沈阳生态所在菌根真菌影响根际激发效应方面取得进展

  植物根际碳输入通过影响根际微生物群落及胞外酶活性显著影响土壤有机质分解,即根际激发效应(Rhizosphere Priming Effect, RPE)。尽管植物向菌根真菌分泌大量的光合碳,然而我们仍不清楚菌根真菌共生体如何影响根际激发效应。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AM)和外生菌根真菌(ectomycorrhizal fungi, ECM)是两大主要的菌根真菌类型,经常与木本植物根系形成共生体。二者在胞外酶合成能力、与腐生微生物相互关系及植物光合碳运输与分配等方面的显著差异可能会调控根际激发效应对土壤碳(C)、氮(N)矿化的影响程度。 

借助自然丰度13C同位素示踪技术和15N稀释法,中国科学院沈阳应用生态研究所地下生态过程组以5种木本植物幼苗为对象开展实验,旨在揭示菌根真菌根际激发效应对土壤碳氮矿化的调控机制。研究发现,5种木本植物均显著加快土壤有机碳分解速率,即正的根际激发效应。丛枝菌根树种产生的根际激发效应高于外生菌根树种。然而,菌根类型对土壤氮矿化没有产生显著影响,导致丛枝菌根树种土壤有机质分解的碳氮化学计量比显著高于外生菌根树种。对酶活性而言,丛枝菌根树种的碳降解酶显著高于外生菌根树种;而氮降解酶则相反。我们发现土壤有机质分解与酶活性的碳氮化学计量比呈正相关关系,表明菌根类型对根际激发效应的调控主要与酶活性有关(概念图)。本研究结果对于森林生态系统服务功能的维持具有重要意义,比如造林实践中菌根类型的选择可能会对植物生产力、土壤碳储等产生不同的影响。 
  本研究以“Arbuscular mycorrhizal trees cause a higher carbon to nitrogen ratio of soil organic matter decomposition via rhizosphere priming than ectomycorrhizal trees”为题在Soil Biology & Biochemistry在线发表。地下生态过程组副研究员阴黎明为论文第一作者,王朋研究员和北京大学朱彪研究员为共同通讯作者。本研究受到国家重点研发专项和国家自然科学基金委等项目的资助。
木本植物菌根真菌调控根际激发效应概念图   

 

  

   

 

  

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