复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室、上海长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站聂明团队在滨海盐沼土壤微生物地理分布格局研究中取得进展，研究成果于2022年1月31日以“The relative importance of intraspecific variation in above- and belowground plant traits in shaping salt marsh soil bacterial diversity and composition”为题发表在植物与土壤学期刊Plant and soil上。该研究发现了植物种内性状变异在驱动土壤细菌群落多样性和组成的地理变异中发挥着重要作用。

土壤微生物群落在驱动生态系统功能方面发挥着重要作用。探索土壤微生物地理分布的驱动因素，有助于我们理解土壤微生物多样性的形成和维持机制，并据此预测土壤微生物对环境变化的响应以及对生态系统功能的影响。植物对土壤微生物多样性和群落组成具有强烈的塑造作用。物种间和群落水平的植物性状变异可以通过资源投入的数量和质量影响土壤微生物群落。然而，种内性状变异在驱动土壤微生物群落地理分布中的作用还不清楚。

本研究于中国海岸带湿地开展大尺度野外调查（图1），以中国滨海湿地分布最广的互花米草（Spartina alterniflora）和芦苇（Phragmites australis）为研究对象，通过测量土壤理化因子，植物地上性状和地下根系性状，结合高通量测序技术，分析了植物种内性状变异在驱动滨海湿地土壤细菌多样性和群落组成中的作用，并且比较了地上性状和地下性状的相对重要性。

图1 中国滨海湿地采样点

研究结果发现，互花米草和芦苇盐沼的土壤细菌群落相异性与植物地上和地下种内性状相异性显著相关（图2），此外，多种植物性状与土壤细菌丰富度和Shannon指数也存在显著相关性。变异分解分析和结构方程模型分析进一步表明，在考虑气候和土壤因子后，地下性状（如根生物量和根氮浓度）对土壤细菌多样性的影响更强，而地上性状（如茎秆高度和叶片生物量）对细菌群落结构的影响更强（图3）。本研究在区域尺度证明了植物种内性状在驱动土壤微生物多样性和群落组成地理分布格局中的作用，探讨了地上性状和地下性状在影响土壤细菌多样性和群落组成方面发挥的差异性作用。该研究强调需要整合植物种内性状变异以更好地预测地下生物多样性和生态系统过程。

图2 土壤细菌群落差异性（Bray-Curtis 距离）与植物地上和地下性状差异性（欧氏距离）之间的关系

图3 植物地上和地下性状在解释土壤细菌多样性和群落组成中的相对重要性

复旦大学生命科学学院博士后刘浩为本文的第一作者，聂明教授为通讯作者，复旦大学博士生朱婷、徐晓博士、博士生姚佳、周晨昊博士，兰州大学吴纪华教授，复旦大学/云南大学李博教授为共同作者。本研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市优秀学术带头人计划、曙光人才计划等项目资助。