华中农业大学卢新民教授课题组提出植物-土壤微生物相互作用研究新模式

　　

2023年6月26，华中农业大学卢新民教授课题组在《Journal of ecology》杂志在线发表了题为“Leaf litter presence in the non-growing season prolongs plant-soil feedback of living plants ”的研究论文。该文首次提出三阶段植物-土壤反馈作用研究新模式，并采用我国常见42种本土和外来植物开展实验，揭示了叶片凋落物在植物-土壤互作中发挥的重要作用。

土壤微生物如何通过植物-土壤反馈（PSFs）作用调控种间相互作用、促进物种共存或入侵是当下生态学研究的一个热点问题。理论上，植物可以通过根际分泌物（生长季）和凋落物分解（非生长季）依次调节土壤生物群落（例如真菌和细菌群落），从而影响后期生长于同一土壤的植物。然而现有研究多数采用两阶段实验（土壤驯化和反馈两阶段），忽视了植物凋落物于非生长季对土壤微生物的影响。鉴于此，课题组首次提出了三阶段模式，即植物生长驯化-凋落物分解驯化-反馈等阶段的研究模式（图1a）。

（a）植物如何在生长季节（活体植物，调节阶段I）通过根际分泌物和在非生长季节（调节阶段II）通过叶凋落物输入依次影响土壤生物群，及其对后发生植株的反馈作用

（b） 本研究的两阶段植物-土壤反馈（PSF）实验设计。

采用新的研究模式，课题组选用42种中国常见的本土和外来物种开展实验研究（图1b）。结果发现经过一个生长季植物显著改变了土壤真菌群落结构。但经过一个非生长季（冬季）后，在没有叶片凋落物存在时土壤真菌结构显著改变。然而，在叶片凋落物存在时，土壤真菌结构变化幅度显著降低。此外，第二个生长季种植于存有叶片凋落物的驯化土壤时植株适合度显著降低。驯化植物来源（外来或本土）对土壤真菌群落结构和PSFs存在较弱的影响。这些结果表明叶片凋落物延长了同种活体植物的土壤真菌遗留效应，可能抑制后期发生异种植株生长。研究结果对于深入理解植物微生物互作在物种共存和外来植物入侵的作用具有重要意义。

课题组博士生何一凡为论文第一作者，卢新民教授为论文通讯作者，荷兰瓦格林根大学Rutger A. Wilschut博士参与了文章撰写，已毕业研究生贾兵兵、韦春强博士及研究生范丰岩等也参与了该项研究。该研究得到科技部“十四五”重大项目、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。