Journal of Ecology | 土壤微生物群可以促进入侵植物的生长并提供对食草动物的防御！

土壤微生物对有害入侵物种的传播有很大影响，因为它们可以阻碍或促进植物的生长。国际权威学术期刊Journal of Ecology发表了题为Soil microbiota explain differences in herbivore resistance between native and invasive populations of a perennial herb的研究论文。芬兰图尔库大学Satu Ramula团队的研究人员研究了土壤微生物群在花园羽扇豆发迹中的作用，花园羽扇豆是芬兰自然界中的一种入侵物种。

羽扇豆(Lupinus polyphyllus)，俗称花园羽扇豆，是一种原产于北美洲的多年生草本植物。它作为一种观赏植物被带到欧洲，但它逃出了花园，现在在许多国家被认为是一种入侵物种，包括芬兰。使花园羽扇豆变得有趣并成为一个成功的入侵物种的是根瘤菌，它将大气中的氮转化为植物的使用。氮是生长所需的，也是生产对抗食草动物的植物化学化合物所需的。这种与细菌的共生关系使花园羽扇豆受益匪浅，尤其是在营养不良的环境中，如沙质路边，这种植物经常在那里大量生长。这部分解释了为什么花园羽扇豆能够在营养贫乏的地区占据如此大的空间，因为它可以超越那些没有与细菌发生这种共生关系的当地竞争对手。

土壤微生物群也能影响植物的气味

研究人员将源自北美和芬兰种群的花园羽扇豆种植在含有来自当地羽扇豆种群的土壤微生物的营养贫瘠的土壤中，或种植在微生物数量减少的土壤中。研究人员发现，无论其原产地在哪里，花园羽扇豆都受益于土壤中的微生物。这些植物比对照组中的植物长得更大，因为对照组中的土壤微生物较少。除了生长之外，土壤中的微生物还通过改变叶子所释放的挥发性有机化合物的成分来影响个别植物的气味。特别是在含有天然土壤微生物的培养基中生长的植物产生的挥发性物质，早先的研究已经证明对蜗牛有威慑作用。

为了研究植物如何自我防御食草动物，研究人员将植物的叶子提供给花园羽扇豆的天敌蜗牛。在实验室环境下进行的实验提供了令人惊讶的结果。植物对食草动物的防御取决于生长介质中的土壤微生物。当芬兰花园羽扇豆与天然土壤中的微生物一起生长时，蜗牛对芬兰花园羽扇豆的吃食量低于来自北美种群的植物。在土壤微生物群减少的植物中，科研人员观察到不同来源的种群之间的叶子消耗量没有差异。这些结果表明，土壤微生物群对植物以及依赖它们的生物体的影响比以前想象的要大。微生物不仅有助于植物的生长，也有助于它们对食草动物的防御。土壤微生物群极其丰富，仅仅一茶匙的土壤就可以包含数百万种微生物。然而，微生物群的组成因当地的植物种群和土壤类型而异。研究人员目前正在研究花园羽扇豆的入侵成功是否与自然界中的土壤微生物有关。

来自入侵种群（FI）和原生种群（US）的多年生羽扇豆在接种有高压灭菌或完整土壤的高压灭菌生长培养基中的表现特征

在三个时间点，生长在高压灭菌生长介质（a）中的多年生羽扇豆的高度

多年生羽扇豆的食草动物抵抗力，以（a）蜗牛的叶片消耗量和（b）单位面积的叶片质量来衡量

基于多年生羽扇豆个体植物的叶片VOC化合物排放率的非度量多维排列

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”