植物驯化微生物？外来菌根植物的共生关系和本地植物不同
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生活原本沉闷，但跑起来就有风。
外来菌根植物的共生关系和本地植物不同
Alien ectomycorrhizal plants differ in their ability to interact with cointroduced and native ectomycorrhizal fungi in novel sites
第一作者：
Lukáš Vlk
摘要
外来植物是对环境和社会的一种潜在威胁。因此，了解外来植物归化的过程至关重要。在外来植物中，成功的建立可能受到缺乏合适的真菌伙伴的限制。在这里。我们利用42个独立的外生菌根真菌(EcMF)群落数据集，对外来松科和桉树的外生菌根真菌群落进行了研究。作为世界上最常见的引种树种，探讨这些植物类群在引种领域与EcMF建立共生关系的策略。我们还确定了不同地区与外来外生菌根植物相关的EcMF群落组成的差异。外来松科植物引入新地区依赖于与共同引入的EcMF的结合，而外来桉树通常与该植物引入地区本地的EcME物种形成新的相互作用。外来松科EcMF群落的物种组成主要取决于其产地，这在很大程度上影响了外来植物的入侵潜力。研究表明，外来外生菌根植物在引入位点与共引种和本地外生菌根真菌相互作用的能力存在很大差异，这可能会影响它们的入侵潜力。
Alien plants represent a potential threat to environment and society. Understanding the process of alien plants naturalizationis therefore of primary importance. In alien plants, successful establishment can be constrained by the absence of suitablefungal partners. Here, we used 42 independent datasets of ectomycorrhizal fungal (EcMF) communities associated with alienPinaceae and Eucalyptus spp., as the most commonly introduced tree species worldwide, to explore the strategies these plantgroups utilize to establish symbioses with EcMF in the areas of introduction. We have also determined the differences incomposition of EcMF communities associated with alien ectomycorrhizal plants in different regions. While alien Pinaceaeintroduced to new regions rely upon association with co-introduced EcMF, alien Eucalyptus often form novel interactionswith EcMF species native to the region where the plant was introduced. The region of origin primarily determines speciescomposition of EcMF communities associated with alien Pinaceae in new areas, which may largely affect invasion potentialof the alien plants. Our study shows that alien ectomycorrhizal plants largely differ in their ability to interact with cointroduced and native ectomycorrhizal fungi in sites of introduction, which may potentially affect their invasive potential.
背景知识
外来物种的引入可能会对生态系统和本地生物群落的结构和功能产生强烈的影响。人类迁徙和全球贸易极大地增加了外来物种向新区域的引入，在全球范围内造成了巨大的经济损失。外来物种在新区域的成功建立是由许多因素决定的，如引入途径、引入到一个地点的繁殖体数量、原生和入侵范围之间的气候匹配、遇到合适栖息地的可能性，以及在生物相互作用中表现出来的物种特征。在它们的本土分布范围之外，外来物种可以从病原体、捕食者或敌人释放假说所预测的竞争对手的逃脱中获益。相比之下，外来物种在新环境中的生存可能会因缺乏合适的共生生物而受到限制。最近的研究表明，在建立外来物种的过程中，互作与逃避常见的敌人(如草食动物或病原体)的影响同样重要。
互作可能对专性共生植物的引种特别重要。木本植物与土壤真菌形成外生菌根(EcM)共生是植物在没有真菌的情况下无法完成其生命周期的一个例子EcM真菌(EcMF)为植物提供矿物质营养、水分或抵御病原体，而植物则为EcMF提供富含能量的碳化合物作为回报在EcM植物的原生分布范围内，其根系上通常存在高度多样性的EcMF群落。然而，引入新区域往往导致EcMF物种丰富度的大幅降低，除了松树外，EcM植物的成功引种是否也与少数独特的EcMF物种有关，还是与EcMF物种的广谱有关，仍存在疑问。这可能有重要的缺点，理解新地区EcM植物归化的过程是一个首要的重要问题，因为EcM植物在全球外来树木中所占比例过高，其中许多被认为是最严重的入侵者。尽管EcM植物在全球高等植物中所占的份额估计在1.7-2.4%之间，但在90种最危险的外来植物中占21%EcM。引种的EcM植物大多属于松科(以松树为代表)Myrtaceae(以桉树为代表)，由于它们在上个世纪的大量种植，多见于原生植被地区，菌根类型大多不同，在许多地区，引种导致了外来树木的侵入性蔓延
本研究旨在确定外来松科和桉树的EcMF在全球范围内菌根策略(共引入、熟悉关联和新关联)的份额。之所以选择这两类植物，是因为它们代表了世界上最经常引进和栽培的木本植物，而且在许多情况下，它们具有入侵性，对本地生态系统造成了不利影响。特别地，我们的目的是为了查明两种外来植物或外来植物被引入的地理区域之间菌根策略的共享是否存在差异。此外，我们试图确定外来EcM植物在不同地区的EcMF群落组成的差异。这些目标是通过基于公共数据库中的真菌序列和我们自己未发表的结果的整合研究和合成方法实现的。
主要结果
图一 外来外生菌根植物与共同引进的和本地的植物相互作用的能力不同。
表
中是外来松科和桉树EcMF数据集列表。
图二 外来外生菌根植物在与共同引进的和本地的植物相互作用的能力上有所不同
表中是外来松科植物在无本土松科植物物种的地区与适宜EcMF关联策略的分布。
根际互作生物学研究室 简介
根际互作生物学研究室是沈其荣教授土壤微生物与有机肥团队下的一个关注于根际互作的研究小组。本小组由袁军副教授带领，主要关注：1.植物和微生物互作在抗病过程中的作用；2 环境微生物大数据整合研究；3 环境代谢组及其与微生物过程研究体系开发和应用。团队在过去三年中在 isme J， Microbiome， PCE，SBB，Horticulture Research等期刊上发表了多篇文章。欢迎关注 微生信生物 公众号对本研究小组进行了解。
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