《Global Ecology and Conservation》：Aboveground herbivory differentially regulates belowground bacterial communities and soil functions in an invasive weed
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入侵豚草（Ambrosia artemisiifolia）的成功定殖与地上和地下相互作用密切相关。本研究调查了专食性甲虫（Ophraella communa）和广食性蛾（Spodoptera litura）在不同食叶强度（轻、重）和恢复时间（第1、10、20天
入侵豚草（Ambrosia artemisiifolia）的成功定殖与地上和地下相互作用密切相关。本研究调查了专食性甲虫（Ophraella communa）和广食性蛾（Spodoptera litura）在不同食叶强度（轻、重）和恢复时间（第1、10、20天）下的食叶作用如何影响该植物的地下生态系统。结果显示，S. litura食叶作用显著增加了土壤速效钾（AK）和总磷（TP），以及碳循环和氮循环酶活性，形成了养分富集的根际环境。相反，O. communa食叶作用主要促进土壤有机碳（SOC）积累，酶促效应较弱。S. litura食叶作用富集了耐营养细菌（如绿弯菌门Chloroflexi），并伴随着根际群落组装向确定性过程转变，而O. communa食叶作用促进了有机物分解细菌（如变形菌门Proteobacteria）和随机性组装。网络分析显示，轻食叶在第10天增强了细菌相互作用，形成了更复杂的协同网络。在重食叶下，竞争最初增加（更多负相关），但到第20天转变为高协同（正相关主导），可能支持植物恢复。Mantel检验表明，在O. communa食叶作用下，根际和土体土壤细菌群落分别与速效磷（AP）和土壤含水量（SMC）显著相关。在S. litura食叶作用下，仅土体土壤细菌与SMC、电导率（EC）和蔗糖酶（S-SC）活性显著相关。本研究为专食性和广食性昆虫可能差异调控“植物-土壤-微生物”系统以影响地下生态过程提供了机制见解，为优化入侵植物的生物防治策略提供了理论基础。
入侵植物豚草（Ambrosia artemisiifolia）的全球扩散与地上-地下生态交互密切相关，但其地下细菌群落如何响应不同植食性昆虫的取食尚不清楚。已有研究多聚焦于真菌（如丛枝菌根真菌AMF），而细菌作为功能最多样的根际微生物群，其动态变化和功能适应性在植物应对昆虫取食中的角色缺乏探索。此外，专食性昆虫（如豚草条纹叶甲Ophraella communa）与广食性昆虫（如斜纹夜蛾Spodoptera litura）可能诱导植物不同的系统响应，从而差异调控根际微环境，但具体机制不明。为此，研究人员以豚草为对象，设置不同食叶强度（轻、重）和恢复时间（第1、10、20天），对比分析两种昆虫取食对根际和土体土壤细菌群落、土壤理化性质及酶活性的影响。该研究发表在《Global Ecology and Conservation》，揭示了昆虫取食特异性通过调控植物生理与根系分泌物，进而影响地下生态过程的机制，为入侵植物生物防治策略优化提供了理论依据。
研究人员所用的关键技术方法包括：温室盆栽实验（样本来自中国农业科学院廊坊基地和海南三亚基地），设置5个处理（无食叶对照NH、O. communa轻/重食叶、S. litura轻/重食叶），每个处理6个重复，共90盆。采用高通量测序（16S rRNA基因V3-V4区，Illumina NovaSeq 6000平台）分析细菌群落，测定土壤理化性质（SMC、pH、EC、SOC、AN、AP、AK、TN、TP）和酶活性（S-ACPT、S-β-GC、S-ACP、S-SC、S-UE）。通过PCoA、PERMANOVA、βNTI和RCbray推断群落组装过程，基于Spearman相关构建共现网络，运用Mantel test关联环境因子。
研究结果如下：
