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土壤生态学团队在土壤和植物微生物组研究中取得重要进展

发布者:钟小剑 发布时间:2021-01-10 浏览次数:10


植物微生物是陆地生态系统生物多样性的重要组成部分,在植物养分吸收、生长发育、抗病抗逆和维持健康等方面发挥重要作用。近来,福建师范大学土壤生态学研究团队在土壤-植物微生物组相互作用方面取得重要进展,相关成果发表于土壤学和微生物学经典期刊Soil Biology & BiochemistryEnvironmental Microbiology

细菌和真菌是植物微生物组的重要组成部分。大量细菌和真菌栖息在植物表面、内部及其周围环境,通过植物-微生物相互作用直接或间接地影响植物微生物结构和生态服务功能。基于不同农田管理措施长期定位试验,基于高通量测序等手段研究了高粱叶际、根系、根际土和非根际土中细菌和真菌的群落结构及其对不同农田管理措施的响应。结果表明,不同农田管理措施显著影响植物微生物组中细菌和真菌的群落结构,对土壤微生物群落的影响更为显著,对叶际和根内微生物群落影响相对较小。农田管理措施会通过影响土壤微生物多样性显著影响作物的性状表现(如作物产量和蛋白质含量),土壤微生物组具有预测作物产量的潜能(图1)。上结果以“Microbial communities in crop phyllosphere and root endosphere are more resistant than soil microbiota to fertilization为题发表于Soil Biology & Biochemistry期刊。

1农田管理措施对植物微生物组的影响和微生物与作物性状的关系:(A)农田管理措施对植物微生物组的影响;(B)随机森林模型识别不同农田管理措施中有潜力预测作物产量和蛋白质含量的土壤微生物类群;(C)结构方程模型评估根际土和非根际土微生物群落多样性、土壤理化性质和施肥处理对作物产量和蛋白质含量的影响。


除细菌和真菌外,原生生物也是植物微生物组的重要组成部分,通过食物网的交互关系影响生物地球化学循环过程。通过对上述长期定位实验进一步分析,发现连续八年的农田管理措施对植物微生物组中原生生物多样性和群落组成无显著影响,但能显著地改变原生生物中的捕食者和寄生生物等功能类群。此外,方差分解分析和结构方程模型的结果显示捕食者和寄生生物可能会通过食物网相互关系直接或间接影响与植物相关的细菌和真菌群落。这一发现为利用原生生物调控植物微生物组,进而影响植物性状表现提供了新的视角(图2)。以上结果以“Fertilization alters protistan consumers and parasites in crop-associated microbiomes为题发表于Environmental Microbiology期刊

2原生生物对农田管理措施的响应及其与细菌、真菌和土壤理化性质的关系:(A)原生生物不同功能类群相对丰度对农田管理措施的响应;(B)结构方程模型评估农田管理措施、植物生态位、土壤理化性质和细菌、真菌、原生生物组成之间的关系。


土壤生态学团队2019级博士生孙安琪为第一作者,胡行伟研究员为通讯作者。团队贺纪正教授、郑勇研究员和林永新副研究员参与了本项工作。以上研究得到了国家自然科学基金项目(No. 31901291)的资助


文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071720304090

文章链接:https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1462-2920.15385