iMeta | 德加合作揭示葛藤菌根真菌的遗传多样性和群落组成

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先锋植物三裂叶葛藤 (Pueraria phaseoloides) 的丛枝菌根真菌在根和根际土壤中的遗传多样性和群落组成

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imt2.51

COMMENTARY

● 2022年9月30日，德国霍恩海姆大学热带农业所Frank Rasche团队在iMeta在线发表了题为“Genetic diversity and community composition of arbuscular mycorrhizal fungi associated with root and rhizosphere soil of the pioneer plant Pueraria phaseoloides”的文章

● 该文章证明了先锋植物三裂叶葛藤对丛枝菌根真菌群落有很强的调控作用，根际丛枝菌根真菌与根内群落的差异与地理位置无关，通过共网络分析揭示了根际和根内两个关键物种。

●  第一作者：郭雅琴(Yaqin Guo)

●  通讯作者：Frank Rasche ([e-mail])

●  合作作者：Qicheng Bei (卑其成)；Beloved Mensah Dzomeku；Konrad Martin

● 主要单位：德国霍恩海姆大学热带农业所；德国亥姆霍兹环境研究所；非洲加纳作物研究所

亮   点

● 先锋植物三裂叶葛藤对丛枝菌根真菌群落有很强的调控作用

● 根际丛枝菌根真菌与根内群落的差异与地理位置无关

● 共网络分析揭示了根际(Acaulospora)和根内(Rhizophagus)两个关键物种

摘   要

关于先锋植物三裂叶葛藤在退化土地上定植的丛枝菌根真菌的丰度，多样性和选择性的因素的知识有限。为了推进这一信息，我们在加纳(西非)选择了两个地理上截然不同的废弃金矿采样，并分析了先锋植物三裂叶葛藤根际和根内丛枝菌根的群落和遗传多样性。在illumina MiSeq平台获得AMF特异序列，发育树分析确定了195个扩增子序列(ASV)，属于Glomeromycota门的8个属(根际:102 ASV；根内:72AS；共享:21ASV)。根区的多样性低于根际土壤。与地理位置无关，根际土壤中AMF的群落组成都与根的群落组成不同。土壤理化特性对群落组成没有影响，但pH和Ca同时影响AMF的丰富度和多样性，Zn仅影响AMF的丰富度(P<0.05)。共网络分析揭示了两个隔间的两种不同的关键物种，即根际土壤中的Acaulospora和根中的Rhizophagus。总的来说，我们的结果表明植物区隔是塑造与P.phaseoloides相关的AMF群落的主要因素。该研究表明，P.phaseoloides根中的高丰度Rhizophagus是植物与AMF功能良好匹配的结果。因此，P.phaseoloides在普遍的土壤条件下对AMF物种具有强烈的调节作用。这些对植物-AMF相互作用与P.phaseoloides相关的区室驱动的生态位分化的基本见解为恢复退化的生态系统提供了生态基础。

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全文解读

引  言

丛枝菌根真菌 (AMF) 通过促进对有限资源的获取来确保植物的生存，特别是在退化的生态系统中，从而在维持生态系统过程和功能方面发挥着至关重要的作用。AMF群落的组成、多样性和丰度取决于几个因素。例如，荟萃分析显示AMF在全球范围内表现出生物地理模式。在当地范围内，土壤和生物地理因素都被证明可以决定AMF群落。大量研究证明，土壤条件也决定了AMF的多样性和组成(表S1)。然而，AMF对土壤条件的反应是随机的，对于它们的相对重要性没有达成共识。多项研究表明，土壤pH值是决定AMF群落的重要因素。另据报道，较高水平的磷(P)限制了AMF的多样性；但另一项研究表明，土壤质地而不是pH或P会影响农业土壤中的AMF组成。这种差异可能是针对不同的生态系统、寄主植物和样本类型的结果(表S1)。更重要的是，植物对其相关AMF的多样性和组成有很强的影响，但植物宿主与AMF类群之间关联的特异性普遍较低。此外，相同的植物物种可能揭示植物区室之间AMF群落的差异，即根和根际土壤。

