《Applied Soil Ecology》：The protective shade alters prokaryotic community dynamics on sandstone biofilm: Evidence from DNA and RNA-based high-throughput sequencing for heritage conservation
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河岸林被清除改为牧场导致这些高生物多样性区域迅速退化。牧场土壤常缺乏辅助本土木本植物定殖、养分获取及生长的菌根真菌(Mycorrhizal fungi)。本研究探究了三种澳大利亚东南部河岸植被恢复常用桃金娘科(Myrtaceae)树种——多枝桉(Eucalyp
河岸林被清除改为牧场导致这些高生物多样性区域迅速退化。牧场土壤常缺乏辅助本土木本植物定殖、养分获取及生长的菌根真菌(Mycorrhizal fungi)。本研究探究了三种澳大利亚东南部河岸植被恢复常用桃金娘科(Myrtaceae)树种——多枝桉(Eucalyptus viminalis)、细叶白千层(Melaleuca ericifolia)及昆士兰茶树(Kunzea leptospermoides)——受土壤接种物(Inoculum)类型的影响，测定其生长、叶片养分及根系真菌群落组成。植株分别种植于三种土壤接种物（灭菌土、牧场土、残存河岸林地土）中，并于移植后28、84及140天采样。所有物种的植物性状因接种物类型而异，且种间差异及采收期效应不同。叶片养分差异仅限于K. leptospermoides和E. viminalis，表现为牧场接种物处理下钙(Ca)较低而硫(S)较高。接种牧场土壤的植株根系尤其在生长28天的幼苗期检出更多病原菌(Pathogens)，尤以M. ericifolia显著。盘菌纲(Pezizomycetes)与M. ericifolia幼株菌根定殖相关，但在E. viminalis和K. leptospermoides中呈相反趋势。营养型共生真菌(Symbiotrophic fungi)对降低E. viminalis和K. leptospermoides的叶片碳(C)具重要作用。总体而言，种植于牧场土与残存林地土的植株形成了截然不同的根系相关真菌(Root-associated fungal)群落。本研究揭示了不同桃金娘科植物在缔结合成菌群及培育特定真菌群落方面的差异性能力。
论文解读：《Applied Soil Ecology》——土壤接种物来源对三种澳大利亚桃金娘科植物生长及根系相关真菌群落组建的影响
一、研究背景与立项依据
河岸带土地利用由森林转为牧场（Grazing pasture）通常导致土壤菌根真菌枯竭，而本土木本植物特别是桃金娘科（Myrtaceae）植物高度依赖外生菌根（Ectomycorrhiza, ECM）共生以获取贫瘠土壤中的矿质养分。既往研究表明土地利用变化会重塑土壤真菌群落的功能群组成（病原菌Pathotroph、腐生菌Saprotroph、共生菌Symbiotroph），进而影响植物-土壤反馈（Plant-soil feedback, PSF）及植被恢复成效，但不同桃金娘科植物对残存林地与牧场土壤接种物的具体响应差异尚不明晰。为此，研究人员以澳大利亚东南部河岸恢复常用的三种桃金娘科植物（Eucalyptus viminalis、Melaleuca ericifolia、Kunzea leptospermoides）为对象，设置灭菌土（S）、牧场土接种（P）、残存河岸林地土接种（RM）三种处理，通过温室盆栽试验结合植物性状测定、叶片元素分析及根系真菌ITS区扩增子高通量测序（High-Throughput Sequencing, HTS），探讨土壤微生物遗产（Microbial legacy）对幼苗建立及根际真菌群落组建的影响，旨在为退牧还林（Revegetation）中的土壤 inoculation管理与树种选择提供理论依据。
二、主要关键技术方法
研究人员采集澳大利亚维多利亚州相距50 m的残存河岸林地与转为牧场的同龄Chromosol土壤（0–20 cm）作为接种源。将三种灭菌催芽的桃金娘科幼苗移栽至含70%砂+30%基质（其中非灭菌处理含5%未灭菌原土接种物）的盆钵中，设S、P、RM三处理，每物种每处理18株，于气候控制温室培养并定期施半强度Long Ashton营养液，分别在移植后28天（H1）、84天（H2）、140天（H3）随机选取6株采样。测定株高、根颈直径、叶数、地上干重计算相对生长率（Relative Growth Rate, RGR）、WinRHIZO扫描根体体体积，墨水-醋酸法镜检ECM定殖率，ICP-OES测叶片矿质元素。取根尖冻存提取总DNA，扩增真菌ITS1F–ITS2区进行Illumina MiSeq双端测序，QIIME2(DADA2)降噪获得Amplicon Sequence Variants（ASVs），UNITE数据库注释分类，FungalTraits与microeco包预测营养模式（Trophic mode）及功能类群（Functional guild）。统计采用GLM、PERMANOVA、NMDS、SIMPER及多元线性回归分析植物性状/养分与真菌类群丰度的关系。
