科学家发现 好真菌和坏真菌之间的相互作用促进了森林生物多样性

《科学》杂志。

论文合著者、UMD大学生物学教授内森斯文森(Nathan Svencen)说：“多年来，人们一直认为食草动物是稀有物种优越性的主要驱动力。”“但近年来，真菌病原体的重要作用变得显而易见。这是第一次有人深入研究这一功能，以了解树木积累病原真菌的速度以及树木与有益真菌的关系。这两个因素之间的相关性非常强，这两个因素之间的关系可以很好地预测物种密度如何影响生存。我们没想到会有这么强的相关性。”

在为根提供营养的各种有益真菌中，有两种在本研究中被证明是有意义的：生长在根外的外生菌根真菌和穿透根的丛枝菌根真菌。研究人员发现，与丛枝菌根真菌相关的有害病原真菌在根部的积累速度比外生菌根真菌快。

斯文森认为，外根周围的外生菌根真菌可以保护根系免受病原真菌的侵害，丛枝菌根真菌在根系中的积累可以为有害真菌进入树木提供途径。

在整个研究过程中，树木的存活率随着地点和物种的变化而变化，真菌树木的数量也与稀有物种的优势度有关。这种变化是森林的典型特征，这使得我们很难找出稀有物种优势背后的机制。Svencen和他的同事可以通过观察有益真菌和致病真菌，以及同类邻居附近树木的存活情况来确定一个清晰的模式。

斯文森说，“在我们的研究中，在高密度群体中生长良好的树木中外生菌根真菌的水平更高。”“此外，我们发现，当种群密度较高时，积累病原真菌的树木会遭受更大的损失。”

研究人员推测，病原体积累更快的树木会随着年龄的增长积累更高的病原体负荷，使其对附近的幼苗和同一物种的较小树木更具传染性。病原体从高含量的树木传播到同一物种的幼苗，可能是稀有物种优势的潜在原因。即使靠近同一物种受感染的邻居，具有外生菌根真菌的树木也可能受到更多保护，这可能解释了为什么它们在高密度种群中表现更好。

在这项研究中，研究人员收集了中国浙江省古田山国家级自然保护区森林中34个物种的322棵树根部周围的土壤。Svencen和他的同事对他们样本中的真菌DNA进行了测序，然后将与每个树种相关的真菌类型与不同年龄的树木积累的真菌数量相关联。他们还研究了2006年至2014年同一林分中幼苗的长期存活数据，指出各树种幼苗的存活状态随着一个树种的株数增加而增加。

分析表明，稀有种优势度在种间和地点间的变异可以用根系周围土壤中有益真菌的种类来解释。与外生菌根真菌相关的树种病原真菌积累缓慢，稀有种优势较弱。与丛枝菌根真菌相关的树木，病原真菌积累率高，稀有种优势强。

斯文森说，“我们都知道稀有物种的优势对森林多样性真的很重要。”“通过这项研究，我们真正开始看到这些生态系统的微生物成分之间的复杂斗争，以及不同真菌的双重影响。”

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