北方森林中根系的存在改變了真菌殘體和相關(guān)微生物群落的長期分解動態(tài)

日期： 2021-08-20

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摘要：

最近的研究強調(diào)，真菌菌絲殘體是土壤C和N輸入和儲存的重要組成部分。因此，識別控制真菌殘體分解的微生物群落和生態(tài)因子將為了解真菌有機質(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)查了真菌殘體上定殖的微生物群落的長期動態(tài)過程，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個月的培養(yǎng)過程中，殘體相關(guān)的細菌和真菌群落在分類和功能上都很豐富，寡營養(yǎng)細菌和根相關(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。殘體相關(guān)的β-葡萄糖苷酶活性在6個月時最高，而亮氨酸氨基肽酶在18個月時最高。基于漸近分解模型，根的存在與真菌殘體最初更快的分解速率有關(guān)，但導(dǎo)致在稍后的采樣時間內(nèi)真菌殘體保留的更多。這些結(jié)果表明，微生物群落組成和酶活性在分解真菌殘體過程中保持動態(tài)變化，根系及其共生真菌導(dǎo)致微生物殘體周轉(zhuǎn)隨著時間的推移而減慢。

關(guān)鍵詞：

細菌，北方森林土壤，C循環(huán)，ECM真菌，ERM真菌，真菌殘體，真菌，菌絲周轉(zhuǎn)。

研究背景：

死亡的真菌菌絲(以下簡稱真菌殘體)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體質(zhì)量損失以及與殘體分解相關(guān)的早期定殖的微生物群落?？紤]到真菌殘體較難降解部分的長期存在，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，很少有研究測量了與真菌殘體分解相關(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資源。最后，根系可以加速或延緩?fù)寥烙袡C質(zhì)的分解。并且根系的存在也會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間的推移與根系相關(guān)的ECM真菌是如何影響真菌殘體的。

研究內(nèi)容：

基于此，本研究對含有真菌殘體的網(wǎng)袋首先進行了高通量測序來識別6、18和30個月土壤培養(yǎng)后與真菌殘體分解相關(guān)的細菌和真菌群落。其次，在同一采樣時間內(nèi)，定量了3種針對不同的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，重新分析了真菌殘體質(zhì)量損失率，以評估早期和后期取樣時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Hyyti?l?林業(yè)野外觀測站和SMEAR II生態(tài)-大氣關(guān)系測量站進行。將原位培養(yǎng)的Chondrostereum purpureum殘體放入3種不同孔徑（1、50、1000μm）的尼龍網(wǎng)袋中，再將網(wǎng)袋隨機埋入有機層和礦質(zhì)層之間，并于分解的第6、18和30個月時收獲。

研究結(jié)果：

1.?與真菌殘體相關(guān)的細菌和真菌群落

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