光与微生物共生之间的相互作用在塑造植物经济光谱策略中的作用

《Microbial Ecology》：The Interplay of Light and Microbial Symbiosis in Shaping Plant Economic Spectrum Strategies

　　

摘要

豆科植物与根瘤菌的共生关系是氮循环和植物生长发育的关键驱动力，但它们在促进植物物种沿着“植物经济谱”（Plant Economic Spectrum，简称PES）不同策略方面的作用仍 lacks足够的了解。我们进行了一项野外实验，研究了四种豆科植物在光照和遮荫条件下的表现，同时考虑了是否接种根瘤菌的影响，以评估植物的存活率、生物量积累、根瘤形成、氮素吸收情况以及同位素特征，并分析了微生物群落多样性和植被组成的变化。结果表明，接种根瘤菌显著提高了所有物种的存活率、生长速度和氮素积累量，尤其是在光照条件下，这说明微生物共生有利于植物采取积极的资源获取策略。相比之下，遮荫环境则有利于提高植物的存活率和根部资源分配，但会抑制其生长、根瘤形成和氮素固定能力，这反映了植物采取更为保守的资源利用策略。不同物种的具体反应显示出它们在PES中的不同定位：Trifolium repens L.在光照条件下表现出较强的资源获取能力，而Coronilla juncea L.在两种条件下均表现出较差的存活率和生长状况，这突显了物种的系统发育身份与资源可得性之间的相互作用。此外，δ1?N和%Ndfa值的分析证实接种根瘤菌提高了氮素固定效率，而微生物多样性分析表明接种植物改变了土壤中的细菌群落结构，这表明共生关系与土壤微生物群之间存在相互影响。这些发现支持了两个主要假设：(i) 根瘤菌接种通过提高资源获取和生长效率促进了积极的生产策略；(ii) 光照条件作为非生物因素，调节了植物在PES连续体上的位置。总体而言，我们的研究提供了新的证据，表明微生物相互作用和资源可获得性共同决定了豆科植物在PES中的策略选择。

豆科植物与根瘤菌的共生关系是氮循环和植物生长发育的关键驱动力，但它们在促进植物物种沿着“植物经济谱”（PES）不同策略方面的作用仍缺乏足够的了解。我们进行了一项野外实验，研究了四种豆科植物在光照和遮荫条件下的表现，同时考虑了是否接种根瘤菌的影响，以评估植物的存活率、生物量积累、根瘤形成、氮素吸收情况以及同位素特征，并分析了微生物群落多样性和植被组成的变化。结果表明，接种根瘤菌显著提高了所有物种的存活率、生长速度和氮素积累量，尤其是在光照条件下，这说明微生物共生有利于植物采取积极的资源获取策略。相比之下，遮荫环境则有利于提高植物的存活率和根部资源分配，但会抑制其生长、根瘤形成和氮素固定能力，这反映了植物采取更为保守的资源利用策略。不同物种的具体反应显示出它们在PES中的不同定位：Trifolium repens L.在光照条件下表现出较强的资源获取能力，而Coronilla juncea L.在两种条件下均表现出较差的存活率和生长状况，这突显了物种的系统发育身份与资源可得性之间的相互作用。此外，δ1?N和%Ndfa值的分析证实接种根瘤菌提高了氮素固定效率，而微生物多样性分析表明接种植物改变了土壤中的细菌群落结构，这表明共生关系与土壤微生物群之间存在相互影响。这些发现支持了两个主要假设：(i) 根瘤菌接种通过提高资源获取和生长效率促进了积极的生产策略；(ii) 光照条件作为非生物因素，调节了植物在PES连续体上的位置。总体而言，我们的研究提供了新的证据，表明微生物相互作用和资源可获得性共同决定了豆科植物在PES中的策略选择。