丛枝菌根真菌对葡萄砧木根内圈的显著影响：土壤类型为关键因素

为探究葡萄园真菌微生物组的影响因素，研究人员分析捷克五产区样本，发现其受多种因素影响，AMF 作用显著。

　　# 葡萄园中的神秘 “伙伴”：丛枝菌根真菌的研究之旅
在葡萄的种植世界里，隐藏着许多不为人知的秘密，其中土壤微生物与葡萄植株之间的关系就是一个充满奥秘的领域。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）作为土壤微生物的重要成员，与葡萄植株形成了特殊的共生关系。AMF 能通过增加根系与土壤的接触面积，帮助葡萄更好地吸收水分和养分，尤其是磷（P）和氮（N），对葡萄的健康生长和产量提升至关重要。同时，它还能增强葡萄对生物和非生物胁迫的耐受性，减少根部病原体的侵害。然而，目前对于葡萄园真菌微生物组的组成和分布，以及 AMF 在其中的作用机制，仍存在许多未知。比如，不同地区的葡萄园真菌微生物组是否存在差异？哪些因素会影响 AMF 在葡萄园中的分布和功能？这些问题一直困扰着科研人员和葡萄种植者。

为了解开这些谜团，来自捷克孟德尔大学（Mendel University in Brno）和西班牙里奥哈葡萄酒与葡萄科学研究所（Instituto de Ciencias de La Vid y del Vino，ICVV）等机构的研究人员展开了一项深入研究。该研究成果发表在《Mycorrhiza》杂志上，为我们揭示了葡萄园真菌微生物组的奥秘。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。首先是样本采集，他们从捷克五个不同葡萄酒产区的葡萄园收集了土壤和葡萄根样本，这些样本涵盖了不同的地理环境和土壤条件。接着进行土壤理化分析，测定土壤的酸碱度、养分含量、阳离子交换容量等多种指标，以了解土壤的基本性质。然后是 DNA 提取和高通量测序，从葡萄根样本中提取 DNA，并构建 ITS 和 LSU 文库进行测序，从而分析真菌微生物组的组成和多样性。最后利用多种生物信息学工具和统计方法对测序数据进行处理和分析，确定不同区域、不同土壤类型下真菌群落的差异以及 AMF 的分布情况。

研究结果

1. 土壤理化性质差异：研究发现，斯洛伐克（Slovácko）产区的土壤与其他产区差异显著。其土壤 pH 值低，磷、锌、锰、铁和腐殖质含量低，阳离子交换容量（CEC）值也低，土壤类型为砂壤土。而其他产区土壤 pH 值较高，除米库洛夫（Mikulov）产区外均偏高，磷和腐殖质含量在多数产区处于适宜水平，锌、锰、铁含量在部分产区较低，CEC 值在米库洛夫产区达到适宜水平。
2. 高通量测序结果
   • 真菌群落组成：在 ITS 文库中，所有产区的真菌群落主要由子囊菌门（Ascomycetes）和担子菌门（Basidiomycetes）组成。但不同产区优势属有所不同，例如在利托梅日采（Litomě?ice）产区是耶氏酵母属（Yarrowia），米库洛夫产区是 Cornuvesica 属等。在 LSU 文库中，所有产区（除斯洛伐克产区因扩增失败未分析）最主要的门是球囊菌门（Glomeromycetes），其中包括 AMF，且不同产区优势属为 Funneliformis 属或根内球囊霉属（Rhizophagus）。
   • 多样性分析：在 ITS 文库中，维特科维采（Velké Pavlovice）产区的 alpha 多样性最高，利托梅日采和米库洛夫产区较低。beta 多样性分析表明，产区对真菌群落多样性影响显著，土壤类型影响不显著，斯洛伐克产区与其他产区差异最大。在 LSU 文库中，维特科维采产区 alpha 多样性最高，且各产区（除斯洛伐克产区）的 alpha 多样性相对更平衡，产区和土壤类型对微生物多样性的影响均不显著。
   • 功能预测：通过 FUNGuild 分析，ITS 文库中不同产区的主要功能类群不同，如利托梅日采产区是未定义腐生菌，米库洛夫产区是植物病原体等。LSU 文库中所有产区的主要功能类群均为丛枝菌根，且占比很高。
   
   
3. AMF 相关发现
   • 引物敏感性：研究证实 LSU 引物对 AMF 的检测比 ITS 引物更敏感。在 ITS 文库中，球囊菌门的占比仅为 0.07% - 5.65%，而在 LSU 文库中，其占比高达 83.74% - 98.71%。
   • AMF 与土壤及病原体的关系：AMF 群落受土壤类型和营养状况影响。斯洛伐克产区 AMF 含量极少，可能是由于土壤类型、较低的 pH 值、养分缺乏以及频繁使用杀菌剂等原因。而在其他 AMF 含量较高的产区，土壤中磷含量适宜，且 AMF 与真菌病原体如 Cadophora 和 Roesleria 的减少有关。
   
   

研究结论与意义

综合研究结果，研究人员得出结论：葡萄园真菌微生物组的组成和 AMF 的定植受地理位置、土壤理化性质以及杀菌剂使用频率等多种因素的显著影响。AMF 对土壤磷含量有积极影响，并且与真菌病原体的减少相关，尽管两者之间的因果关系尚不明确。这一研究成果为葡萄园的管理提供了重要的理论依据。对于葡萄种植者来说，了解这些因素对葡萄园微生物组的影响，有助于他们通过合理的土壤管理和减少杀菌剂的使用，来维持土壤的生态平衡，促进 AMF 的生长，从而提高葡萄的产量和品质。同时，该研究也为后续进一步研究葡萄园生态系统中微生物的作用机制奠定了基础，对推动葡萄种植产业的可持续发展具有重要意义。