树木与邻近草本植物的丛枝菌根真菌群落：土壤环境下的异同探秘

为探究树木与邻近草本植物的丛枝菌根真菌（AMF）群落相似性，研究发现其受土壤理化条件影响，对理解植物 - 土壤 - AMF 互作有重要意义。

　　在神秘的森林地下世界，植物的根系并非孤立存在，而是与各类微生物紧密相连，其中丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）尤为特殊。它能与植物根系形成共生关系，帮助植物吸收养分，在森林生态系统中扮演着关键角色。

以往研究虽揭示了 AMF 在植物间构建网络、促进营养交换的现象，但对于森林中树木与邻近草本植物的 AMF 群落相似性，却知之甚少。目前仅对树 - 树、草 - 草组合有部分研究，树 - 草组合的相关信息严重缺乏。此外，像日本柳杉（Cryptomeria japonica）和及己（Chloranthus serratus）这类植物，前者的 AMF 群落虽被广泛研究，但与邻近草本植物的关联无人问津，后者的 AMF 群落更是近乎空白。

为填补这些知识空白，来自东京大学（University of Tokyo）和三重大学（Mie University）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Mycorrhiza》杂志上，为我们理解森林生态系统中植物与真菌的关系提供了新视角。

研究人员在日本埼玉县的一片日本柳杉人工林里，精心挑选了 4 个微位点（microsites，MSs）。在每个微位点，他们随机选取 5 棵日本柳杉，采集其基根和周围土壤，同时挖掘每棵树下紧邻的及己草本植物，获取完整根系。

为了分析样本中的 AMF 群落，研究人员运用了多种先进技术。首先是 DNA 提取技术，从样本中提取出 AMF 的 DNA；接着采用聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）对特定基因片段进行扩增；然后借助 Illumina MiSeq 二代测序技术，对扩增后的产物进行高通量测序；最后通过生物信息学和系统发育分析，确定 AMF 的分类和群落组成。

研究结果丰富而有趣。在土壤理化性质方面，除了电导率（EC），其他性质如 pH 值、总碳（TC）、总氮（TN）和碳氮比（C/N）在不同微位点间差异显著。比如，MS1 的 pH 值与其他微位点明显不同，同一地形剖面的微位点间总碳和总氮差异不显著，但与相反剖面的微位点相比则差异显著。

在测序结果上，研究人员共获得 1,150,017 条扩增子序列，经过筛选和聚类，最终确定了 683 个 AMF 的操作分类单元（Operational Taxonomic Units，OTUs）。从日本柳杉和及己的根系中分别检测到 670 和 679 个 AMF OTUs，其中 17 个主要 OTUs 在两种植物根系中均存在。

进一步分析发现，微位点显著影响 AMF 群落的 OTU 丰富度和香农指数（Shannon index），但宿主植物种类对 OTU 丰富度的影响不显著。在不同微位点，日本柳杉和及己的 AMF 群落相似性有所不同，在 MS2 和 MS4 差异显著，在 MS1 和 MS5 则不显著。

通过冗余分析（Redundancy Analysis，RDA），研究人员发现 AMF 群落与环境变量间存在显著线性关系。土壤的 C/N、海拔、总碳、pH 值和总氮对 AMF 群落的分布影响显著，尤其是 5 种 AMF（属于 Dominikia、Microkamienskia、Septoglomus 和 Glomus 属）受这些因素影响最大。

此外，研究还发现 4 种优势 AMF（OR740684、OR740685、OR740686 和 OR740687）在 17 对宿主植物根系中同时大量存在，这表明两种植物可能共享相同的 AMF 物种，为后续研究它们之间的营养流动提供了方向。

综合研究结果和讨论，研究人员部分验证了假设，即日本柳杉和及己生长相邻时，其 AMF 群落相似性在空间上存在差异，主要由根系中优势 AMF 的微位点特异性分布所解释。优势属 Dominikia、Microkamienskia 和 Rhizophagus 大量定殖在相邻的日本柳杉和及己根系中，为营养交换研究提供了重要线索。

这项研究不仅首次揭示了及己的 AMF 群落特征，还为森林生态系统中植物 - 土壤 - AMF 互作的研究提供了关键数据，对深入理解森林生态系统的功能和稳定性具有重要意义，为后续研究植物间营养交换机制、AMF 群落动态变化等方面奠定了坚实基础。