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揭示了气候变暖和树木基因如何影响真菌群落动态

2021.6.21

　　在影响橡树叶上真菌物种的数量和特性方面，气候变暖比植物基因发挥的作用更大，尤其是在秋季。近日，权威学术期刊New Phytologist发表了瑞典斯德哥尔摩大学Maria Faticov团队的最新相关研究成果，题为Climate warming dominates over plant genotype in shaping the seasonal trajectory of foliar fungal communities on oak的研究论文。这项研究揭示了气候变暖和树木基因是如何影响整个生长季节的真菌群落动态的。本研究的一个主要发现是，温度升高减少了真菌物种的数量，并改变了它们的群落组成，特别是在生长季后期。

　　植物承载着成千上万的微观生物，叶片也不例外。叶片孕育着大量的微生物，包括真菌、细菌和较少见的古菌（ISME | 亚利桑那大学Arnold团队揭示外生菌根真菌和叶片内生真菌距离衰减的驱动因素！Ecological Monographs | 魁北克大学研究揭示宿主“邻里关系”驱动叶际微生物组的组成！）。真菌是生活在叶片上最多样化的微生物群体之一。这些微小的真菌中，有些会引起病害，有些可以促进植物生长并保护叶片免受生物和非生物胁迫的影响，还有一些在叶片衰老和分解中发挥重要作用。气候是影响真菌的主要因素之一，它可以直接或间接地触发植物的防御反应（Nature Climate Change | 周集中团队揭示气候变暖增加了微生物网络的复杂性和稳定性！Cell Reports | 美国诺贝研究所研究揭示硫氧还蛋白调控植物抗病性和耐热性新机制！PLOS GENETICS | 德国马普所揭示温度调控植物免疫与生长之间权衡取舍的机制！真菌如何应对全球变暖所带来的干旱胁迫？New Phytologist | 奋力抗争或拼死一搏：当植物在热胁迫下面对病原菌时）。早期的研究揭示真菌物种的数量和它们的丰度随着叶片的老化和季节从春季到秋季的进展而变化。但不清楚的是，气候变暖和植物遗传变异在塑造整个生长季节的真菌群落中发挥了什么作用。

　　为了回答这个问题，科研人员承担了一个具有挑战性的项目--他们在斯德哥尔摩北部的一块田地上建造了6个相同的培养室，每个培养室都有一个小客厅大小。科学家们把132棵橡树放进培养室里，代表5种不同的基因型。一半的培养室从5月到10月使用加热器进行加热。其余的培养室作为对照，没有安装加热器。加热的培养室里的温度提高了约2°C，以模拟科学家们预测的本世纪末将出现的全球温度上升。研究人员在生长季节的早期、中期和晚期收集树叶，并使用DNA测序来探究哪些真菌在树叶上定殖。这样，他们就可以比较对照组和变暖处理组之间真菌群落结构的变化，也可以比较橡木基因型之间的变化。结果观察到，真菌群落组成从春天到秋天发生了巨大的变化，酵母菌的相对丰度增加，病原真菌减少。有趣的是，虽然实验性变暖对真菌群落有重大影响，但橡木基因型只解释了真菌物种数量及其组成变化的一小部分。

　　这些发现表明，变暖是影响生长季节真菌群落发展的最重要的环境因素之一，并强调了持续的气候变化对植物健康和生态系统功能的影响可能更深刻。研究人员没有把观察到的变暖下真菌群落结构的变化与植物健康和生态系统功能联系起来。需要更详细的长期实验来预测气候变暖下真菌群落的变化将如何影响它们所生活的植物及其周围环境。在未来的研究中，调查气候变暖下真菌物种数量及其丰度的这些变化如何影响植物健康、叶片衰老和分解等重要过程将是有趣的。