水保所在菌根真菌与植物种间关系研究中获进展

近日，中国科学院水土保持研究所研究员刘国彬带领的黄土高原生态修复科研创新团队，在Plant Physiology上发表研究论文N enrichment affects the arbuscular mycorrhizal fungi-mediated relationship between a C4 grass and a legume；在Plant Journal上发表研究论文Mechanistic understanding of interspecific interaction between a C4 grass and a C3 legume via arbuscular mycorrhizal fungi as influenced by soil phosphorus availability using a ¹³C and ¹⁵N dual-labelled organic patch。　　丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）可以通过直接向植物提供养分或促进土壤有机质矿化来改善植物养分的获取，从而影响自然群落的种间植物关系，而关于土壤不同氮磷水平下AMF如何作用植物种间关系的机制尚不清楚。　　该研究以黄土高原天然草地顶级群落优势种白羊草（Bothriochloa ischaemum；C4植物）和伴生种达乌里胡枝子（Lespedeza davurica；豆科植物）为研究对象，通过微宇宙植物13C和15N稳定性同位素标记实验，揭示了不同土壤氮磷添加水平下AMF影响氮素在植物-土壤系统中的分配规律及其种间关系的作用机制。研究表明，在低氮水平下AMF优先向C4植物根系提供N，而减少豆科植物对N的吸收，从而抑制了AMF对豆科地上部生长；氮含量增加后，AMF通过促进豆科植物的生长加强了植物的种间关系，减弱了由于种间作用对植物通过AMF路径吸收N的影响。低水平磷含量增加后，AMF促进了C4植物地上部N的吸收，降低了豆科植物的N吸收，高水平磷含量增加后，AMF通过降低豆科植物的N吸收而促进C4植物N吸收来调节植物的种间关系。上述结果说明，在土壤NP有效性严重限制植物生长时，AMF对C4禾本科牧草的优先供氮是维持优势种的重要途径，当NP限制缓解后，AMF可以通过调节土壤酶活性改变土壤可利用养分特征，进而改变C4禾本科牧草和C3豆科植物之间的种间关系。该研究揭示了草地生态系统植物物种多样性维持和群落结构稳定的AMF作用机制，对于草地经营管理具有重要意义。　　论文链接：1、2