叶部真菌内生菌和常见的菌根网络共同影响着多共生草本-豆科植物系统中的氮循环动态

多共生植物群落中联合共生网络与叶面内生菌对氮素转移的调控机制研究。通过温室三室微宇宙实验，利用15N自然丰度技术，揭示丛枝菌根真菌（AMF）形成的联合共生网络（CMN）与内生菌互作如何影响豆科植物宿主与非宿主牧草的氮素分配。结果表明：高内生菌（Epichlo? occultans）状态的多年生黑麦草通过CMN连接显著促进自身生长并抑制邻近牧草的氮吸收，而低内生菌状态则依赖CMN实现土壤氮吸收。CMN的物理连接状态会改变内生菌对氮素分配的调控方向，形成 facilitation（促进）到 competition（竞争）的动态平衡。

　　

摘要

背景与目的

在多共生植物群落中，地下和地上植物共生体之间的相互作用会改变宿主植物及其他共存植物的养分获取方式，但不同途径的相对重要性仍不明确。我们的研究旨在探讨常见的菌根网络（CMNs）如何调节叶内菌和丛枝菌根真菌（AMF）对氮（N）动态及植物间相互作用的影响，特别是在一种多共生草-豆科植物系统中。

方法

我们使用三室微宇宙模型进行了温室实验。中央室种植了Trifolium repens；外侧一个室种植了非内生菌草Bromus catharticus，另一个室则种植了Lolium multiflorum（其Epichlo? occultans感染程度分别为高和低）。40微米的网状结构允许菌根网络之间的连接，同时防止根系直接接触。我们利用¹⁵N自然丰度技术评估了L. multiflorum中的内生菌状态及其与菌根网络的连接方式如何影响邻近植物的固定氮转移和土壤氮吸收。

结果

固定氮向草类的转移取决于L. multiflorum的内生菌状态及其与菌根网络的连接情况。内生菌增强了向宿主的氮转移，但限制了向邻近植物的氮转移。Bromus catharticus仅在与其内生菌感染程度较低的邻近植物与菌根网络断开连接时才能获得固定氮转移。内生菌感染程度较低的L. multiflorum更依赖菌根网络来获取土壤中的氮。生长情况也与这些动态一致：在低内生菌感染状态下，菌根网络连接增强了两种草类的生物量；而在高内生菌感染状态下，L. multiflorum的生物量优于Bromus catharticus。

结论

叶内菌与菌根网络通过相互作用调节氮的动态及共存草类之间的竞争平衡。内生菌调控氮的分配，使植物间的相互作用从促进转变为竞争，尤其是在植物仍通过菌根网络相连的情况下。