细根化学多样性及其与根际微生物的互作维持了热带山地多营养级物种共存

山地拥有复杂的环境异质性，是研究生物多样性维持和适应机制的“自然实验室”。一方面，大尺度研究认为气候地质因素是山地生物多样性维持的决定性因素，而生物因素的作用关注度相对不足。而另一方面，植物-微生物相互作用对于群落构建的作用被过分强调，其背景和尺度依赖性缺乏清晰的认识。因此，综合考虑气候梯度下生物和非生物因素对多营养级物种共存的研究较为重要。

中国科学院西双版纳热带植物园森林生态系统结构、功能与动态研究组围绕上述主题在Science of The Total Environment上发表了题为Phytochemical diversity and their adaptations to abiotic and biotic pressures in fine roots across a climatic gradient的研究论文。该研究测定了热带、亚热带和亚高山海拔梯度样地树种细根代谢组及其根际微生物组数据，以探究细根化学多样性格局和细根化学与根际微生物的相互作用。研究结果表明，亚高山树种化学多样性高于热带树种，但化学多样性的变异较小，这有利于适应较高的非生物压力。热带树种具有较高的化学多样性变异和化学特有性，这有利于物种共存和适应复杂的生物压力。此外，在所有气候带，近缘树种都存在广泛的化学生态位分化，细根化学多样性受系统发育的影响较弱，主要受到非生物和生物压力的调节。研究结果还支持“纬度生物相互作用假说”，即细根化学与微生物相互作用的强度从热带到亚高山地区逐渐减弱，从而促进了热带地区共存树种的化学生态位分化及其根际微生物群落的多样化。

森林生态系统结构、功能与动态研究组已出站博士后（现昆明植物研究所副研究员）张亚洲为论文第一作者，杨洁研究员为论文的通讯作者。该研究在数据采集和分析过程中得到了云南西双版纳森林生态系统国家野外科学观测研究站补蚌工作站、哀牢山亚热带生态系统研究站和丽江生物多样性野外科学观测研究站的支持。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院、云南省、中国博士后科学基金和版纳植物园“十四五”等项目的资助。

图 1. 细根化学多样性和特有性格局。

图 2. 研究结果示意。