Plant phylogeny, traits and fungal community composition as drivers of plant–soil feedbacks

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2025-01-16 DOI:10.1111/1365-2745.14481

Christopher J. Sweeney, Marina Semchenko, Franciska T. de Vries, Bart E. van Dongen, Richard D. Bardgett

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植物系统发育、性状和真菌群落组成是植物-土壤反馈的驱动因素

1 引言植物-土壤反馈（PSFs）是陆地生态系统功能的关键组成部分，以多种方式影响植被动态，例如：维持物种共存（Crawford 等人，2019 年；Klironomos，2002 年；Teste 等人，2017 年）、植物入侵（Aldorfová 等人，2020 年；Levine 等人，2006 年）以及植物群落组成的演替变化（Bauer 等人，2015 年；Kardol 等人，2006 年）。PSFs 涉及特定植物物种对土壤生物和非生物特性的改变，这种改变会对同一土壤中未来个体的生长产生下游影响。这些 PSF 可以是积极的、消极的或中性的，即与其他物种生长过的土壤相比，在同一物种先前生长过的土壤中生长的植物性能会分别得到改善、降低或不受影响（Bever 等人，1997 年；Van der Putten 等人，2013 年）。鉴于物种间的 PSF 差异如此之大，人们对开发一个框架产生了浓厚的兴趣，该框架可用于预测 PSF 响应的方向和幅度，并将其作为植物物种特征的函数（de Vries 等人，2023 年；Rutten & Allan，2023 年；Semchenko 等人，2022 年）。然而，尽管有大量研究探讨了 PSFs 的个别方面，但由于缺乏全面的实证检验，我们对植物性状和系统发育如何通过对土壤微生物群落的相关影响来塑造 PSFs 的理解仍然有限。植物以多种方式改变其直接环境，并能塑造其根区内微生物群落的组成和多样性（Grayston 等人，1998 年；Hu 等人，2018 年）。根圈微生物群落的这种 "调节 "可以调控 PSF，因此，根据特定植物物种如何改变其根相关微生物群落，可以预测 PSF 的反应（Fitzpatrick 等人，2018 年；Semchenko 等人，2018 年；Wilschut 等人，2019 年）。以往的研究表明，根相关真菌，尤其是丛枝菌根真菌（AMF）和真菌病原菌在决定 PSFs 方面发挥着重要作用（Cortois 等人，2016 年；Semchenko 等人，2018 年）。一些研究表明，这些真菌行会受到植物物种特征的强烈影响（Frac 等人，2018 年；Semchenko 等人，2018 年），与 AMF（Cortois 等人，2016 年；Semchenko 等人，2018 年）或真菌病原营养体（Semchenko 等人，2018 年；Wilschut 等人，2019 年）的联系增加会分别导致更积极和消极的 PSF。还有证据表明，植物系统发育相关性（Barberán 等人，2015 年；Sweeney 等人，2021 年）和功能性状，尤其是根系性状（Bergmann 等人，2020 年；Eissenstat 等人，2015 年；Sweeney 等人，2021 年）强烈决定了 AMF 和病原菌群落。一些研究表明，植物功能性状可作为 PSF 的重要决定因素（Baxendale 等人，2014 年；Kardol 等人，2015 年；Rutten & Allan, 2023 年；Teste 等人，2017 年）。事实上，已知会影响 AMF 或病原菌群落的根系特征（Bergmann 等人，2020 年；McCormack & Iversen，2019 年；Semchenko 等人，2018 年；Sweeney 等人，2021 年；Wilschut 等人，2019 年），包括根系直径（Semchenko 等人，2018 年）、AMF 定殖百分比和特定根长（Cortois 等人，2016 年），已被证明能决定 PSF 的结果。这些特征代表了根资源经济学的 "合作轴"（Bergmann 等人，2020 年），表明植物与 AMF 合作吸收养分的策略是 PSF 的关键决定因素。然而，根系经济学空间的 "保护轴 "反映了根系组织的寿命和建设成本，也被认为决定了 PSF 的方向和大小（Spitzer 等人，2022 年）。地上植物性状也与 PSFs 有关（Baxendale 等人，2014 年；Fitzpatrick 等人，2017 年；Semchenko 等人，2018 年），包括嫩枝氮含量（Semchenko 等人，2018 年）和比叶面积（Fitzpatrick 等人，2017 年）。重要的是，这些地上部性状代表了快慢植物资源经济学，与依赖菌根真菌获取养分的性状无关（Bergmann 等人，2020 年）。由于植物资源获取（Cortois 等人，2016 年；Semchenko 等人，2018 年）和资源保护策略（Baxendale 等人，2014 年）都与 PSFs 有关（Rutten & Allan, 2023; Semchenko 等人，2022 年；Xi et al、植物功能性状反映了植物对菌根真菌的依赖以及对病原体整体防御的投资。

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Journal of Ecology 环境科学-生态学

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3.0 months

期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.