土壤真菌作为动植物的共生者和病原体,在陆地生态系统的物质分解和养分循环中扮演着重要的角色,目前,大多数真菌多样性和群落结构的研究仅仅停留在形态学上的鉴定和培养等方面,而高通量测序技术的发展为真菌生态学研究提供了一个全新的视角。真菌群落结构和多样性取决于有着大范围环境变异的地理尺度和研究系统,如温度、降雨、海拔、pH、养分有效性和植物群落等。空间尺度对生态学模式和进程有着深刻的影响,研究发现在较大尺度上,真菌和植物多样性有着密切的相关关系,两者之间协同变化。同时,基于环境能力假说,真菌α多样性随着植物生产力变化而增加,更丰富的资源将促进更多真菌种的存在。在全球尺度上,Tedersoo(2014)发现土壤真菌丰富度与植物分类学多样性存在直接的相关关系,但与植物生产力不相关,仅仅在全球干旱地区中,植物生产力与真菌群落有较弱的相关关系。有理由认为,在全球范围内,真菌群落受到气候和土壤预测因素的强烈影响,以及区域进化和灭绝的历史影响,这可能掩盖植物生产力或植物分类多样性与真菌多样性的关系。因此,大尺度(全球或洲际尺度)研究可能没有更好地解决土壤真菌多样性、植物多样性和生产力三者之间的关系。有机体之间的内在联系和协同进化主要出现在局部到地区尺度,因此植物多样性的影响在这些尺度上比全球和洲际尺度上可能会更加明显。Tedersoo(2016)认为在爱沙尼亚地区,随着林分中树种多样性的增加,真菌丰富度也会随之增加。
中国科学院南京土壤所褚海燕研究员*、北京大学城市与环境学院、中国科学院西北高原生物研究所贺金生教授与爱沙尼亚塔图大学Tedersoo等人合作,以青藏高原高寒地区天然草地为研究对象,采用高通量测序技术,对该地区60个草地样点进行土壤真菌等指标的测定,他们假设:(1)真菌的α和β多样性分别与植物α和β多样性密切相关;(2)基于资源丰度和环境能量假说,真菌α多样性与植物生产力存在正相关关系;(3)影响真菌组成(而非多样性)及其功能的,更多的是气候和土壤预测因子而不是植物区系变量(如植物多样性指数和生产力),因为与树木相比,草地植物中特定植物物种的影响可能太弱。
他们发现,土壤真菌的α多样性和β多样性与地上植物的α多样性和β多样性呈现出强烈耦合关系。多元线性回归模型(OLS)、偏最小二乘回归模型(PLSR)以及方差分解分析(VPA)共同揭示了植物多样性对土壤真菌多样性的直接驱动作用,但是植物生产力对真菌多样性的作用不明显。该研究指出地上植物多样性是制约土壤真菌多样性的首要因素,此外,土壤碳氮比、溶解性有机碳和土壤总磷对土壤真菌多样性也有显著影响,结果对我国高寒草原土壤真菌多样性的保护、真菌资源开发利用具有一定的科学意义。
该项研究结果以“Soilfungal diversity in natural grasslands of the Tibetan Plateau: associationswith plant diversity and productivity”为题,将于2017年5月发表在New Phytologist上(IF=7.433)。
另外,New Phytologist在2018年2月发表了一篇题为“Biodiversity of arbuscular mycorrhizal fungi and ecosystem function”的文章,介绍了AMF多样性与生态系统功能之间的联系,大家感兴趣的话可自行阅读。
褚海燕,男,1971年生,中国科学院南京土壤研究所研究员,博士生导师。
1994和1997年分别于安徽农业大学和华中农业大学获得学士和硕士学位。2000年于中国科学院南京土壤研究所获博士学位并留所工作。2001.6-2003.9在日本国际农林水产业研究中心(JIRCAS)任长期招聘研究员。2004.10-2007.2在日本国立农业环境技术研究所(NIAES)任日本学术振兴会(JSPS)特别研究员。2007.4 -2010.8在加拿大女王大学(Queens University)作研究助理。2009年入选中国科学院“百人计划”及“引进国外杰出人才”,并于2010年8月全职回到南京土壤研究所工作。主要研究土壤微生物群落组成、功能及其对全球变化的响应。土壤与农业可持续发展国家重点实验室土壤生物团队负责人;中国土壤学会土壤生物与生化专业委员会委员;中国微生物学会农业微生物学专业委员会委员;江苏生态学会理事。发表论文89篇,其中SCI收录33篇。参编专著3部。
贺金生,男,北京大学城市与环境学院教授,博士生导师,生态学系副主任。973计划首席科学家,国家杰出青年基金获得者。主要从事化学计量生态学、草地生态系统碳循环、青藏高原高寒生态系统与全球变化等方面的研究。发表中英文论文100余篇,其中SCI论文60余篇。发表的杂志包括:New Phytologist,Oecologia,Ecology,Ecology Letters,Functional Ecology等。目前是国内外4个专业期刊的编委,其中包括重要国际刊物"Frontiers in Ecology and the Environment"和"Journal of Plant Research"。
学习经历
1984.9~1988.7, 兰州大学生物系,获理学学士学位(植物学)
1988.9~1991.6, 中国科学院植物研究所,获理学硕士学位(生态学)
1996.9~1998.8, 中国科学院植物研究所,获理学博士学位(生态学)
1999.7~2002.8, 哈佛大学进化与生物学系博士后(生物学)
2007.10~2008.1, 瑞士苏黎世大学,The Swiss National Science Foundation Research Fellow
教育工作
1991.6~1999.11 中国科学院植物研究所,实习研究员,助理研究员,副研究员
2002.8~2008.7 北京大学生态学系,副教授
2007.1~北京大学生态学系副主任
2008.8~ 北京大学生态学系,教授
2009.3~ 西北高原生物研究所百人计划
当前研究领域
1、生态系统生态学:主要围绕陆地生态系统的碳循环和氮循环, 采用实验的手段,研究全球气候变化影响下生态系统过程的反应。近期的研究重点是:降雨格局的改变和氮沉降如何影响温带草地、人工林C、N循环的主要过程。
2、植物功能属性:通过野外植物主要生态属性的测定,结合室内植物的解剖结构的分析,在大尺度、多生态系统类型上探讨植物生态属性的变化规律和控制因子。
3、地下生态学:通过典型生态系统地下过程的调查,探讨生态系统地上和地下部分的关联,重点探讨植物地上部分得到的规律性是否可以应用到地下。
4、生物多样性的生态系统功能:结合实验途径和野外调查,研究生物多样性的生态系统功能,特别是在C, N经济(C, N economy) 中的作用。主要的实验系统是草原生态系统。
转自:“拇指科研”微信公众号
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