AMF根据生物量分配分为不同的功能组，即rhizophilic guild和edaphophilic guild。rhizophilic guild被认为比土壤(如根瘤菌)分配更多的丛枝菌根生物量到根部；而edaphophilic guild被认为将更多的生物量分配给土壤而不是根，如Acaulospora。然而，由于不同技术的使用，在将AMF家族分类时必须谨慎。此外，植物可以通过向有益的共生体输送更多的碳来影响AMF的丰度，从而促进与其他生物的竞争。特别是在退化的生态系统中，“创始AMF”物种可能会受益于植物衍生的碳来定殖植物根系，从而在竞争中胜过“AMF后发者”，从而导致根际土壤和根际土壤之间存在差异。因此，了解各种因素在多大程度上调节AMF的丰度、多样性和选择性根定殖(即生态位分化)不仅对于维持农业生态系统中的生态过程至关重要，而且促进恢复退化的生态系统。AMF已被证实是沙丘、河漫滩和火山区中的先驱微生物。尽管AMF在具有不同植物物种的不同生态系统中的作用已得到深入研究(表S1)，但AMF多样性和与严重退化生态系统中先锋植物相关的群落在很大程度上仍未得到探索。其中包括在西非经常发现的采矿后地点。加纳尤其如此，它是非洲最大的黄金生产国，也是世界第六大黄金生产国。以每年2600公顷的速度，加纳的自然植被被密集地转化为金矿。露天采矿后，土地通常被遗弃，没有植被，为先锋植物提供了定植空间。在加纳，Pueraria phaseoloides（热带葛根）是一种多年生固氮豆科植物，已被发现是一种先锋植物物种，可在采矿后大力定植。在印度尼西亚也观察到了类似的情况。可以推测，与AMF的共生加强了这种成功的定植和对各种场地条件的潜在适应。这一假设被早期的一项研究合理化，表明P. phaseoloides 在没有共生AMF的情况下无法建立。

鉴于P. phaseoloides在采矿后有效定殖的生态优势，必须理解与P. phaseoloides 相关的菌根群落的形成因素，考虑退化土地恢复的好处。因此，我们研究了在加纳废弃、高度干扰的采矿后地点的普遍土壤条件下生长的P. phaseolides 根际和根中AMF群落的遗传多样性和组成。采用高通量DNA测序分析退化采矿土壤中的AMF群落。与主要依靠孢子鉴定的形态学方法不同，基于DNA的方法从菌丝、菌根根和孢子中捕获遗传信息。我们假设，由于P. phaseolides在不同环境中的强大适应潜力，宿主身份是塑造AMF群落的主要驱动因素，可能比与地理和土壤条件相关的当地因素更强。其次，我们假设P. phaseolides 的高适应性可能反映在从根际土壤中选择 AMF 特定物种。通过测试这一点，我们的主要目标是填补对退化采矿土壤中AMF生态状况的理解，并为制定基于AMF的退化土地恢复战略提供科学基础。

结   果

总体测序和分类

总共从Illumina MiSeq®测序中获得了2,312,972个原始读数，平均读数长度为301bp。质量控制(质量分数>35)将读数减少到2,039,447，平均序列为271bp (即平均丢弃11.8% 的读数)。去除了频率低于平均样本深度0.1%的稀有扩增子序列变体。去除稀有的扩增子序列变体 (ASV) (16.8%) 后，总共剩下1,746,146个读数(表S2)。根据NCBI数据库过non-Glomeromycota (详见“生物信息学分析”部分)，得到Glomeromycota门的195个ASV用于下游分析。其中，102个ASV属于根际土壤，72个ASV在根系中发现，而21个ASV共享根际土壤和根部(图S1)。系统发育分析将195个ASV分配到8个属：Acaulospora (72)、Rhizophagus (43)、Paraglomus (43)、Dominikia (16)、Clroideoglomus (7)、Funneliformis (7)、Septoglomus (4)、Diversispora (3)。在根部和根际土壤中均发现了Acaulospora、Rhizophagus、Paraglomus和Septoglomus。Dominikia和Clroideoglomus仅在根际土壤中检测到，而Funneliformis和Diversispora仅在根部中发现 (图1A和图S2)。

