ISME | 夏威夷大学研究揭示环境因素和共生位置决定植物微生物群落组成！

植物拥有能够影响其生物学的微生物群落，包括物候学，水传导，生态位占有率和范围扩展以及竞争能力。几乎所有植物性状都可能以某种方式受到微生物伴侣的影响。但是，我们对共生微生物功能的理解超过了我们对植物及其微生物如何形成在自然界中持久存在的关系的理解。这种脱节源于微生物群落的复杂性，再加上由多种生态尺度（从宏观水平到单个计划中植物组织之间的变化）相互作用过程控制的装配模式 (Nature | 年度重磅合集：植物微生物组！)。

近日，权威期刊ISME发表了美国夏威夷大学Anthony S. Amend课题组的研究论文，题为Plant part and a steep environmental gradient predict plant microbial composition in a tropical watershed，本研究揭示环境和微生物栖息地都对植物微生物组成分的变化起了作用，但是这些作用受到微生物域和特定微生物栖息地的影响，表明存在复杂且可能相互作用的动态。

植物微生物群落是由在不同空间尺度上的作用力所塑造的。环境因素决定了潜在的共生菌库，而宿主的理化因素影响着这些微生物与不同植物组织的关系（ Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康)。尽管它们具有相互作用的潜力，但很少同时考虑这些尺度。本研究分析了在单个夏威夷流域内跨越九个陡峭但短暂的环境梯度的九株芙蓉树的共生微生物。在每个位置都采样了八个微生境：植物的叶，叶柄，腋，茎，根，凋落物以及周围的空气和土壤。微生物群落的组成可以通过微生境更好地解释，而位置可以更好地预测真菌的组成变化。与细菌组成相比，真菌群落组成的差异沿梯度增加得更快。此外，植物各部分之间真菌群落组成异质性比率也不同，这些差异影响了单个分类单元的分布模式和范围大小。在植物内部，微生物被组成嵌套，因此地上群落包含地下发现的多样性的子集。

在这项研究中，研究人员提出疑问：植物微生物组成方差如何在大尺度和小尺度之间分配。研究人员预计强烈的环境梯度与采样地点之间的微生物群落分化相关，尤其是在那些与植物组织不直接相关的群落之间。在植物相关的群落中，强大的组织水平关联会减少沿非生物梯度的群落更新。本研究假设由于更大的环境耐受性和更高的可用栖息地密度，占据更多栖息地的微生物将占据更大的梯度跨度。最后，本研究通过调查地下群落和根尖植物部分之间的嵌套模式以及这些链接在环境之间的差异，评估了植物部分之间的联系性质。该系统是唯一的生物和非生物决定因素如何重叠以促进包含陡峭自然梯度的分水岭系统中微生物群落组成变化的示例。

图1 采样的位置

图2 按微生物栖息地类型划分的微生物群落异形的非度量多维尺度图

图3 按微生物栖息地类型聚集的总体微生物组成的嵌套图

图4 瓦胡岛威美亚河谷的地理范围，微生境利基宽度和丰富的微生物

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