圖1 氮沉降對AM真菌群落的影響機制
20 世紀中期以來,由于化石燃料的大量開采使用和人工合成氮肥的生產和施用,導致大量活性氮輸入生態系統中,目前已突破地球所能承受的氮循環閾值。我國是全球氮沉降最集中的國家之一,過量的氮沉降會造成一系列嚴重的危害,如土壤酸化和退化、水體富營養化、空氣質量惡化、全球氣候變化加劇、動植物多樣性喪失、生產力下降和生態系統穩態失調等。
叢枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌廣泛分布于全球陸地生態系統,與大約70%–80%的陸地植物形成共生關系。在叢枝菌根共生體系中,叢枝菌根真菌幫助植物從土壤中吸收水分和氮磷等養分,作為回報,植物為叢枝菌根真菌提供光合產物,維持其生長和繁殖。據估計,AM 真菌和植物間的資源交換涉及高達 30%的光合產物和 80% 的氮磷養分。
叢枝菌根真菌在生態系統碳、氮、磷循環土壤結構形成與維持、植物對病蟲害和外界不良環境脅迫的抗性、植物同種和異種個體間的互作和共存、植物多樣性維持、生態系統生產力和穩定性等方面具有重要作用。探究AM真菌對氮沉降的響應對認識和把握菌根真菌緩解氮沉降的負面后果,維持生態系統的結構和功能具有重要意義。
本文綜述了AM真菌的形態結構、物種多樣性和群落組成等對氮沉降的響應機制。前人研究表明氮沉降通常降低AM真菌的根系定殖率,減少根外菌絲密度和土壤孢子密度,改變菌絲生長的時間動態;降低AM真菌多樣性,改變AM真菌群落組成。氮沉降主要通過緩解植物氮限制、降低植物對菌根的依賴性、減少植物對菌根的碳分配、改變根系和土壤中菌根生物量比率、在植物根內維持穩定的菌根真菌組成作為應對未來擾動的“保險”、改變土壤資源有效性及土壤酸度等直接和間接途徑影響AM真菌結構和功能。
目前,國內外關于AM真菌對氮沉降的響應已開展了一些研究,尤其是在AM真菌形態結構、生物多樣性和群落組成方面取得創新性認識。然而,相對于植物和細菌,關于AM真菌對氮沉降響應的認識還存在差距。叢枝菌根作為最成功的共生體系之一,不但涉及AM真菌和宿主植物,還包含其他土壤生物如細菌(解磷、內共生)、其他真菌(腐生、病原)、線蟲和原生生物(捕食者)、病毒等。不同的生物互作涉及到信號協調和資源分配等復雜過程。本篇文章建議在未來研究中整合多組學手段、開展學科交叉,聚焦復雜的生物互作體系對氮沉降的響應機制,以及AM真菌對氮沉降響應的生態后果。
參考信息:
為充分展示我國科研工作者在菌根學領域的最新研究進展及成果,加強各學科科研工作者及支持菌根事業的各行業間的交流與合作,提高科研人員叢枝菌根真菌的分類鑒定水平,促進我國菌根事業的全面發展,探討新時期菌根研究未來的發展戰略。擬于2023 年 9 月 22-27 日在江西省南昌市召開第十五屆全國菌根學術研討會暨第二屆中國菌根學青年學術論壇——叢枝菌根真菌分類鑒定培訓班會議。
本次會議由中國菌物學會菌根及內生真菌專業委員會主辦,由江西農業大學、江西省森林培育重點實驗室、江西省鄱陽湖流域農業資源與生態重點實驗室、國家林業和草原局鄱陽湖流域森林生態系統保護與修復重點實驗室、易菇網承辦。
擬參會的代表請用微信掃描識別以下二維碼,點擊在線報名并使用微信支付注冊費用即可注冊成功。
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會議通知|第十五屆全國菌根學術研討會暨第二屆中國菌根學青年學術論壇——叢枝菌根真菌分類鑒定培訓班
參考文獻|史加勉,王聰,鄭勇,高程,2023. 叢枝菌根真菌形態結構、物種多樣性和群落組成對氮沉降響應研究進展. 菌物學報,42(1): 118-129