AMF的Alpha多样性

稀疏曲线显示已达到AMF多样性足够覆盖 (饱和) 的序列数量，作为下游分析的质量要求 (图S3)。显示了α-多样性指数，并对两个位置 (Konongo，KN；Bosome-Freho，BF)的统计差异进行了注释 (图1C，D和图S4)。在这两个位置，根际土壤中观察到的ASV多于根部，尽管这种差异不显着(P > 0.05) (图S4 (a))。然而，在这两个位置，根际土壤的ASV均匀度和多样性均高于根 (P < 0.05) (图1C，D)。BF中根际土壤的ASV丰富度高于KG(P < 0.05)，而ASV的均匀度和多样性并未显示两个位置之间的任何差异。

AMF的Beta多样性（群落组成）

两个隔间之间的 AMF 成分明显分开，但位置之间没有(图1B)。NMDS分析的应力值为0.09，反映了AMF群落在因素之间的显着变化。为了验证NMDS分析的重要性，使用置换MANOVA检验进一步检查了因素(植物区室、位置) (图1B)。结果表明，植物区室是调节 AMF 组成的关键决定因素(P < 0.05)，解释了超过 20% 的变异。然而，位置对AMF组成的影响并不显着，仅解释了4% 的变化(P > 0.05)。

图1. 整体丛枝菌根的群落结构

（A）丛枝菌根的相对分度属分布在根际和根中。11个样品根际和14个样品根中。低于10%的属归于其它。（B）AMF群落的加权距离的非度量分析。（C）和（D）阿尔法多样性分析。（C）Pielou均匀度。（D）香农多样性。方框代表第 75 到第 25 个四分位数之间的范围。方框内的线代表中位数。胡须代表四分位间距 1.5 的最低和最高值。NS 表示不显著； * 表示显著（P<0.05）; ** 表示显著（P<0.001）。

AMF与土壤特性的关系

分析了AMF丰富度和多样性与土壤特征之间的关系(表S3)。土壤钙(Ca)含量和土壤pH值与AMF丰富度和多样性均呈负相关(P < 0.05)。土壤锌(Zn)含量仅与AMF丰富度呈负相关(P < 0.05)。进行基于距离的冗余分析 (db-RDA) 以检查土壤特性对 AMF 组成的影响。结果表明，土壤特性对AMF组成没有影响 (P > 0.05) (表S4)。

植物区室间AMF群落的差异

通过对DeSeq2的分析，发现12个ASV在根际土壤中比在根样品中更丰富，而7个ASV在根隔室中比在根际土壤中更丰富（图2A）。在根室中，ASV隶属于两个属：Rhizophagus (4) 和 Paraglomus (3)。在根际土壤中，ASV被分配给 Acaulospora (5)、Paraglomus (4)、Dominikia (2)和 Clroideoglomus (1)。根际土壤网络的节点和边数 (123个节点，948个边) 比根室网络 (86个节点，468个边) 多。模块化指数（根际土壤：0.78；根：0.79）高于0.4，表明模块化网络结构。根际土壤和根系的平均度数分别为17.6和10.9，根际土壤的平均聚类系数为0.84，根系的平均聚类系数为0.95。共现网络的详细结果列于表S5和表S6。在网络分析的基础上，ASV230 (Acaulospora) 和 ASV238 (Rhizophagus) 分别被确定为根际土壤和根隔室的关键类群(图2B和表 S5-6)。

图 2. ASV 和 keystone 的差异

(A) DeSeq2 显示了两个植物区室之间扩增子序列变体 (ASV) 的差异。不同的颜色代表不同的属，不同的点大小代表不同的平均值，经过DeSeq2归一化后。 (B) 根际土壤和根区的共生网络。每个节点代表一个由属标记的扩增子序列变体 (ASV)。通过强壮（Spearman 校正系数R > 0.6）和显著的（PFDR < 0.05）相关性来验证节点。每个节点的大小与连接的数量有关，而相同颜色的节点显示相同的模块。两个节点之间每个连接的粗细与 Spearman 相关系数的强度有关

