作為廣泛存在于植物葉片組織中的共生微生物,葉片內(nèi)生真菌可通過(guò)代謝調(diào)節(jié)、抗逆防護(hù)等多種途徑影響宿主植物的生長(zhǎng)發(fā)育。然而,其在分子功能層面如何影響宿主植物的適合度差異與生態(tài)位分化,進(jìn)而調(diào)控森林群落的物種共存,目前仍缺乏系統(tǒng)性的實(shí)證研究與機(jī)制解析。
針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院植物研究所整合了古田山亞熱帶森林103種木本植物幼苗的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)、物種水平的功能性狀以及長(zhǎng)期幼苗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)提取葉片內(nèi)生真菌轉(zhuǎn)錄本并結(jié)合基因本體(GO)功能注釋解析其分子功能,揭示了葉片內(nèi)生真菌調(diào)控森林幼苗存活與物種共存的關(guān)鍵分子機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn),葉片內(nèi)生真菌的轉(zhuǎn)錄本多樣性與宿主植物的系統(tǒng)發(fā)育分化時(shí)間、最大樹高密切相關(guān),其分子功能可通過(guò)適合度差異和生態(tài)位分化兩個(gè)途徑顯著促進(jìn)幼苗存活;其中,高度依賴宿主系統(tǒng)發(fā)育的GO主要通過(guò)多生物互作相關(guān)的適合度差異過(guò)程發(fā)揮作用,而高度依賴宿主性狀的GO則主要通過(guò)基礎(chǔ)生命過(guò)程相關(guān)的生態(tài)位分化過(guò)程產(chǎn)生影響。
這一發(fā)現(xiàn)成功搭建了微生物功能基因組學(xué)與現(xiàn)代物種共存理論之間的橋梁,厘清了“葉片內(nèi)生真菌分子功能—宿主適合度/生態(tài)位—幼苗存活與物種共存”的作用路徑,不僅為理解共生微生物在森林群落構(gòu)建和物種共存中的關(guān)鍵作用提供了新的理論視角,也為共生微生物在森林生物多樣性保護(hù)與可持續(xù)利用中的應(yīng)用奠定了理論支撐。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《生態(tài)學(xué)快報(bào)》(Ecology Letters)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和浙江省自然科學(xué)基金等的支持。

葉片內(nèi)生真菌分子功能多樣性調(diào)控亞熱帶森林幼苗存活的概念圖
