入侵植物改变了本土林下植物的根部真菌微生物组、生理特性和生物量分配

《Journal of Ecology》：Plant invader alters root fungal microbiome, physiology and biomass allocation in native understory species

　　

摘要

1. 产生新型抗菌化合物的植物入侵者可以改变当地土壤特性和地下微生物群落，包括丛枝菌根 (AM) 真菌和病原真菌。这些变化可能抑制本地植物与 AM 真菌之间至关重要的营养共生关系，从而影响本地植物的资源获取和分配。然而，我们对根系真菌介导的植物资源经济变化如何影响本地植物性状和表现知之甚少，特别是在对不同 AM 真菌依赖程度不同的物种之间。
2. 我们在森林中建立了一个共园实验，将 10 种常见本地草本林下物种（八种菌根物种和两种非菌根物种）的重复移植到之前未被广泛入侵者大蒜芥 (Alliaria petiolata) 入侵的区域。我们在半数样地中播种了 Alliaria，并在实验过程中三次测量本地植物的生理状况和叶片性状。5–6 年后，我们量化了 Alliaria 对土壤养分、根系真菌群落（AM 真菌和病原真菌）以及植物地上和地下生物量的影响。
3. Alliaria 的添加减少了菌根物种根部的定殖率并改变了 AM 真菌群落组成。与 Alliaria 共生的本地物种从 AM 真菌伙伴获得的叶片氮素相对较少，表明植物-AM 真菌共生关系的营养功能受到抑制。Alliaria 的添加还使三个菌根物种的光合能力提高了 83%–215%，总叶面积总体增加了两倍。有趣的是，Alliaria 的添加增加了菌根和非菌根植物的地上生物量，并降低了根冠比。由 Alliaria 驱动的叶面积增加是由 AM 根系真菌微生物组组成的变化所介导的。
4. 综合。总的来说，这些变化表明本地林下植物对 Alliaria 入侵增加了光合功能的投资，这可能是由根系真菌微生物组的变化引起的，这些变化降低了营养功能并增加了碳在植物 - 真菌共生体中的分配。我们的发现从机制上提供了见解，说明像 Alliaria 这样产生新型抗菌化合物的入侵者如何影响本地林下植物，并可能随着时间的推移导致本地物种衰退。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

同行评审

本文的同行评审历史记录可在以下网址获取：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70427。

数据可用性声明

真菌序列已归档于 NIH 序列读取档案 (SRA)，BioProject ID 为 PRJNA1505546。所有其他数据和用于重复分析的代码均在 https://doi.org/10.5281/zenodo.21778357 (Mutz 等，2026)。