根系经济空间与根际微生物的多样性变化密切相关,这种变化是通过根系代谢物介导的途径在退化的草原环境中发生的
《Functional Ecology》:Root economic space is associated with rhizosphere microbial divergence via root metabolite-mediated pathways in degraded grasslands
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时间:2026年05月22日
来源:Functional Ecology 5.1
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摘要
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由于过度放牧、气候变化和人为干扰,全球草地正
摘要
- 由于过度放牧、气候变化和人为干扰,全球草地正在经历严重退化,导致生物多样性和生态系统功能大幅下降。虽然退化会改变土壤性质并破坏植物-微生物互作,但根系经济空间(Root Economic Space, RES)及其相关的根际代谢物如何驱动退化草地中细菌和真菌群落的差异性响应仍不甚明了。阐明这些机制对于制定有效的基于微生物组的恢复策略至关重要。
- 我们采用多组学方法,结合16S rRNA和ITS扩增子测序以及代谢组学分析,研究了内蒙古草原三个样点四种植物的根际微生物组和代谢物。我们测量了与根系协作梯度(特定根长和根直径)及根系保守梯度(根组织密度和根氮含量)相关的根系功能性状,以及关键土壤性质,以探究它们在塑造微生物群落结构和多样性中的作用。
- 细菌群落的结构显著受到宿主植物种类的影响。根系协作梯度通过代谢物介导的途径直接或间接影响细菌多样性,其中根际分泌物组成解释了85%以上的变异,表明植物在退化胁迫下仍能与细菌群落保持紧密关联。相比之下,真菌群落对根际代谢物的响应较弱,其结构主要受退化改变的土壤性质(如pH值、氮含量)调控,这些性质解释了79.72%的变异,根系保守梯度额外贡献了20.14%的变异。网络分析显示,退化条件下细菌的共现模式更为紧密,而真菌网络则具有更高的模块化程度和对环境条件的更高敏感性。
- 这些发现证明了根系经济空间与根际微生物组结构之间的紧密联系。我们的研究提供了一个综合框架,将退化草地中的植物功能性状和根系代谢物与微生物群落联系起来,并提出了通过选择能够促进有益微生物群落的植物物种来提升恢复效果的可能性。
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摘要
- 全球草地因过度放牧、气候变化和人为干扰而严重退化,导致生物多样性和生态系统功能显著下降。尽管退化会改变土壤性质并破坏植物-微生物互作,但在退化草地中,根系经济空间及其相关的根际代谢物如何驱动细菌和真菌群落的差异化响应仍不甚明了。阐明这些机制对于制定基于微生物组的有效恢复策略至关重要。
- 我们采用多组学方法,结合16S rRNA和ITS扩增子测序与代谢组学分析,研究了内蒙古草原三个样点四种植物的根际微生物组和代谢物。同时测量了与根系协作梯度(比根长和根直径)及根系保守梯度(根组织密度和根氮含量)相关的根系功能性状,以及关键的土壤理化性质,以探究它们在塑造微生物群落结构和多样性中的作用。
- 细菌群落的结构主要受宿主植物种类的影响。根系协作梯度通过代谢物介导的途径直接或间接影响细菌多样性,其中根际分泌物组成解释了85%以上的变异,表明植物在退化胁迫下仍能与细菌群落保持紧密关联。相比之下,真菌群落对根际代谢物的响应较弱,其结构主要受退化改变的土壤性质(如pH值、氮含量)调控,这些性质解释了79.72%的变异,根系保守梯度额外贡献了20.14%的变异。网络分析显示,退化条件下细菌的共现模式更为紧密,而真菌网络则具有更高的模块化程度和对环境条件的更高敏感性。
- 这些发现证明了根系经济空间与根际微生物组结构之间的紧密联系。我们的研究提供了一个综合框架,将退化草地中的植物功能性状和根系代谢物与微生物群落联系起来,并提出了通过选择能够促进有益微生物群落的植物物种来提升草地恢复效果的可能性。
数据可用性声明
原始测序数据已存放在NCBI序列读取档案(NCBI Sequence Read Archive, SRA)中,访问号为PRJNA1105764。
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