**3.1 Effects of herbivorous insect feeding on soil physicochemical characteristics**：通过土壤理化性质测定，发现S. litura食叶显著增加土壤AK和TP，且随时间持续升高；O. communa重食叶（OC-HH）在第10天和第20天显著增加SOC。AP在S. litura处理下始终高于其他处理，而O. communa处理下AP下降更快。土壤含水量（SMC）在所有处理中随恢复时间显著下降。
**3.2 Effects of herbivorous insect feeding on soil enzyme activity**：通过酶活性测定，S. litura重食叶（SL-HH）显著提高S-ACPT和S-β-GC活性，其中S-ACPT在第20天较对照升高约261.54%；O. communa重食叶则抑制S-β-GC活性。S-SC活性在OC-HH处理第1天升高，SL-HH处理降低。
**3.3.1 Effects of herbivorous insect feeding on bacterial diversity and composition**：通过16S测序、LEfSe和随机森林分析，发现根际细菌多样性受昆虫类型和恢复时间交互影响。SL-HH在第1天增加Shannon指数，OC-LH在第10天降低丰富度和多样性。S. litura处理降低酸杆菌门（Acidobacteriota）丰度，增加绿弯菌门（Chloroflexi）；O. communa处理增加绿弯菌门和放线菌门（Actinobacteriota），降低变形菌门（Proteobacteria）。
**3.3.2 Effects of herbivorous insect feeding on bacterial structure**：通过βNTI和共现网络分析，发现S. litura处理驱动根际细菌群落以确定性过程（同质选择）为主，O. communa处理以随机性过程为主。网络分析显示，轻食叶在第10天增强细菌互作（平均度最高），正相关主导；重食叶初期负相关增加，第20天转为正相关主导。土体土壤中，重食叶初期网络聚集系数高，后期正相关比例上升。
**3.3.3 Correlation analysis between soil physicochemical properties and bacterial community**：通过Mantel test和相关性分析，发现O. communa处理下根际细菌与AP显著相关，土体细菌与SMC显著相关；S. litura处理下仅土体细菌与SMC、EC和S-SC显著相关。特定细菌类群如绿弯菌门与SMC和AP负相关，放线菌门与S-ACPT、S-β-GC、S-SC正相关。
讨论部分指出，两种昆虫取食通过诱导植物不同的系统信号（如茉莉酸与水杨酸途径）改变根系分泌物组成，进而差异调控土壤理化性质和酶活性。S. litura作为广食性昆虫，造成严重机械损伤，可能促进根系分泌有机酸，增加AK和TP；O. communa专食性取食则可能增加脂肪酸分泌，促进SOC积累。细菌群落组装差异反映了环境过滤强度不同：S. litura取食形成的养分富集环境施加强选择压力，驱动确定性过程；O. communa取食创造相对均质环境，利于随机过程。网络互作模式表明，轻食叶通过增强共生关系支持植物恢复，重食叶初期竞争加剧后转为协同，可能有助于植物后期补偿生长。关键环境驱动因子（AP、SMC、EC、S-SC）的差异体现了昆虫特异性调控。
研究结论部分翻译如下：总之，本研究揭示了专食性昆虫O. communa和广食性昆虫S. litura对豚草地生态系统的差异效应。S. litura食叶作用通过诱导植物强烈的系统防御反应，显著增加土壤速效钾（AK）、总磷（TP）以及β-葡萄糖苷酶（S-β-GC）和蔗糖酶（S-SC）活性，形成养分富集的根际环境；其取食似乎通过确定性过程（同质选择）驱动根际细菌群落组装。O. communa食叶作用效应更为温和，主要表现为增加土壤有机碳（SOC）积累，根际细菌群落组装以随机性过程主导。无论昆虫类型，轻食叶在恢复中期（第10天）显著增强细菌种间相互作用，形成更复杂的协作网络；重食叶初期菌群间竞争增加（负相关比例升高），但到后期（第20天）关系转为高协同（正相关主导），可能支持植物恢复。关键环境驱动因子具有昆虫特异性：在O. communa食叶作用下，根际和土体土壤细菌群落分别与速效磷（AP）和土壤含水量（SMC）显著相关；在S. litura食叶作用下，土体土壤细菌群落与SMC、电导率（EC）和蔗糖酶活性显著耦合。特定细菌类群（如绿弯菌门Chloroflexi与SMC和AP负相关；放线菌门Actinobacteriota与S-ACPT、S-β-GC、S-SC正相关）对环境变化表现出特异性响应。该研究表明，植食性昆虫类型可能通过差异调控植物生理和根系分泌物，特异性影响土壤环境变化和细菌群落组装，从而影响地下生态过程。