讨   论

我们的研究结果表明，P. phaseoloides的根部显示出AMF的扩增子序列变体 (ASV) 丰富度和多样性低于相关的根际土壤，这一发现与其他植物物种一致。这证实了一般观点，即根际土壤为植物提供了重要的AMF储存库，植物仅在特定时间从其中吸收一定比例的AMF。更重要的是，P. phaseoloides 的植物区室独立于地理位置或微生物组来源，对微生物群落转移产生强烈影响，表明对相关AMF的选择性偏好。结果表明，地理距离对AMF群落的影响很小，因为农田中的单一植物物种可能在一定距离内使AMF群落同质化。此外，微生物群落的宿主划分有助于与栖息地破碎化的影响脱钩。在我们的研究中，P.phaseoloides在塑造AMF群落方面发挥着重要作用，从而超过了地理因素。然而，植物和AMF之间的共生通常被认为是非特异性的，这归因于与植物物种(~300,000)相比，特征AMF物种(300)的数量较少。然而，有证据表明，在不同的生态系统中存在对AMF-植物关联的偏好。除了释放碳质根系分泌物触发最优选的共生体，土壤条件已被认为会改变植物吸引选定AMF的能力。

我们的结果表明，土壤条件对AMF组成没有显着影响。这种差异似乎可能是由于植物宿主通过根系分泌物对根际物种库的强烈调节，从而掩盖了构建土壤AMF群落的土壤条件。与其他研究一致，证明寄主植物对根的AMF定殖比普遍的土壤条件具有更强的选择性。这证实了公认的AMF社区组装概念，即宿主过滤对AMF的组装起决定性作用。另一方面，检测了土壤条件对AMF丰富度和多样性的影响。首先，AMF丰度和多样性与土壤pH值呈负相关，正如在其他情况下观察到的那样。土壤pH值通过影响养分和离子的有效性来控制AMF的丰富度和多样性。因此，我们发现土壤锌 (Zn) 的含量与 AMF 的丰富度而非多样性相关，而土壤钙 (Ca) 的含量与AMF的丰富度和多样性均相关。这两种营养素都促进植物代谢过程，并且它们的吸收得到AMF的支持。众所周知，高锌土壤水平会对污染土壤中AMF的丰度和组成产生负面影响，而其他研究表明，Zn可以影响非污染生态系统中AMF的多样性和丰富度。这些不一致的结果很可能是由生态系统类型和结构的差异来解释的。另一方面，关于Ca对AMF多样性和组成的影响，只有有限的信息可用。Ca不仅是一种营养物质，还被认为是启动植物与AMF之间通信的信使。在我们研究的给定环境条件下，需要进一步研究来探索Ca对AMF多样性和组成的影响。尽管在我们的研究中pH、Zn和Ca对AMF的丰富度和/或多样性有显着影响，但它们在群落组装方面并没有引发显着差异。

我们的数据进一步支持了寄主偏好的概念，首次揭示了两个不同植物区室中两种不同且高丰度的 AMF 关键物种：根中的Rhizophagus和根际土壤中的Acaulospora，与单一植物物种相关(即P. phaseoloides)。据报道，具有高丰度的类群对维持生态系统功能具有重要贡献。这也可能适用于在 P. phaseoloides的根室中大量存在的Rhizophagus。Rhizophagus是一种普遍快速生长的物种(r策略)，根据其表型特征，在生活史分类系统中被归类为“竞争者”。因此，Rhizophagus可能具有竞争优势，可以有效地占据根生态位，并立即获得植物来源的资源。此外，植物更喜欢将更多的碳输送给有益的共生体，例如根食菌，这可能有助于植物在废弃矿场的恶劣环境条件下取得成功。关于退化生态系统（例如废弃矿区）的定植，有人提出所谓的“创始AMF”物种可能会受益于这种植物衍生的碳，从而在生态演替的早期阶段定植植物根部。因此，这种生态优势将胜过所谓的“AMF后来者”，通过新形成的根的定植，有利于根霉在土壤中的增殖。更重要的是，Rhizophagus 已被认为是一种主要的AMF物种，在农业系统的早期生长发育阶段支持植物。这也可能适用于退化的生态系统。事实上，Rhizophagus被认为是一个非常丰富的分类单元，因为它已在不同的宿主物种和环境中发现(表S1)。然而，对不同生态系统 (如根瘤菌) 中最丰富的 AMF 类群的系统发育荟萃分析表明，它们不一定具有相同的系统发育结构。另一方面，Acaulospora是一种生长缓慢的物种(k 策略)，基于性状的概念将Acaulospora呈现为“耐抗”AMF。然而，人们认为耐抗的AMF会为其宿主提供延迟的益处，这伴随着宿主对碳的过度需求。因此，我们的研究表明P. phaseoloides 根部中丰富的Rhizophagus 是这个退化生态系统中两个伙伴之间良好功能匹配的结果。

