本地植物微生物驱动入侵种紫茎泽兰的微生物群落组装与生长促进机制

《Journal of Plant Ecology》:Microbes from local plants drive microbial assemble and promote plant growth of the invader Ageratina adenophora

【字体: 时间:2026年01月28日 来源:Journal of Plant Ecology 3.9

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  本研究针对本地植物微生物如何影响入侵植物生长机制不清的问题,通过分析25种本地植物地上/地下微生物对紫茎泽兰(Ageratina adenophora)的接种实验,发现入侵植物能选择性招募有益微生物(特别是地上微生物),显著改变内生菌群落结构,从而增强其入侵能力。该研究为解析植物入侵的微生物机制提供了新视角。

  
在全球化背景下,生物入侵已成为威胁生态系统稳定的重要因素。其中,紫茎泽兰(Ageratina adenophora)作为典型的入侵植物,在其扩散过程中展现出惊人的适应性。传统研究多关注环境因子和竞争关系对入侵过程的影响,而本地植物微生物群落如何影响入侵植物生长这一关键科学问题始终笼罩在迷雾之中。尤其值得深思的是,为什么同一地区的本地植物反而可能为入侵者提供"帮凶"?这个谜题成为研究者们亟待突破的重点。
为解开这个谜团,研究团队设计了一项精巧的实验。他们从25种系统发育地位各异的本地植物入手,分别采集其地上组织微生物和地下土壤微生物,接种到紫茎泽兰幼苗中,系统观察这些微生物如何影响入侵者的生长及其内生菌群落的构建过程。
研究发现,本地植物的系统发育关系和微生物组成共同塑造了紫茎泽兰幼苗内生菌群落的组装格局。有趣的是,虽然植物亲缘关系和理化特性本身不能直接解释对入侵者生长的影响,但微生物接种源和紫茎泽兰选择性富集的内生菌却发挥着决定性作用。更令人惊讶的是,地上微生物对紫茎泽兰生长的促进作用显著强于土壤微生物。通过对比分析发现,接种地上组织的幼苗体内有益微生物的相对丰度更高,而有害微生物的比例则明显降低。这一发现颠覆了传统认知中土壤微生物占主导作用的观念。
该研究最引人注目的发现是:紫茎泽兰这种入侵植物具备"选择性招募"能力,能够从本地植物微生物库中精准筛选有益微生物,从而为自身生长创造有利条件。这种巧妙的策略或许正是其成功入侵的重要武器。
关键技术方法包括:选择25种系统发育差异显著的本地植物作为微生物来源;分别采集地上组织微生物和地下土壤微生物进行接种;通过内生菌群落分析技术(包括高通量测序)评估微生物组成变化;利用系统发育分析方法评估植物亲缘关系的影响;采用统计学方法分析微生物群落与植物生长的关联性。
微生物群落组装机制
研究显示,本地植物的系统发育地位和微生物群落组成共同决定了紫茎泽兰内生菌群落的构建。通过微生物接种实验证实,不同来源的微生物会显著改变入侵植物的内生菌组成。
地上与地下微生物效应差异
地上微生物比土壤微生物更能促进紫茎泽兰生长。接种地上组织的幼苗含有更多有益微生物和更少有害微生物,这表明地上微生物在入侵过程中扮演着特殊角色。
选择性招募策略
紫茎泽兰能够从本地植物微生物群中选择性富集特定内生菌,这种选择性招募能力使其能够利用本地资源促进自身生长,这是其成功入侵的关键机制。
本研究揭示了入侵植物通过选择性招募本地植物微生物促进自身生长的新机制,特别是发现了地上微生物比土壤微生物更具促进作用的规律。这一发现不仅深化了对植物-微生物互作在生物入侵中作用的理解,也为入侵生物的防控提供了新思路——针对性地调控微生物群落可能成为控制入侵物种的新策略。该研究发表于《Journal of Plant Ecology》,为入侵生态学研究开辟了微生物视角的新途径。
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