雨年份长距离探索型比例增加23%，证实气候对菌丝功能的调控作用。

这项研究首次系统揭示了亚地中海喀斯特林地中菌丝群落的构建规则，其价值体现在三方面：1) 证实宿主筛选是菌丝群落组装的首要驱动力，但空间邻近性可部分克服宿主限制；2) 阐明非本土针叶树因"真菌伴侣"匮乏导致的生态弱势，为森林恢复提供指导；3) 建立菌丝探索类型与气候波动的响应关系，助力预测气候变化下的地下互作演变。特别值得注意的是，Tomentella等广宿主真菌的普遍存在，暗示着喀斯特斑块林地中潜在的地下"互联网"，这种隐秘联系可能是维持生态系统韧性的关键。研究采用的网状袋-分子联合策略，也为土壤真菌功能研究提供了方法学范式。