结   论

我们的研究结果提供了AMF群落的基本遗传见解，这些群落与定植加纳废弃矿区的先驱植物葛根有关。我们的研究表明，地理和主要土壤条件仅对AMF丰度和多样性产生显著影响，但对AMF群落组成没有影响。相反，植物区室很大程度上解释了AMF组成的差异，两个不同的植物区室中有两种不同的功能物种(即根际土壤中的Acaulospora；根中的Rhizophagus)。这意味着P. phaseoloides对AMF物种具有很强的选择性，无论土壤条件如何，都强调了宿主在选择AMF时的生态可塑性。本研究基于一次性点抽样。因此，为了充分了解AMF群落在退化生态系统中的生态影响，需要进一步研究，包括更广泛的具有不同环境条件的废弃矿区，并考虑不同季节的多个AMF性状（即孢子密度、自由基内和自由基外菌丝），将为AMF分区与P. phaseoloides 相关的可塑性和响应性提供更深刻的见解，作为恢复退化生态系统的合适生态基础。

方   法

· 样地描述和采样

2019 年 10 月，在分布在阿散蒂地区(加纳)的两个地点(距离45公里)的五个废弃金矿场采集了土壤和根部样本。三个地点位于Konongo (KN，6°37'N，1°14'E) 和Bosome-Freho中的两个地点 (BF, 6°25' N, 1°18' E) (图3A)。在每个地点，所有采样点之间的距离至少为50m。两个地点的气候条件相似 (表S7)，但物理化学土壤特征不同 (表S8)。在每个采样点，随机选择三个空间分离的 P. phaseoloides 植物个体，彼此之间的距离为 1.5 m，以确保样本的独立性。挖出带有土壤的整株植物 (大约10厘米宽和20厘米深)，并放入塑料袋中并在冷藏箱中运输。完整的根系(根球)在4˚C下保存，使样品在运往德国(霍恩海姆大学，斯图加特)之前处于半自然状态。抵达后，样品在 4˚C 下保存以供进一步处理。

· 样品处理

样品根据方法进行处理，稍作修改(图 3B)。通过轻轻摇动从根部去除大块土壤并进行物理化学分析(表S8)。然后，每株植物切除10至12根，长度为5至8厘米。用与 200 g L-1 Tween-20 混合的 35 ml 高压灭菌的磷酸盐缓冲液清洗切除的根，使根际土壤与根分离。按照消毒程序将根部转移到新的管 (50 ml) 中(1) 根部样品用 35 ml 与0.01% Tween-20 混合的 50% 漂白剂处理 1 分钟；(2)液相用35ml 70%乙醇置换1min； (3)根部样品用无菌水冲洗 5 次；(4)将洗净的根在无菌滤纸上干燥。然后，使用无菌镊子和修枝剪将根切成小块，并在-20˚C 下保存以提取DNA。含有根际土壤的试管处理如下：(1)将样品过滤(无菌 100 µm 网孔细胞过滤器)到一个新的 50 ml 试管中；(2)将样品离心 (3,000 × g, 5 min, 室温 (RT))并去除上清液；(3)将试管置于冰上冷却，加入1.5ml无菌磷酸盐缓冲液，然后涡旋；(4)将悬浮相转移到干净的 2 ml 管中并离心样品 (15,871 × g, 2 min, RT)。最后，去除上清液，根际土壤颗粒在-20˚C 下保存用于 DNA 提取。

