澳大利亚丛枝菌根真菌群落数据库(AusAMF)：填补南半球生态研究空白的关键资源

这篇综述系统介绍了澳大利亚丛枝菌根真菌(AMF)数据库(AusAMF)的建立与应用。该数据库整合了2011-2023年间610个地理参照点的高通量SSU rRNA基因测序数据，采用标准化土壤储存、DNA提取和测序流程，解决了南半球AMF采样不足的问题。通过关联环境变量如MAT、MAP和土壤pH(CaCl2)，为研究AMF生物地理学、生态系统功能和全球变化响应提供了重要平台。

　　

澳大利亚丛枝菌根真菌群落数据库(AusAMF)的建立与应用

ABSTRACT

丛枝菌根(AM)真菌在植物养分获取、土壤碳动态和生态系统恢复力中起核心作用。澳大利亚作为占全球陆地面积5%却仅占GlobalAMFungi数据库0.8%样本的典型代表，其独特的古老土壤、贫营养景观和高特有植物区系，使得系统研究AM真菌群落具有特殊意义。AusAMF数据库通过整合2011-2023年610个地理参照点的高通量测序数据，采用统一的土壤干燥保存（硅胶储存）、DNA提取（DNeasy Powersoil Pro Kits）和SSU rRNA基因扩增（WANDA-AML2引物）流程，实现了方法学的高度一致性。

Main Types of Variables Contained

数据库包含AM真菌的高通量扩增子序列地理参照分布数据，采用虚拟分类单元(VT)系统（基于MaarjAM数据库）进行分类注释，分辨率达97%相似度。

Spatial Location and Grain

覆盖澳大利亚大陆和塔斯马尼亚岛，空间精度达0.0001-0.1十进制度（约10m-10km），跨越所有主要气候带。

1 Introduction

AM真菌通过获取植物光合同化产物（最高达17%）并反馈磷营养（贡献宿主80%磷需求），在生态系统碳-磷耦合中发挥关键作用。澳大利亚的冈瓦纳古陆渊源使其AM真菌群落可能具有独特的进化轨迹，但现有全球数据库（如GlobalAMFungi）中ITS标记的过度使用会导致多样性评估偏差。AusAMF选择SSU rRNA基因（部分样本补充LSU数据）作为标准标记，通过gDAT流程分析，显著提高了跨研究可比性。

2 Methods

2.1 Soil Sampling

分两个阶段采集：

• 2011-2021年：TERN网络378个点位，表层3cm土壤

• 2022-2023年：新增230个农业/自然生态系统点位，10cm深度混合采样

  所有样本经风干后硅胶保存，温度控制在4-18°C。

2.2 Environmental Variables

整合WorldClim气候数据（1970-2000年均值）和Soil and Landscape Grid土壤参数，包括：

• 气候：MAT（°C）、MAP（mm）、海拔

• 土壤：总氮(%)、总磷(%)、有效磷(Colwell法, mg/kg)、SOC(%)、pH(CaCl₂)

2.3 DNA Extraction and Sequencing

采用Illumina NextSeq 1000平台（2×300bp），平均每个样本获得113,539条质量过滤读长，总计69,258,958条有效序列。

2.4 Bioinformatics

通过gDAT流程进行：

• FLASH合并双端读长（97.18%成功率）

• VSEARCH去嵌合（0.2%嵌合率）

• BLASTN比对MaarjAM数据库（95%读长对齐）

3 Data Description

3.1 Sample Coverage

样本覆盖呈现南纬偏好（对应澳大利亚人口分布），87%位点海拔<500m。温带和草原气候带样本占比最高（占总数42%）。

3.2 Amplicon Sequencing and Database

鉴定出200个VT，隶属9个科：

• 优势科：Glomeraceae（46.4%）

• 稀有科：Pacisporaceae（<0.1%）

  热带样本VT丰富度最高（14.3±1.2），温带最低（8.11±0.46）。

3.3 Database Access

用户可通过www.ausamf.com平台：

• 下载CSV格式的VT丰度矩阵及环境变量

• 交互式地图筛选样本（支持多边形选区）

• 查询序列相似性（基于VT参考序列）

  原始数据存放于NCBI SRA（PRJNA1154677）。

该数据库的创新性体现在：

1. 首个大陆尺度的标准化AM真菌资源库

2. 通过SSU标记解决ITS的技术偏差问题

3. 整合空间环境变量支持生态建模

   未来扩展将重点关注气候变化下的群落动态和宿主-共生体共进化模式。