ISME | 研究揭示真菌和细菌的协同作用促进植物在干旱条件下生长！

干旱改变了植物生产力、土壤微生物生物量和群落组成、温室气体排放，以及许多关键的生物地球化学过程。植物-微生物相互作用减轻了植物的干旱反应，并可能通过各种机制帮助干旱后的恢复。特别是，互为根系的真菌，如与大多数陆生植物家族形成共生关系的菌根真菌，可以在干旱期间通过促进水分运输、土壤聚集、根系生长、植物营养吸收、光合作用和气孔传导来支持植物。虽然菌根真菌也可能影响微生物群落，在受干旱影响的土壤中调解养分循环和其他过程，但植物-真菌-细菌的多方反馈仍然没有得到充分的量化。

2022年9月，国际权威学术期刊The ISME Journal发表了美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室Jennifer Pett-Ridge（Nature Reviews Microbiology | 土壤微生物组的生与死：生态过程如何影响生物地球化学！）团队的最新相关研究成果，题为Plant-associated fungi support bacterial resilience following water limitation的研究论文。

干旱破坏了土壤微生物活动和许多生物地球化学过程。虽然植物相关的真菌在干旱期间可以支持植物的生长和养分循环，但它们对附近受干旱影响的土壤微生物群落的影响却没有得到很好的解决。科研人员使用H₂¹⁸O定量稳定同位素探测（qSIP）和16S rRNA基因分析来研究两个不同的真菌株系（Rhizophagus irregularis和Serendipita bescii）与生物能源模型草Panicum hallii一起生长的菌丝际中水分限制后的细菌群体动态。在未接种的土壤中，水限制的历史导致细菌生长潜力和生长效率显著降低，以及生长活跃的细菌群落的多样性降低。相反，这两种真菌株系对暴露在水限制下的土层细菌群落有保护作用：在接种了任何一种真菌的土壤中，细菌的生长潜力、生长效率和积极生长的细菌群落的多样性都不会受到水限制的抑制。尽管它们在群落水平上的影响相似，但这两种真菌株系确实引起了不同分类群的反应，与S. bescii接种的土壤相比，R. irregularis中的细菌生长潜力更大。一些对真菌接种物有积极反应的细菌类群属于被认为是易受干旱影响的株系。总的来说，H₂¹⁸O qSIP突出了对细菌群落结构的处理效果，而使用传统的16S rRNA基因分析则不太明显。这些结果表明，真菌和细菌的协同作用可能支持细菌对水分限制的抗逆力。

图1：实验设计、真菌接种物丰度和土壤湿度

图2：根据传统的和H₂¹⁸O qSIP过滤的16S rRNA基因分析，总的和活跃生长的细菌群落的结构和α多样性

图3：基于H₂¹⁸O qSIP的细菌生长潜力、总生长量和暴露于不同水分制度和真菌接种物后土壤的二氧化碳流出量

图4：在未接种或真菌接种的土壤中，限水与补水条件下特定分类群的细菌生长潜力比较

图5：水分限制后，真菌接种与未接种的土壤中特定分类群的细菌生长潜力比较

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