图 3. 采样位置和采样方法

 (A) 加纳阿散蒂地区两个地区的采样点。 (B) 采集根际和根部样本的采样方法

· 扩增子测序

对于 DNA 提取，使用0.1 g 冷冻根在液氮中均匀混合和0.5 g 冷冻根际土壤。使用 植物DNA试剂盒提取 根DNA。为了提高根际土壤 DNA 的数量和质量，在添加缓冲液之前添加 30 mg 聚乙烯基聚吡咯烷酮。通过 NanoDrop 分光光度计 2000测量 DNA 浓度。用双蒸水制备根(10倍稀释)和根际土壤(5 ng µl-1)DNA的工作溶液，然后储存在-20˚C 以供后续分析。Glomeromycota 的扩增子是用巢式 PCR 产生的。第一次PCR使用引物NS31和AMDGR。每个 PCR (20 µl) 包含 1 µl DNA 工作溶液、0.2 µM 每种引物、0.2 mM 每种脱氧核苷三磷酸 (dNTP)、1.5 mM MgCl2和 1 U Taq DNA 聚合酶。使用以下条件在 PeQSTAR PCR仪器上进行反应：95˚C 初始变性 3 分钟，然后进行 35 个循环，即 95˚C 30 秒、56˚C 30 秒和 72˚C 30 秒。反应在 72˚C 下完成 3 分钟。第二次嵌套 PCR 使用带有Illumina 适配器标记的 AMF 特异性引物 AMV4.5NF 和 AMDGR进行，产生约 300 bp 的扩增子。使用与上述相同的 PCR 运行条件，将第一次 PCR 的 1:10 稀释扩增子的 1 µl 用于 30 µl 反应中的第二次 PCR，只是退火时间减少到 20 秒。通过 1.5% 琼脂糖凝胶电泳验证扩增子。然后，将 25 µl 带有 Illumina 接头的扩增子提交给 Eurofins Genomics Europe Sequencing GmbH。文库构建和质量检查由 Eurofins Genomics 完成。Illumina MiSeq 用于以 2 × 300 序列模式(Eurofins Genomics)进行测序。原始序列以 BioProject 登录号 PRJ011089 保存在基因组序列档案中。

· 生物信息学分析

序列修剪以排除引物序列，并在初始步骤中以质量得分 > 35 进行质量过滤。去除了频率低于平均序列深度 0.1% 的罕见扩增子序列变体 (ASV)。正如 Illumina 报告的那样，最有可能是由于运行之间的 MiSeq 渗出导致读数的0.1% (https://github.com/LangilleLab/microbiome_helper/wiki/Amplicon-SOP-v2-(qiime2-2020.2))。

每个 ASV 的分类鉴定是根据 Stefani 的方法进行的，并稍作修改。首先，使用基本的局部比对搜索工具(BLAST)，根据国家生物技术信息中心(NCBI)确定每个 ASV 与最接近的序列。搜索设置为 Glomeromycotina (taxid:214504)，其中未培养/环境样本序列被排除在外，检索到的相似序列的最大数量(即要记录的最高命中数)设置为 10。BLAST 结果作为单个文件 XML2 并上传到 Geneious Prime®(版本 2020.2)，目的是下载分类信息并仅保存第一个命中(配对相似度最高且查询覆盖率 > 95% 的命中)。然后，将带有分类信息的 BLAST 结果导入QIIME2。使用qiime 特征分类器(classify-consensus-blast)分配ASV，在门水平上属于非肾小球菌属(未分类的AMF)的ASV 序列被删除。剩余的 ASV 被认为是有效的 ASV 并用于下游分析。在 GTRGAMMA 模型下使用RAxML (v8.2.12) 推断分类分配，并通过 CIPRES 门户网站使用“系统发育主干树”进行 1000 个引导程序。除了指定外群外，使用与上述相同的生产者计算系统发育主干树。参考序列是从数据库中获取的，最近在公共存储库中描述了 AMF 物种。每个 ASV 的分类都以其在系统发育树中的位置来划分(表 S9)。

