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【科技日報】亞熱帶森林生物多樣性維持“密碼”破譯

2019-10-09 科技日报 陆成宽
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  森林生物多样性有着怎样的维持机制?来自中國科學院植物研究所的马克平研究团队首次结合亚热带森林幼苗更新动态监测数据、高通量测序技术和邻居效应模型,揭示了不同功能型土壤真菌驱动亚热带森林群落多样性的作用方式,提出了外生菌根真菌与病原真菌互作过程影响植物生存的物种共存新理论。相关研究成果近日在线发表于《科学》杂志。

  論文第一作者、中國科學院植物研究所助理研究员陈磊告诉科技日报记者,现在绝大多数物种共存理论都是基于热带森林提出的,但是亚热带和热带的森林有着非常显著的差别,“我们认为亚热带森林多样性的形成和维持机制和热带不一样”,不同于热带森林主要由丛枝菌根植物构成,亚热带森林主要由丛枝菌根植物和外生菌根植物共同构成。

  研究團隊前期通過對亞熱帶森林群落長期動態監測發現,植物同種密度制約能夠通過種內個體相互限制,爲異種個體提供生存空間,進而促進群落植物物種共存。但是,植物同種個體間相互作用模式,以及同種密度制約的形成機制並不清楚。

  研究人員經過10年的努力,系統監測了浙江省開化縣古田山亞熱帶24公頃森林動態監測樣地內超過100個物種,25000多株木本植物幼苗。選取了34個物種,320個植物個體,利用高通量測序技術測定了植物根際土壤真菌群落組成。“土壤真菌一般都與植物的根發生相互作用,根際是他們發生相互作用最重要的場所,爲了揭示真菌和植物的相互作用關系,我們測定了植物根際土壤真菌的組成。”陳磊說。在此基礎上,對群落內植物種內相互作用強度和植物累積不同功能型土壤真菌速度的種間差異進行了定量評估。

  分析結果顯示,植物累積病原真菌和外生菌根真菌的速度在物種間存在顯著差異,並呈顯著負相關。同時,植物累積病原真菌和外生菌根真菌的速度決定了植物種內相互作用強度:易被病原真菌侵染的物種往往受到較強的種內負相互作用,而能夠較快與外生菌根真菌形成共生關系的物種較不易受到種內負相互作用的影響。

  此外,基于鄰居效應模型開展的研究表明,植物菌根類型能夠顯著影響同種植物個體間的相互作用強度,對病原菌抵抗能力較弱的叢枝菌根植物更易受到鄰近同種個體的限制,而能夠與外生菌根形成共生關系的外生菌根植物卻能夠保護周圍異種個體免受同種植物個體的影響。

  該研究首次通過實驗證明了植物種內相互作用強度是由有害的病原真菌和有益的菌根真菌相互作用共同決定的,顛覆了基于病原菌—植物種內相互作用的經典群落多樣性維持理論,爲建立亞熱帶森林生態系統修複理論、技術集成和示範提供了重要的科學基礎。

  (原载于《科技日报》 2019-10-09 04版)

打印 責任編輯:侯茜

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