重大突破

　　根际是植物-微生物相互作用的重要界面，所含微生物种类多，被认为是地球上最复杂的生态系统之一。根际微生物组被称为植物的“第二基因组”，定殖于根际的微生物对植物生长、营养、防病抗逆等方面有重要影响。目前，关于植物根际微生物组的研究主要集中于陆生植物和经济作物，对于水生植物的研究较少；且已有的少量研究主要集中于较小空间尺度，没有考虑到水生植物受跨区域地理和气候尺度的影响，对于水生植物根际微生物组仍缺乏系统认知。 

　　针对这一问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所吴庆龙研究员团队的曾巾研究员以长江中下游平原湖滨带为研究区域（图1A），以典型挺水植物芦苇根际微生物群落为研究对象，研究了芦苇根际细菌群落多样性、组成及构建机制。主要研究结果如下： 

　　芦苇根际与非根际细菌群落多样性及组成差异显著。芦苇根际细菌群落的α多样性显著高于非根际细菌群落（图1C），这可能是由于根际为细菌群落提供了比非根际沉积物更适合的生存条件，例如更高的氧含量和养分有效性。对于整体细菌群落而言，根际和非根际样品呈现显著差异（图1B），采样点和生境差异是导致细菌群落组成变异的主要因素。芦苇根际细菌群落β多样性显著低于非根际（图1D），芦苇对根际细菌群落有较强的选择性，在较大的地理尺度上，芦苇的生长使得其根际细菌群落更加相似。 

图1 长江中下游平原湖滨带芦苇根际和非根际沉积物细菌群落多样性及结构 

　　不同细菌类群的相对丰度在根际和非根际沉积物的分布差异反映了它们的生态位偏好。芦苇根际显著富集了包括Clostridium_sensu_stricto（Firmicutes）、Deltaproteobacteria（包括Geobacter、Geomonas和Argillaceus）相关的一些ASVs（图2），这些类群可能使芦苇根际成为微生物介导有机碳和铁循环的“热点”区域。 

图2 芦苇根际沉积物核心细菌ASVs的系统发育树 

　　沉积物理化因子、气候因子以及地理因素对于非根际细菌群落α多样性具有较大解释量，根际弱化了环境因子对细菌群落α多样性的影响。相比于非根际细菌群落，空间因素对根际细菌群落β多样性的解释量降低，这表明芦苇根际削弱了空间距离对于细菌群落β多样性的影响。尽管根际和非根际细菌群落均存在显著的地理距离和环境距离衰减模式（DDR）（图3），但根际细菌群落的空间周转率和环境距离衰减率显著低于非根际细菌群落。芦苇根际微域削弱了空间距离因素和环境因素对于细菌群落的作用，从而使得根际细菌群落空间异质性降低和距离衰减模式减弱。 

图3 芦苇根际和非根际沉积物细菌群落地理及环境距离衰减模式 

　　零模型分析结果显示，变量选择在驱动非根际沉积物细菌群落构建中起主导作用，而扩散限制则主导了根际沉积物的细菌群落构建（图4）。根际环境削弱了变量选择对细菌群落的影响，且主导芦苇根际和非根际细菌群落构建的不同生态学过程随着地理尺度增加而呈现不同的线性单调增加或递减趋势，说明细菌群落构建具有尺度依赖性。 

图4 根际和非根际沉积物细菌群落构建过程及尺度依赖性 

　　上述研究成果以Decreased spatial variation and deterministic processes of bacterial community assembly in the rhizosphere of Phragmites australis across the Middle-Lower Yangtze plain为题发表在生态学领域重要期刊Molecular Ecology上。  

　　此外，课题组近年围绕生长季节、营养水平、淹水条件以及植物基因型等对湖滨带芦苇根际微生物群落构建及功能影响进行了研究，相关研究成果分别发表在Applied and Environmental Microbiology、Microbial Ecology等领域内重要期刊上，课题组研究生为第一作者，曾巾为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金优秀青年基金以及中国科学院南京地理与湖泊研究所青年科学家小组等项目的资助。 

　　论文链接： 

　　https://doi.org/10.1111/mec.16298 

　　https://doi.org/10.1007/s00248-021-01767-y 

　　https://doi.org/10.1007/s00248-022-02040-6 

　　https://doi.org/10.1128/AEM.00379-20