共生真菌殖入凋落物分解过程对微生物群落构建及其碳释放功能的影响

Microbial community structure is now considered a key determinant of litter decomposition in fine scale, while community assembly history is also believed as the most basic determinant of microbial community structure. Among historical events of community assembly, the entering of symbiotic fungi in plant tissue into saprophytic system is speculated to affect microbial community assembly, and further change carbon release functioning. However, so far, the mechanism on this process has not been still explored by the researches. In the former work, project group found, in some plants, colonization of litter decomposition by symbiotic fungi led to a variation of microbial community structure, and further changed the litter carbon release. Based on this finding, project group try to explore the mechanism of this complicated ecological process. In this project, the litter decomposition processes of different dominant plant species will be analyzed, through the field experiment of simulating assembly history of colonization of symbiotic fungi, in the way of microbial community structure, decomposition enzyme activity and their gene expression in order to find the mechanism on effects of colonization of litter decomposition by symbiotic fungi on microbial community assembly and corresponding carbon release functioning. The exploration of this mechanism will contribute to further uncover the microbial driving force of forest litter decomposition, and also will provide important scientific basis for perfecting the prediction mode of carbon release.

微生物群落结构被认为是凋落物分解过程的小尺度关键性决定因素，而群落构建历史则被认可为微生物群落结构最基本的决定因素。在群落构建历史事件中植物组织共生真菌由共生系统殖入腐生系统被认为可能影响了微生物群落构建并进一步引起其碳释放功能的改变，然而到目前为止仍然没有相关研究对这一复杂过程的机理进行探索。项目组在前期的研究中发现一些植物中的共生真菌定殖引起了微生物群落结构的变异并进一步引起了凋落物碳释放过程的变化，项目申请也正是基于这一发现，尝试探索该复杂过程的机理。项目主要采用共生真菌殖入历史构建模拟技术，从微生物群落结构、分解酶活性及其基因表达等方面的内容对不同优势植物种的凋落物分解过程进行剖析，以期发现共生真菌殖入分解过程对微生物群落结构及其凋落物碳释放功能影响的过程机理。这一机理的探索将有助于更深入揭示森林凋落物分解的微生物学机制，对于碳释放预测模型的完善也将提供重要的科学依据。

微生物群落组成目前被认为是生态系统尺度上决定凋落物分解过程的重要因素之一，而影响群落组成的构建历史则被认为是其最基本的决定因素。在微生物群落构建历史上，植物组织的共生真菌被认为目前参与决定了凋落物分解过程的群落历史的构建，并进一步影响了凋落物分解的碳释放功能。然而到目前为止仍然没有相关研究对这一复杂过程进行机理性探索。本项目选取了亚热带几种重要的针叶与阔叶林生态系统作为研究对象，采用共生真菌殖入历史构建模拟技术，对共生真菌殖入凋落物分解过程的影响进行了分析。主要研究结果如下：（1）不同植物种类的内生真菌差异较大，且多样性的峰值所出现的时期不同，但一般在成熟叶或衰老叶期；（2）不同优势内生真菌单菌的分解能力差异较大，由于它们的先殖效应引起的后续分解过程的分解速率差别也较大，但多数情况下具有一定的加速效应，显示出内生真菌在碳释放功能方面具有重要的贡献；（3）内生真菌在参与群落构建时，因内生真菌的种类属性不同，其对凋落物分解的任用也不同，显示出内生真菌在参与碳释放功能方面并没有明显的功能冗余；（4）内生真菌参与的群落构建作用下的凋落物分解过程对环境变化差异明显，表明即使是同一稳定环境演化的不同真菌种类，其进入腐生过程后对外界响应也不同，仍然表现出明显的种类属性。概括起来，共生真菌不仅自身具有一定的分解能力，而且也通过先殖优势影响分解者群落的构建过程，进而影响了后续的凋落物分解过程，从而在一定程度上影响了土壤碳释放功能过程。这一发现有助于我们进一步理解凋落物分解过程中微生物驱动力的复杂性，并有利于我们准确地预测凋落物分解过程乃至整个区域生态系统的碳平衡过程。