科研進(jìn)展
西北高原所揭示溫度閾值驅(qū)動(dòng)青藏高原植物內(nèi)生真菌多樣性的生物地理格局
已有的研究表明土壤微生物對(duì)溫度升高的響應(yīng)存在閾值效應(yīng)，當(dāng)環(huán)境溫度跨過(guò)閾值，微生物多樣性和豐度急劇下降。這種非線性響應(yīng)增加了預(yù)測(cè)土壤微生物對(duì)氣候變暖響應(yīng)的難度。然而，植物微生物對(duì)溫度升高的響應(yīng)是否存在閾值效應(yīng)，相關(guān)的研究卻很少。植物微生物在促進(jìn)植物生長(zhǎng)和抵抗生物和非生物脅迫方面具有重要作用。忽視微生物對(duì)植物的促進(jìn)作用，會(huì)低估生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的敏感性。青藏高原是全球氣候變暖的敏感區(qū)，是解決這一問(wèn)題的天然實(shí)驗(yàn)室。植物內(nèi)生菌具有很強(qiáng)的宿主特異性，對(duì)同一物種的研究更有助于揭示植物微生物對(duì)溫度升高的響應(yīng)模式。
中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所的科研人員以青藏高原特有植物山莨菪為研究對(duì)象，沿緯度梯度采集了山莨菪植物根及其根際土壤樣品，測(cè)定了真菌ITS2區(qū)，分析了真菌組成及多樣性。研究發(fā)現(xiàn)，山莨菪根內(nèi)生真菌多樣性地理分布格局受到溫度的非線性控制，且存在多個(gè)影響植物根內(nèi)生真菌α多樣性的溫度閾值，如1.40℃的年平均溫度和-8.26℃的最冷季平均溫度。當(dāng)溫度跨過(guò)閾值時(shí)真菌多樣性將急劇下降，而且該現(xiàn)象在干冷季節(jié)更為敏感。然而，根際土壤真菌與根內(nèi)生真菌不同，根際土壤真菌α多樣性與溫度呈線性關(guān)系。根與根際土壤共有真菌的α多樣性對(duì)溫度升高的響應(yīng)也存在多個(gè)溫度閾值。這種不同步性表明溫度可能調(diào)控土壤真菌進(jìn)入根組織定植的過(guò)程。此外，發(fā)現(xiàn)溫度閾值對(duì)根內(nèi)生真菌β多樣性存在顯著影響，當(dāng)溫差跨越2.2℃時(shí)，物種替換急劇減少，物種豐富度差異急劇增加。本研究表明溫度閾值驅(qū)動(dòng)植物內(nèi)生真菌地理學(xué)分布格局，為解析全球變化下宿主-微生物相互作用提供了一個(gè)研究框架。
該成果于2023年5月19日以Temperature thresholds drive the biogeographic pattern of root endophytic fungal diversity in the Qinghai-Tibet Plateau為題在線發(fā)表于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊 Science of the Total Environment（中科院一區(qū)，IF = 10.754）。西北高原所博士研究生王博為本文第一作者，周?chē)?guó)英研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目 (2019YFC0507404)和中國(guó)科學(xué)院-青海省國(guó)家公園聯(lián)合專(zhuān)項(xiàng)（LHZX-2020-09）、（LHZX-2020-11-1）共同資助。
圖1 植物內(nèi)生真菌alpha多樣性對(duì)溫度升高的非線性響應(yīng)
圖2 植物內(nèi)生真菌beta多樣性對(duì)溫度升高的非線性響應(yīng)