三、研究结果
3.1. Does the origin of soil inoculum influence plant mortality, plant traits and foliar nutrients?
灭菌土中植株死亡率显著高于P与RM（主要受M. ericifolia驱动），且ECM定殖率极低。E. viminalis与K. leptospermoides在S处理下反而表现出更大的地上生物量、更多叶数和更大根体积，P与RM间无显著差异；M. ericifolia各处理间性状差异主要体现在收获时间效应。PCA显示S组与P/RM组明显分离，关联变量为生物量与ECM定殖率。叶片养分仅在K. leptospermoides（牧场土↑Mg、S，残存林地↑P）与E. viminalis（牧场土↑S、↓Ca）中存在接种源差异，其余无一致规律。
3.2. Does the origin of the soil inoculum influence root-associated fungal community composition?
残存林地接种物根系共生菌（Symbiotrophs/ECM）的丰度、丰富度及Shannon多样性均高于牧场接种物；牧场接种物根系病原菌与腐生菌丰度及丰富度更高（K. leptospermoides尤为明显）。PERMANOVA显示接种源显著改变根系真菌分类与功能组成（E. viminalis边际显著，M. ericifolia受收获时间交互影响）。NMDS显示P与RM组明显分开，主要差异由ECM类群贡献（解释46–88%相异度），其次为木材腐生菌（K. leptospermoides）及植物病原菌/菌寄生菌（M. ericifolia）。Pezizomycetes（主要为Ruhlandiella属）为最优势类群（平均相对丰度69%），在残存林地土中比例更高；Sordariomycetes（含病原菌）在牧场土幼苗期比例偏高。随生长进程E. viminalis与M. ericifolia根际病原菌丰度下降，ECM比例上升，M. ericifolia在第1次收获时真菌群落组成与后期迥异。
3.3. How does the root-associated fungal community influence plant traits and foliar nutrients?
病原菌丰度是根体积与叶数的最重要负向预测因子。ECM真菌丰度与ECM定殖率正相关（M. ericifolia在H1，K. leptospermoides在H3显著），Pezizomycetes呈现种别与时间特异性关联。老龄E. viminalis与M. ericifolia中ECM菌正向影响RGR。共生菌与叶C（E. viminalis、K. leptospermoides↓叶C）、K（E. viminalis）及P、Mg、N（M. ericifolia↓，罕见共生菌与内生菌↑）相关。Leotiomycetes正向预测E. viminalis叶P；Eurotiomycetes（腐生为主）负向预测M. ericifolia叶P。
四、讨论与结论总结（翻译结论部分）
土壤来源强烈影响植株建植早期根系相关真菌群落的组建，牧场土壤较残存林地土壤促进更高比例的病原菌相对丰度。这种初始病原菌优势可能限制早期幼苗表现，但随着根系相关群落向共生菌关联增强，其影响随时间减弱。重要的是，植物物种在缔合真菌及塑造根系相关真菌群落方面能力各异，表明宿主特性介导群落发育过程中的植物–土壤–真菌互作。研究发现揭示了植物–土壤反馈的动态本质，并提示土地利用变化伴随的早期微生物遗产可能是短暂但具生态后果的。从应用角度看，结果强调在退牧还林及造林恢复中需考量土壤微生物遗产及寄主树种选配。未来研究应明确根系相关真菌群落时序转变与植株适合度的联系，并解析病原菌抑制与共生的建立机制，以提升植被恢复轨迹预测及基于土壤的管理策略。
