物種共存機(jī)制是植物群落構(gòu)建和生物多樣性維持的核心，然而植物伴生微生物在其中的作用卻長(zhǎng)期被忽視，尤其是這些微生物如何通過(guò)調(diào)控宿主植物的適合度差異和生態(tài)位分化而影響物種共存的內(nèi)在機(jī)制，至今仍不明確。作為廣泛存在于植物葉片組織中的共生微生物，葉片內(nèi)生真菌可通過(guò)代謝調(diào)節(jié)、抗逆防護(hù)等多種途徑影響宿主植物的生長(zhǎng)發(fā)育。然而，其在分子功能層面如何影響宿主植物的適合度差異與生態(tài)位分化，進(jìn)而調(diào)控森林群落的物種共存，目前仍缺乏系統(tǒng)性的實(shí)證研究與機(jī)制解析。

針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院植物研究所生物多樣性與生態(tài)安全研究團(tuán)隊(duì)整合了古田山亞熱帶森林103種木本植物幼苗的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)、物種水平的功能性狀以及長(zhǎng)期幼苗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)提取葉片內(nèi)生真菌轉(zhuǎn)錄本并結(jié)合基因本體(Gene Ontology,GO)功能注釋解析其分子功能，揭示了葉片內(nèi)生真菌調(diào)控森林幼苗存活與物種共存的關(guān)鍵分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，葉片內(nèi)生真菌的轉(zhuǎn)錄本多樣性與宿主植物的系統(tǒng)發(fā)育分化時(shí)間、最大樹高密切相關(guān)，其分子功能可通過(guò)適合度差異和生態(tài)位分化兩個(gè)途徑顯著促進(jìn)幼苗存活;其中，高度依賴宿主系統(tǒng)發(fā)育的GO主要通過(guò)多生物互作相關(guān)的適合度差異過(guò)程發(fā)揮作用，而高度依賴宿主性狀的GO則主要通過(guò)基礎(chǔ)生命過(guò)程相關(guān)的生態(tài)位分化過(guò)程產(chǎn)生影響。

這一發(fā)現(xiàn)成功搭建了微生物功能基因組學(xué)與現(xiàn)代物種共存理論之間的橋梁，厘清了“葉片內(nèi)生真菌分子功能—宿主適合度/生態(tài)位—幼苗存活與物種共存”的作用路徑，不僅為理解共生微生物在森林群落構(gòu)建和物種共存中的關(guān)鍵作用提供了新的理論視角，也為共生微生物在森林生物多樣性保護(hù)與可持續(xù)利用中的應(yīng)用奠定了重要理論支撐。

該研究成果于12月12日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Ecology Letters。植物所助理研究員韓保財(cái)和浙江師范大學(xué)王云泉博士為論文共同第一作者，植物所梁宇副研究員為通訊作者。馬克平院士、陳磊研究員、劉曉娟研究員、米湘成副研究員和博士后張思榕參與了上述研究。研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

葉片內(nèi)生真菌分子功能多樣性調(diào)控亞熱帶森林幼苗存活的概念圖