《Microbial Ecology》：Patterns and Drivers of Plant Arbuscular Mycorrhizal Traits Across a Pedo-Climatic Gradient in Mediterranean Agroecosystems Under Desertification Risk
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本研究针对地中海地区荒漠化威胁下植被退化与土壤肥力下降问题，通过分析20种植物从枝菌根真菌（AMF）的定殖频率、强度、丛枝丰度及孢子密度等性状，揭示了植物生活型（如隐芽植物、地面芽植物等）、植被覆盖类型及土壤有机碳（SOC）、氮（TN）等因子对AMF性状的调控作用。结果表明，木本植被覆盖下AMF丛枝丰度与孢子密度显著高于草本植被，且土壤-气候因子的效应存在显著区域异质性。该研究为荒漠化监测与生态修复提供了关键指标，强调需结合地域特异性制定管理策略。
荒漠化是全球性生态威胁，导致植被覆盖减少、土壤肥力衰退，尤其在地中海等干旱脆弱区域更为严峻。面对这一挑战，从枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF）作为植物与真菌最普遍的共生体系，能够增强植物抗逆性、促进养分吸收，并助力土壤碳固存，因而被视为对抗荒漠化的潜在生态杠杆。然而，当前对地中海区域植物AMF性状的整体格局及其驱动因素仍缺乏系统研究，限制了其在生态恢复实践中的应用。
为填补这一空白，由Rafael Silveira Bueno、Valentina Catania等组成的国际研究团队在《Microbial Ecology》发表论文，以意大利（西西里岛及兰佩杜萨）、西班牙（埃斯特雷马杜拉）和葡萄牙（阿连特茹）等10个荒漠化高风险区的农业生态系统为研究对象，采集20种代表性植物的根际样本，系统量化AMF定殖频率（Frequency）、定殖强度（Intensity）、丛枝丰度（Arbuscule abundance）和孢子密度（Spore density）四项关键性状，并结合植被覆盖类型、植物生活型（按Raunkier系统分类）、土壤理化性质（SOC、TN、pH、CEC等）及气候数据（温度、降水），探究AMF性状的多尺度驱动机制。
研究发现，所有植物均呈现高频率的AMF定殖（平均96%），表明该地区植物普遍依赖AMF共生。木本植被（树木、灌木）覆盖下的丛枝丰度与孢子密度显著高于草本植被，凸显木本植物在维持AMF功能中的核心作用。不同生活型植物中，地面芽植物（Hemicryptophytes）的丛枝丰度与孢子密度最高，而多年生木本植物（Phanerophytes）的定殖强度低于一年生植物（Therophytes），反映生活史策略对共生投资的差异。区域对比显示，气候更干热的兰佩杜萨AMF性状水平最低，而西西里与西班牙站点性状相近，提示气候极端性对AMF的抑制作用。土壤因子中，SOC与TN对AMF性状的影响方向因区域而异：在全球模型中SOC正向促进定殖强度，但负向影响丛枝丰度与孢子密度；TN则呈现相反趋势。气候因子里，降水显著正向驱动丛枝丰度与孢子密度，且其与温度的交互作用凸显水热协同对AMF功能的重要性。
研究方法主要包括：1）野外采样与植被分类：在10个站点采集195份植物根际样本，记录植被覆盖类型（乔木、灌木、草本等）；2）AMF性状量化：通过显微染色技术（Phillips-Hayman法）测定根内定殖参数，采用湿筛离心法提取并计数孢子；3）土壤与气候数据分析：测定土壤SOC、TN、pH、CEC等指标，结合ERA5-Land数据集提取温度、降水数据；4）统计分析：运用广义线性混合模型（GLMM）和主成分分析（PCA）评估因子效应及区域差异。
AMF定殖频率、强度与丰度格局
所有物种均被AMF定殖，其中11种为首次报道其菌根共生状态。定殖频率高达96%（±9.06），定殖强度平均54.4%（±18.5），丛枝丰度平均22.7%（±21.6），孢子密度平均70.3（±56.2）孢子/克土壤。定殖强度与丛枝丰度、孢子密度呈显著正相关，丛枝丰度与孢子密度高度同步变化（附图S2），表明养分子交换与繁殖投入的功能关联。
植被覆盖与生活型的影响
植被覆盖类型虽未影响定殖频率与强度，但木本与灌木覆盖下的丛枝丰度与孢子密度显著高于草本植被（图2）。生活型分析显示，地面芽植物（如Reichardia gaditana、Lygeum spartum）的丛枝丰度与孢子密度最高，而隐芽植物（Chamaephytes）虽定殖强度高，但丛枝与孢子水平最低（图3）。多年生木本植物（Phanerophytes）的定殖强度低于一年生植物，揭示短期生长期植物可能更依赖AMF共生。
区域变异与气候土壤驱动
AMF性状在四个区域间差异显著（图4），兰佩杜萨因干热气候呈现最低值。PCA分析（图5）显示站点间环境梯度重叠，但AMF响应格局无清晰地理规律。土壤因子中，SOC和TN的效应方向在区域尺度上反转（表2）：在西西里，SOC正向促进定殖强度与丛枝丰度；在西班牙则呈负相关。气候模型中，降水普遍正向驱动丛枝丰度与孢子密度，且与温度存在显著正交互作用（表3），说明水热协同提升AMF繁殖与养分交换能力。
研究结论强调，AMF性状受植被结构、植物生活型与土壤-气候因子的共同调控，且其驱动机制具有强烈的区域依赖性。木本植被的维持、地面芽植物的管理可能对增强AMF功能、缓解荒漠化至关重要。该成果为构建基于AMF的荒漠化监测指标体系提供了科学依据，同时警示在生态修复中需避免“一刀切”策略，应结合地域环境特征优化措施。未来研究可整合分子技术解析AMF群落组成，进一步揭示功能性状背后的生态机制。
