树种如何连接大型森林生态系统中的真菌伙伴

在ScienceChinaLifeSciences上发表的一项研究中，一个团队调查了大约500对叶子和土壤样本中高度多样化的真菌群落，这些样本与位于中国东部2,000多公里跨度的山林中的55种树种有关。

“这不是一件容易的工作。我们花了整整两年时间完成实地采样。爬山、寻找树木、收集土壤和树叶等等，”该研究的第一作者杨说。

一开始，Yang和实验室主任HaiyanChu试图比较叶子和土壤中的真菌生物地理模式。此前，在ISME期刊中，他们报告了树木在同一地区土壤真菌群落组成上的重要系统发育印记，强调了植物物种与地下相关真菌群落之间的进化联系。

然而，当涉及多种植物物种和大空间尺度时，叶子中真菌群落的生物地理格局与土壤中观察到的有何不同仍然未知。

在他们最新的论文中，他们发现叶子和土壤之间的真菌丰富度和群落组成存在显着差异;在树木个体水平上，土壤真菌物种数量大约是叶面真菌群落的三倍。植物物种特性和植物系统发育驱动了叶面真菌群落的分布，而土壤真菌的分布则归因于植物系统发育、气候因素和土壤特性的相互作用。

“毫无疑问，树下的土壤真菌群落更为复杂，并受到多种环境因素的影响，而叶子中的真菌群落似乎仅取决于植物宿主的可用性，”Chu说。

跨界生物相互作用，例如植物与其动物传粉者或种子传播者之间的相互作用，是生态学和生物地理学研究领域的一个有吸引力的主题，并导致了早期二分网络理论的发展。专业化、模块化和健壮性是关键的网络拓扑特征。

例如，专业化描述了宿主植物或真菌伙伴在其伙伴或宿主范围内受到限制的程度;模块化描述了网络被构造为不同的内聚节点子组(即模块)的程度，其中模块内的交互密度高于模块间的交互密度。

此外，鲁棒性表示网络在遭受扰动时维持其结构和组织的能力。利用二分网络理论，该团队揭示了地上和地下生境中不一致的植物-真菌网络拓扑结构。

叶子中的植物-真菌网络表现出明显更高的专业化、模块化和稳健性，但与土壤中的网络相比连接性较低。此外，二分网络中的树木/真菌偏好组合和关键物种在地上和地下样本之间存在显着差异。

“在广阔的空间尺度上，这项工作从生物地理驱动力、二分网络特征和网络关键物种等方面展示了地上和地下生境之间不同的植物-真菌组装模式。也许最令人兴奋的是，这些发现提醒我们树木的群落转移由于气候变化或人类活动将以完全不同的方式损害地上和地下森林真菌的多样性，”Chu说。