植物多样性通过增强生态位分化、微生物组的连通性和网络稳定性，促使温带草原上的微生物从广食性菌类向专性菌类转变

《Environmental Microbiome》：Plant diversity induces shifts from microbial generalists to specialist by enhancing niche differentiation, microbiome connectivity, and network stability in a temperate grassland

土壤微生物群落对植物多样性及功能群的响应机制研究。基于德国长期生物多样性实验的土壤样本，利用16S rRNA和ITS测序分析，揭示植物物种丰富度（1-16）、功能群（1-4）及类型（草、豆科等）对细菌真菌群落结构、代谢潜力和网络架构的影响。结果表明高植物多样性促进specialist微生物形成，增强细菌-真菌互作网络连通性，提升有机碳氮储存效率，证实植物多样性通过调控有机碳输入驱动微生物功能与系统韧性的正向关联。

　　

摘要

背景

土壤微生物群是陆地生态系统功能的关键参与者，包括分解作用、土壤有机质形成和养分循环，并在根际与植物发生强烈相互作用。多项研究表明，植物具有改变土壤微生物组组成和功能的潜力（例如通过根系分泌物调节土壤有机质库），这对于维持土壤生态系统的功能至关重要。我们利用德国一项长期生物多样性实验中的土壤样本，通过16S rRNA基因和ITS扩增子测序技术，研究了土壤微生物群落对植物物种丰富度（1-16种）、功能群丰富度（1-4组）以及植物类型（草本植物、豆科植物、小型草本植物和大型草本植物）变化的响应。我们分析了细菌和真菌的群落结构、代谢潜力以及微生物网络架构，以更好地理解土壤微生物组的作用及其与生物多样性和生态系统功能之间的正向关系。

结果

植物多样性导致了微生物群落组成的逐渐变化，同时增加了土壤中的有机碳和氮含量。微生物网络之间的连接性增强，尤其是在细菌和真菌之间。此外，互惠共生和拮抗作用的功能类群（即对植物有益的真菌类群（如内生菌）以及对植物或真菌有害的真菌类群（如病原体和寄生菌）的数量也有所增加。在低植物多样性条件下，关键节点主要由广食性微生物组成；而在高植物多样性条件下，则转变为更专业的微生物群落。值得注意的是，真菌的反应比细菌更强烈，其功能潜力更多地受到植物功能类型的影响，而非物种丰富度。

结论

在低植物多样性条件下，广食性微生物更倾向于利用简单且多样性较低的有机碳来源，从而在可用生态位中占据主导地位。相比之下，较高的植物多样性促进了更多专业性微生物类群的发展，这些微生物可能从更丰富的有机碳化合物中获益，从而拥有更多的生态位。随着网络复杂性的增加，生态系统功能在更多微生物类群之间得到分配，使得微生物组更加稳定，最终实现了更高效的土壤碳和养分循环。我们的研究结果表明，较高的植物多样性能够增强微生物的功能活性，并提高微生物组的韧性，即微生物群在面对环境干扰时维持土壤功能的能力。

图形摘要