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青海省寒区恢复生态学重点实验室研究发现青藏高原长期变暖对丛枝菌根真菌群落的影响取决于生境类型

2021-05-20  

  丛枝菌根真菌(AMF)是广泛存在的,与根相关的微生物,参与许多生态系统过程。然而,AMF群落对全球变暖的反应仍然知之甚少,特别是在高海拔地区。中科院西北高原生物研究所青海省寒区恢复生态学重点实验室与天水师范学院、兰州大学等单位进行合作,研究了青藏高原高寒草甸生态系统中灌丛和草甸两种生境类型的AMF群落对17年开顶室增温棚(OTC)的响应。为此,利用测序技术、物种多度分布和系统发育模式推断了构成AMF群落的主要生态过程。共有110个不同的AMF门类型(灌丛生境:102;草甸生境:91)在两种生境中均有发现,主要属于柳珊瑚科。在两种生境中都发现了80个AMF种,隶属于无孢菌科和古孢菌科的种只在灌丛生境中发现。气候变暖没有影响金露梅灌丛的AMF多样性或群落组成;然而,在矮嵩草草甸中,气候变暖导致AMF物种丰富度下降45.6%。此外,草甸生境中根系生物量的负面响应改变了AMF群落的分类单元组成。基于生态位过程的Mandelbrot模型是两种生境中所有真菌数据集的最佳模型,表明增温处理下的真菌群落动态与两种生境中基于生态位的过程相匹配。此外,不管灌丛生境是否变暖,AMF群落的系统发育结构总是系统聚类的。然而,在草甸生境中,系统发育结构从对照处理的系统发育聚类变为增温处理的随机聚类。这表明,在灌丛生境中,气候变暖并没有改变构成AMF群落的中心生态过程,而是导致了中心过程从环境过滤到生境过滤中和草甸生境中竞争排斥的转变。结果表明,长期变暖对AMF群落组合的影响取决于生境类型。这说明保持较高的生境类型多样性和复杂性有利于高寒草地生态系统对气候变暖的响应。

   

  不同处理下植物种组成(a)和丛枝菌根真菌(AMF)分类单元组成(b)的主坐标分析

  注:第一个(PC1)和第二个成分(PC2)得分系数从PCoA提取被用来表征不同处理之间的植物或AMF群落的差异。蓝线和红线分别代表对照和增温处理的95%置信椭圆。

  

  AMF指示种相对丰度的热图 

  注:右图显示了各生境中对照和增温处理的AMF系统型相对丰度的差异。

  该研究结果于2021年5月以The effects of long-term warming on arbuscular mycorrhizal fungal communities depend on habitat type on the Qinghai-Tibet Plateau 为题在线发表在Applied Soil Ecology上。青海省寒区恢复生态学重点实验室周华坤研究员和兰州大学冯虎元教授为通讯作者。

  该研究得到了甘肃省杰出青年基金(20JR5RA500)、国家自然科学基金(31860146、31870494和41761057)、天水师范学院“青藏高原”项目、青海创新平台建设项目(2017-ZJ-Y20)和第二次青藏高原科学考察与研究项目(2019QZKK030)的资助。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2021.104030。