北方森林中根系的存在改變了真菌殘?bào)w和相關(guān)微生物群落的長(zhǎng)期分解動(dòng)態(tài)

日期： 2021-08-20

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摘要：

最近的研究強(qiáng)調(diào)，真菌菌絲殘?bào)w是土壤C和N輸入和儲(chǔ)存的重要組成部分。因此，識(shí)別控制真菌殘?bào)w分解的微生物群落和生態(tài)因子將為了解真菌有機(jī)質(zhì)如何影響森林土壤C和養(yǎng)分循環(huán)提供關(guān)鍵的見解。我們調(diào)查了真菌殘?bào)w上定殖的微生物群落的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程，利用不同網(wǎng)孔大小的培養(yǎng)袋以控制植物根系和微生物分解者的參與。在30個(gè)月的培養(yǎng)過(guò)程中，殘?bào)w相關(guān)的細(xì)菌和真菌群落在分類和功能上都很豐富，寡營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌和根相關(guān)真菌(即ECM真菌、ERM真菌和內(nèi)生真菌)的豐度在網(wǎng)袋分解后期增加。殘?bào)w相關(guān)的β-葡萄糖苷酶活性在6個(gè)月時(shí)最高，而亮氨酸氨基肽酶在18個(gè)月時(shí)最高?；跐u近分解模型，根的存在與真菌殘?bào)w最初更快的分解速率有關(guān)，但導(dǎo)致在稍后的采樣時(shí)間內(nèi)真菌殘?bào)w保留的更多。這些結(jié)果表明，微生物群落組成和酶活性在分解真菌殘?bào)w過(guò)程中保持動(dòng)態(tài)變化，根系及其共生真菌導(dǎo)致微生物殘?bào)w周轉(zhuǎn)隨著時(shí)間的推移而減慢。

關(guān)鍵詞：

細(xì)菌，北方森林土壤，C循環(huán)，ECM真菌，ERM真菌，真菌殘?bào)w，真菌，菌絲周轉(zhuǎn)。

研究背景：

死亡的真菌菌絲(以下簡(jiǎn)稱真菌殘?bào)w)在土壤C、N循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。但迄今為止的大多數(shù)研究集中于短期的真菌殘?bào)w質(zhì)量損失以及與殘?bào)w分解相關(guān)的早期定殖的微生物群落。考慮到真菌殘?bào)w較難降解部分的長(zhǎng)期存在，微生物分解者在何種程度上仍然活躍地占據(jù)這些部分尚不清楚。此外，很少有研究測(cè)量了與真菌殘?bào)w分解相關(guān)的酶，這與基于序列的鑒定可以幫助確定不同微生物分解者群體的目標(biāo)資源。最后，根系可以加速或延緩?fù)寥烙袡C(jī)質(zhì)的分解。并且根系的存在也會(huì)影響各種與根系相關(guān)的微生物豐度，包括ECM真菌。然而目前尚不清楚隨著時(shí)間的推移與根系相關(guān)的ECM真菌是如何影響真菌殘?bào)w的。

研究?jī)?nèi)容：

基于此，本研究對(duì)含有真菌殘?bào)w的網(wǎng)袋首先進(jìn)行了高通量測(cè)序來(lái)識(shí)別6、18和30個(gè)月土壤培養(yǎng)后與真菌殘?bào)w分解相關(guān)的細(xì)菌和真菌群落。其次，在同一采樣時(shí)間內(nèi)，定量了3種針對(duì)不同的C和N組分的酶(β-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰葡萄糖苷酶)的活性。第三，重新分析了真菌殘?bào)w質(zhì)量損失率，以評(píng)估早期和后期取樣時(shí)根系存在的潛在不同影響。

研究方法：

本研究在赫爾辛基大學(xué)Hyyti?l?林業(yè)野外觀測(cè)站和SMEAR II生態(tài)-大氣關(guān)系測(cè)量站進(jìn)行。將原位培養(yǎng)的Chondrostereum purpureum殘?bào)w放入3種不同孔徑（1、50、1000μm）的尼龍網(wǎng)袋中，再將網(wǎng)袋隨機(jī)埋入有機(jī)層和礦質(zhì)層之間，并于分解的第6、18和30個(gè)月時(shí)收獲。

研究結(jié)果：

1.?與真菌殘?bào)w相關(guān)的細(xì)菌和真菌群落

細(xì)菌OTU豐富度隨時(shí)間增加相對(duì)穩(wěn)定，而真菌群落的OTU豐富度隨時(shí)間增加而增加(圖1)。此外，細(xì)菌和真菌群落的OTU豐富度隨著網(wǎng)孔的減小而顯著降低。