在森林生態系統中,外生菌根(ECM)真菌普遍與植物根系共生以幫助宿主植物獲取土壤養分和水分,作為交換,植物會分配光合產物到外生菌根菌絲(extensive extrametrical mycelium, EEM)以滿足其生長和功能發揮。研究表明EEM的生長依賴于宿主植物碳分配,現存EEM生物量也與菌根真菌菌絲類型、菌絲周轉和產出密切相關。然而,關于EEM生物量、產出和周轉率是否受樹種和ECM 真菌群落組成的影響仍未可知。
基于此,中國科學院成都生物研究所抗逆植物適應與篩選研究團隊博士生謝路路(已畢業)在尹春英研究員的指導下,以西南亞高山四種優勢樹種:云杉(常綠針葉)、落葉松(落葉針葉)、高山櫟(常綠闊葉)和紅樺(落葉闊葉)為研究對象,通過菌絲袋填埋和取樣,分析菌絲生物量、產出和周轉,并結合ECM群落組成(探索類型),探究外延菌絲特征和ECM真菌群落組成隨樹種的變化規律及二者之間的關系。主要研究結果:1)ECM真菌群落組成在針葉和闊葉、常綠和落葉樹種間存在差異:中-長探索類型菌根在常綠、闊葉樹種占優勢,而短距離和接觸型菌根真菌類型在落葉、針葉樹種占優勢;2)EEM生物量在細根生物量的占比約10%,且樹種間無顯著差異,細根生物量越大,EEM生物量越大;3)外生菌根菌絲探索類型影響著菌絲產量和周轉率:與其他樹種相比,高山櫟表現出較高的細根生物量、菌絲生物量及產出,ECM群落組成以周轉快的接觸-短探索型為主;而云杉的菌絲生物量和產出最低,以周轉快的中-長探索型為主。該結果證明了ECM 真菌探索類型在估算菌絲生物量、乃至森林碳匯和碳儲存的重要性。
上述研究結果以“Extramatrical mycelial biomass is mediated by fine root mass and ectomycorrhizal fungal community composition across tree species”為題發表在《Science of the Total Environment》。成都生物研究所已畢業博士謝路路為論文第一作者,尹春英研究員為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學基金(No. 32071500)和中國科學院戰略性先導科技專項(No. XDA26010102)等項目聯合資助。
圖1. 不同樹種基于外生菌根群落探索類型和疏水性能的相對豐度和菌絲生物量
圖2. 外生菌根菌絲性狀與根系屬性變量和外生菌根群落組成的關系。
圖3.概念模型:外生菌根菌絲產量與外生菌根探索類型和細根生物量的關系