《European Journal of Soil Biology》：Contrasting strategies of two
Camellia oleifera cultivars in shaping arbuscular mycorrhizal fungi communities under different phosphorus forms
编辑推荐：
油茶不同品种（低磷敏感CL3与低磷耐受CL40）与磷形态（可溶无机P、难溶无机P、有机P）互作对丛枝菌根真菌群落结构及功能的影响研究。通过高通量测序发现可溶无机P显著促进植物生长但抑制AMF多样性，难溶无机P和有机P提高菌群复杂度。CL3在低磷下AMF多样性更高且依赖性强，CL40通过增强土壤P活化维持复杂菌群。核心菌属为Glomus和Paraglomus，其与植物生长及土壤养分显著关联。研究为油茶品种选育和磷肥优化管理提供理论依据。
黄旭轩|尤欣|亚当·弗鲁|吴飞|张林萍|刘新平|邢家平
江西省农业大学生物保护生物学重点实验室，南昌，330045，中国
摘要
磷（P）的有效性调节着丛枝菌根真菌（AMF）的共生关系，但不同形式的磷（可溶性、不可溶性、有机磷）以及宿主植物基因型对AMF群落的影响尚未得到充分研究。我们使用了具有不同磷利用效率的Camellia oleifera品种（低磷敏感型CL3和低磷耐受型CL40），来探讨磷的形式和品种特性如何影响AMF群落及其与植物生长和土壤养分的关联。结果表明，可溶性无机磷（SP）能够最大化植物高度和生物量，但会抑制AMF的多样性并简化共现网络；相反，不可溶性无机磷（IP）则能提高AMF的定殖率并稳定微生物相互作用。在磷限制条件下，低磷敏感型CL3的Chao1指数更高，表明其具有更强的磷吸收补偿能力，而CL40则表现出更强的土壤磷激活作用，并维持了复杂的AMF网络。Glomus和Paraglomus被确定为C. oleifera根际AMF网络中的核心类群。RDA和Mantel分析显示，植物生长和根系特征的变异与AMF特性（尤其是定殖率和核心类群Glomus、Paraglomus）相关，并且与土壤养分密切相关，SP处理降低了菌根依赖性，使关联向Paraglomus倾斜。这些发现为优化C. oleifera的生产和维持土壤健康提供了有针对性的品种选择和磷管理策略。
引言
磷（P）是植物生长发育所需的大量营养元素，它调控着光合作用、呼吸作用和繁殖等关键生理过程[1]。先前的研究表明，磷缺乏会抑制根系发育并减少作物生物量积累[2]。尽管土壤总磷含量看似充足，但由于根际可溶性无机磷酸盐（Pi）的有限可用性，全球30-40%的农田仍存在有效磷缺乏问题，从而限制了作物产量[2,3]。随着对粮食生产和更高作物产量的需求增加，预计农田中的磷投入量也将上升[4]。全球农业用磷量已从1961年的约5 Tg P yr?1增加到2013年的18 Tg P yr?1，超过了估计的6-12 Tg P yr?1的地球承载能力，并预计到2050年将达到22-27 Tg P yr?1[5,6]。
丛枝菌根真菌（AMF）是一类重要的共生土壤微生物，与大多数陆地植物（包括主要农作物）形成共生关系[7]。AMF通过增强宿主植物对水和养分的吸收[8]、减少温室气体排放[9]以及提高植物对非生物胁迫的耐受性[10]，在生态系统功能中发挥重要作用。在磷限制条件下，AMF被广泛认为能够改善植物的磷营养状况，但其作用机制尚未完全阐明[11]。越来越多的证据表明，AMF介导的磷吸收通常涉及间接过程，包括与菌根辅助细菌（MHB）的相互作用，而不仅仅是AMF自身的直接溶解作用[12]。研究表明，磷肥施用会抑制AMF共生，从而限制AMF对作物营养和健康的潜在益处[13,14]。基于654项田间试验的综合分析，Ma等人[15]发现，随着土壤中可利用磷含量的增加，AMF的多样性和丰度趋于下降。重要的是，不同形式的磷（如可溶性无机磷、不可溶性无机磷和有机磷）在溶解度、释放动态和生物有效性方面存在显著差异，这些差异可能影响AMF群落的响应。通常认为，缓释或低溶解度的磷源对AMF群落的干扰较小[16]。例如，Gryndler等人[17]发现，无机磷肥的施用会降低AMF的定殖率，而有机磷的施用则会增加AMF的定殖率。类似的，最近的一项元分析表明，有机肥料能提高AMF的生物量，而矿物磷肥对AMF丰富度的负面影响更大[18]。这种差异可能是由于无机磷的快速矿化和即时可用性导致土壤磷含量升高，从而抑制了AMF的定殖[16]。
