《Microbiology Spectrum》：Study on geographic differentiation and environment-host synergistic assembly mechanism of root-associated fungal communities in Paphiopedilum purpuratum
编辑推荐：
本研究通过高通量测序揭示了濒危兰花紫纹兜兰（Paphiopedilum purpuratum）根际真菌群落的地理分异规律，发现经度等环境因子驱动群落结构分异，44.05%根系真菌来源于土壤且宿主具有选择性富集特性。研究首次阐明根系内生真菌以随机性生态漂变（ecological drift）为主导，而根际土壤真菌以确定性扩散限制（dispersal limitation）为主的区室化组装机制，其共生网络呈现高连接性与稳定性，为濒危兰科植物的原位保育提供了微生物生态学理论依据。
研究背景与意义
兰科植物与真菌的共生关系是影响其生存繁衍的关键因素，而紫纹兜兰作为濒危旗舰物种，其根际真菌群落的多样性模式与组装机制尚未系统解析。本研究通过ITS2高通量测序技术，首次在广东、福建8个地理种群中开展了根际真菌群落组成、多样性来源及组装过程的综合解析，为揭示环境-宿主协同作用下的微生物生态机制提供新视角。
群落组成与地理分异特征
在门水平上，子囊菌门（Ascomycota）为根系真菌优势类群，但核心分类群在科、属水平呈现显著地理分异。α多样性分析显示种群间香农指数（Shannon）、辛普森指数（Simpson）和 Chao1 指数存在显著差异，如GDCZ种群香农指数显著高于GDSZ，GDMM种群物种丰富度显著高于GDHZ。主成分分析（PCA）进一步证实群落结构存在明显地理隔离，其中FJYX种群分离度最高。
环境因子的驱动作用
基于距离的冗余分析（dbRDA）表明环境变量解释46.9%的群落变异，经度成为最强驱动因子。变异分配分析（VPA）显示非生物因子独立贡献30.52%的变异，显著高于生物因子。随机森林模型识别出太阳辐射（solar radiation）和降水（precipitation）为关键环境筛选因子，其通过调节土壤温湿度、养分有效性等直接塑造真菌群落格局。
核心真菌类群的功能分化
通过持久性（persistent）和关键种（keystone）双筛选策略，发现355个持久存在OTUs以赫刺孢霉科（Herpotrichiellaceae）和丛赤壳科（Nectriaceae）为主，功能以内生真菌为主；而373个关键种OTUs中兰科菌根真菌（OMF）显著富集，尤其在FJYX种群。网络分析显示关键种OTUs具有更高的模块内连接度，印证了宿主通过分子对话精准富集共生真菌的机制。
真菌招募途径与群落组装机制
SourceTracker分析表明44.05%根系真菌来源于土壤，但宿主通过根系分泌物主动筛选富集235个OTUs，其中49.61%为未知营养类型真菌。β最近分类单元指数（βNTI）分析揭示根系真菌以随机性生态漂变主导（7个种群），而根际土壤真菌以确定性扩散限制为主（6个种群）。中性模型拟合度（R2=0.286）进一步支持根系群落组装中宿主筛选与随机过程的协同作用。
共生网络的拓扑结构与稳定性
兰科菌根真菌（OMF）网络较其他根际土壤真菌（ORSF）网络具有更高连接密度和鲁棒性，节点移除模拟显示其全局效率（global efficiency）和特征向量中心性（eigenvector centrality）下降更缓。地理种群间网络复杂度分化明显：GDHY和GDCZ形成高复杂度网络，GDZS和FJYX则呈现低连接度特征，暗示生境破碎化可能导致微生物互作网络退化。
结论与保育启示
本研究系统阐明了紫纹兜兰根际真菌群落的地理分异受环境因子主导，宿主通过选择性招募与随机生态过程协同调控群落组装。其稳定的共生网络结构为濒危兰花的原位保育提供了理论依据，未来应重点保护高复杂度网络种群生境，并通过微生物群落重构助力种群恢复。
