树种菌根类型与根系性状对根际微生物网络复杂性的影响 植物生态学报    2025, 49 (4): 573-584.   DOI: 10.17521/cjpe.2024.0001

图5 不同菌根类型树种根际微生物群落复杂性(平均值±标准误)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。Am, 色木槭; AT, 青楷槭; BP, 白桦; EA, 卫矛; FM, 水曲柳; JM, 胡桃楸; LG, 落叶松; PA, 黄檗; PD, 山杨; PK, 红松; QM, 蒙古栎; UD, 春榆。不同小写字母代表不同树种间差异显著(p < 0.05); *代表混合效应模型中菌根类型效应显著(p < 0.05)。

正文中引用本图/表的段落

根际细菌序列主要有: 变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和疣微菌门(Verrucomicrobiota); 真菌序列主要有: 子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、罗兹菌门(Rozellomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)。在根际细菌群落中, EcM树种拟杆菌门的丰度显著高于AM树种(图2A); 在根际真菌群落中, AM树种罗兹菌门的丰度显著高于EcM树种(图2B)。两类菌根树种根际微生物的丰富度、Shannon多样性指数和Chao1多样性指数均无显著差异(图3)。在网络分析中, AM树种根际微生物网络的点、边、平均度、平均路径长度(708、3 069、8.67、1.14)均低于EcM树种(777、4 767、12.26、3.85), 平均聚类系数和模块化程度(0.96、0.91)高于EcM树种(0.63、0.65) (图4), 群落凝聚力方面, EcM根际细菌群落的负凝聚力显著高于AM树种(图5B), 真菌群落凝聚力无显著差异(图5C、5D), 总体而言, EcM树种的根际微生物网络更复杂。

不同菌根类型树种根际细菌网络复杂性(负凝聚力)差异显著(图5B)。以往研究发现, 树种菌根类型是温带和北方森林中土壤微生物群落多样性的影响因子(Bahram et al., 2020; Singavarapu et al., 2022), 但目前菌根类型对微生物网络性质影响尚不清楚。Tanunchai等(2023)对9种温带树种凋落叶原位分解的研究发现, 参与EcM树种凋落物分解的微生物群落负相关连接占比高于AM树种凋落物。本研究中EcM树种根际细菌群落负凝聚力与复杂性较高, 该结果与上述研究一致。树木菌根类型可能通过以下途径影响细菌网络复杂性: 首先, EcM树种根际拟杆菌门的相对丰度显著高于AM树种(图5B), 且拟杆菌门的相对丰度与细菌网络复杂性显著正相关(表2), 说明拟杆菌门相对丰度差异在一定程度上引起不同菌根类型树种根际细菌群落负凝聚力与复杂性的变异; 其次, 两类菌根树种养分获取策略的差异也可能引起细菌网络复杂性的变化, AM树种较EcM树种形成更多细根, EcM树种较AM树种能生产更多菌根菌丝(Chen et al., 2016), 这意味着AM树种可能更多通过细根作用于根际细菌群落, 而EcM树种更丰富的菌根菌丝为细菌提供了多样的栖息地(Brzostek et al., 2015; Brabcová et al., 2016), 这将增强细菌群落多样性与复杂性的联系。本研究中AM树种的细菌负凝聚力与比根长显著正相关, EcM树种的细菌负凝聚力与根系性状无显著相关性, 但与细菌Shannon指数显著负相关的结果(表2)佐证了这一观点。

本文的其它图/表

• 表1 采集树种的胸径状况(平均值±标准误)
  
• 图1 12个树种的根系性状及菌根类型效应(平均值±标准误)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。Am, 色木槭; AT, 青楷槭; BP, 白桦; EA, 卫矛; FM, 水曲柳; JM, 胡桃楸; LG, 落叶松; PA, 黄檗; PD, 山杨; PK, 红松; QM, 蒙古栎; UD, 春榆。不同小写字母代表不同树种间差异显著(p < 0.05)。括号内的百分数为不同菌根树种的变异系数; *代表混合效应模型中菌根类型效应的显著性水平: **, p < 0.01; ***, p < 0.001。
  
• 图2 不同菌根类型树种根际微生物群落组成(平均值±标准误)。*代表菌根类型间相对丰度差异显著(p < 0.05)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。
  
• 图3 不同菌根类型树种根际微生物群落多样性(平均值±标准误)。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。Am, 色木槭; AT, 青楷槭; BP, 白桦; EA, 卫矛; FM, 水曲柳; JM, 胡桃楸; LG, 落叶松; PA, 黄檗; PD, 山杨; PK, 红松; QM, 蒙古栎; UD, 春榆。不同小写字母代表不同树种间差异显著(p < 0.05)。
  
• 图4 不同菌根类型树种根际微生物网络。点的大小代表微生物类群度的大小。AM, 丛枝菌根; EcM, 外生菌根。
  
• 表2 不同菌根类型树种根际微生物多样性、群落复杂性与根系性状的联系