同一物种内的基因型差异可能导致AMF共生的不同表现，这一方面仍知之甚少。例如，鹰嘴豆品种对AMF接种的反应存在显著差异[19]，加拿大草原的一项田间研究显示32个小麦品种之间的AMF群落也有明显差异[58]。同样，Ver?ulien?等人[20]报告称，在欧洲不同土壤气候条件下，冬小麦品种的根系AMF定殖情况存在一致差异，这突显了基因型和环境对菌根关联的影响。这些差异表明，特定品种的养分吸收策略可能影响AMF群落的组成。有趣的是，育种历史也可能影响菌根的兼容性。一项针对27种栽培作物及其野生近缘种的研究表明，无论磷是否充足，野生祖先始终能从AMF共生中获益，而栽培作物仅在磷限制条件下才能获得显著效益[21]。与此一致的是，具有不同磷利用效率的小麦品种在低磷条件下对AMF接种的生长和磷吸收反应不同，低效率品种表现出更强的菌根依赖性[22]。这些发现表明，品种间的磷利用策略差异会影响AMF的依赖性和群落多样性。
Camellia oleifera（山茶科）是一种具有全球重要价值的木本油料作物[23]。在其主要种植区域，磷（P）缺乏会显著限制植物的生长和生产力[24]。为了解决这一问题，已经培育出了低磷耐受型C. oleifera品种，这些品种具有更高的磷利用效率[25]。虽然已知AMF能增强磷的吸收[26]，但对于不同磷利用效率的C. oleifera品种根际AMF群落的差异了解甚少。在本研究中，我们提出以下假设：（1）低磷敏感型品种可能拥有更高的AMF多样性；（2）AMF群落组成受不同磷形式的影响；（3）AMF多样性可能同时影响植物性状和土壤性质。
植物材料与生长条件
本研究调查了两种具有不同磷适应策略的C. oleifera品种：CL3（低磷敏感型基因型）和CL40（低磷耐受型基因型），这是通过初步筛选试验确定的[25]。这些品种于2022年3月进行嫁接繁殖，并在营养丰富的容器基质中适应生长直至2023年4月。之后选择生长均匀的植株移植到江西省农业大学的控制环境温室中（28°45′N, 115°50′E），南昌
植物生长性状与养分
磷处理显著影响了所有植物生长性状和养分参数（图S1；表S1）。具体来说，添加磷显著提高了C. oleifera的植株高度、根长、根体积扩张、养分积累和生物量产生，其中SP处理的效果最为明显。品种处理对所有测量参数均具有显著影响，除了叶片和根系氮含量。CL40品种在植株高度、生物量和磷含量方面表现更优
讨论
在本研究中，我们利用高通量测序技术研究了不同磷形式和C. oleifera品种对AMF群落多样性和结构的影响。总体而言，可溶性无机磷（SP）最有效地促进了植物生长，而有机磷（OP）和不可溶性磷（IP）则促进了AMF多样性和更复杂的微生物网络。低磷敏感型品种CL3支持更高的AMF ASV丰富度，而CL40则表现出更强的根际磷活化作用
结论
不同形式的磷和C. oleifera基因型共同调节了植物性状、土壤磷激活和根际AMF群落。SP提供了最大的即时生长效益，而不可溶性无机磷和有机磷则增强了土壤微生态系统的稳定性。低磷敏感型品种CL3通过招募更多样化和宿主选择的AMF群落来补偿有限的磷利用效率，而CL40在低磷条件下保持了更高的土壤磷激活作用和更复杂的AMF网络
CRediT作者贡献声明
黄旭轩：撰写——原始草稿，概念构思。尤欣：撰写——审阅与编辑。亚当·弗鲁：撰写——审阅与编辑。吴飞：撰写——审阅与编辑，数据分析。张林萍：项目管理。刘新平：数据可视化，实验设计。邢家平：数据可视化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（32260377）、江西省自然科学基金（20242BAB25388）以及江西省研究生创新专项基金（YC2024-B119）的支持。