· 统计分析

所有统计分析均在 R(版本 4.0.3)中完成。所有序列信息在表 S2 中给出。从分析中移除低测序深度样本(< 1,000)以避免任何质量差的序列污染(表 S2 中的红色)。考虑数据正态性和方差齐性，a= 0.05 定义为统计学显着性。如果需要，使用 Benjamini-Hochberg 方法调整 P 值以进行多重比较。

稀疏曲线与每个隔室的 ASV 单独组装以确认测序深度。为了消除错误，在计算多样性指数之前，样本被稀释到1,500 个序列。Alpha(a)-多样性指数，包括观察到的ASV、ASV均匀度(Pielou均匀度)、Shannon和InvSimpson多样性，是从稀有的ASV估计的。双向方差分析用于测试植物隔间内和位置之间的a多样性指数的显着差异。使用Tukey的分析进行了事后比较。

AMF社区的beta多样性是使用ASV级别的加权 UniFric 非度量维度标度(NMDS)排序计算的。使用 Vegan 函数adonis()进行置换多元方差分析(MANOVA)，以测量位置和植物区室对多样性的显着影响。为了识别两个隔间的不同ASV，进行了DeSeq2。此外，为了验证这种差异是否与AMF之间的功能变化有关，在两个植物区室(即根际土壤、根)中确定了关键类群。该分析步骤是合理的，因为关键类群在微生物组结构中不可替代，并且在微生物组功能中发挥关键作用。AMF关键类群是通过共现网络确定的，该网络被认为是从微生物群落中推断关键类群的有力工具。使用Spearman相关系数在R中进行共现网络分析。根据强(R > 0.6)和显着相关(PFDR < 0.05)，构建了根际土壤和根室内的共现模型。使用 Fruchtermann-Feingold 布局在 Gephi 平台(版本 0.9.2)上可视化共现网络。那些具有最高中介中心性分数的 ASV 被认为是关键类群。

为了检测AMF的 a 多样性(ASV 丰富度和香农多样性)与土壤特征之间的关系，计算了Pearson相关性。为了进一步检查土壤特性对AMF组成的影响，进行了基于距离的冗余分析(db-RDA)。计算方差膨胀因子(VIF)以选择决定性的土壤特征，从而选择VIF值小于10的土壤特征。逐步db-RDA是使用R中的Vegan 函数dbrda()执行的。通过蒙特卡罗置换测试了由土壤特征解释的 AMF 组成变化的显着性。

引文格式：

Yaqin Guo, Qicheng Bei, Beloved Mensah Dzomeku, Konrad Martin, Frank Rasche. 2022. Genetic diversity and community composition of arbuscular mycorrhizal fungi associated with root and rhizosphere soil of the pioneer plant Pueraria phaseoloides. iMeta 4: e51. https://doi.org/10.1002/imt2.51

作者简介

郭雅琴（第一作者）

●  霍恩海姆大学土壤微生物生态学博士在读

●  研究课题为利用微生物组分析工具挖掘退化地土壤微生物的群落结构，尤其丛枝菌根真菌群落结构及土壤微生物和植物互作

Frank Rasche（通讯作者）

● 霍恩海姆大学教授，博士生导师

●  研究方向为植物，土壤生态学。相关研究已在FEMS，SSB，fungal biology, plant and soil, BMC plant biology, Applied soil ecology发表

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“iMeta” 是由威立、肠菌分会和本领域数百位华人科学家合作出版的开放获取期刊，主编由中科院微生物所刘双江研究员和荷兰格罗宁根大学傅静远教授担任。目的是发表原创研究、方法和综述以促进宏基因组学、微生物组和生物信息学发展。目标是发表前10%(IF > 15)的高影响力论文。期刊特色包括视频投稿、可重复分析、图片打磨、青年编委、前3年免出版费、50万用户的社交媒体宣传等。2022年2月正式创刊发行！

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