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編譯：橙,，編輯：小菌菌,、江舜堯,。 原創(chuàng)微文,，歡迎轉發(fā)轉載。 土壤微生物高度多樣化,占地球生物多樣性的四分之一,，目前尚不清楚復雜的微生物群落如何影響生態(tài)系統(tǒng)功能,。微生物群落功能多樣性的意義在于：不同的微生物類群解釋了不同的生態(tài)系統(tǒng)功能。近年來,，微生物共生分析表明微生物群落形成復雜的微生物網絡,，并通過競爭、相互促進和抑制等過程直接或間接地相互聯(lián)系,，微生物群落復雜性的變化,，在生態(tài)系統(tǒng)功能中可能發(fā)揮了重要作用。作者做出以下假設： 論文ID 原名：Fungal-bacterial diversity and microbiome complexity predict ecosystem functioning 譯名：真菌細菌群落多樣性及復雜性預測生態(tài)系統(tǒng)功能 期刊：Nature Communications IF：11.878 發(fā)表時間：2019.10 通訊作者：Marcel van der Heijden 作者單位：瑞士蘇黎世大學植物與微生物學系 實驗設計 結果 1 微生物網絡復雜性與生態(tài)系統(tǒng)功能 沿著多樣性梯度過濾土壤有機體對于微宇宙中微生物群落豐富度和復雜性的降低具有明顯效果,，土壤微生物網絡復雜度呈下降趨勢。在構建多樣性梯度下,，篩選土壤微生物在5mm孔徑過濾下,，微生物網絡復雜度豐富度及相互作用最高，而在滅菌處理中微生物豐富度及相互作用最低,。此外真菌和細菌豐富度也與生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性呈正相關,。低多樣性下，植物降解凋落物及養(yǎng)分吸收能力均下降,；高多樣性下,，N2O排放、P淋失增加,，生態(tài)系統(tǒng)功能受到損害,。植物對養(yǎng)分的吸收隨微生物群落豐富度和復雜性的降低而增加,。 圖1多樣性梯度簡化的微生物群落與生態(tài)系統(tǒng)功能,。土壤經不同尺寸：<5；<0.25,；<0.05,，<0.025，<0.001mm的網孔,，或加入滅菌的土壤,，建立多樣性梯度。（a）細菌真菌豐富度（b）細菌真菌相互作用關系（c）生態(tài)系統(tǒng)功能的差異,。 2 微生物群落功能多樣性 作者發(fā)現(xiàn)27.1%的細菌分類群和44.9%的真菌分類群至少維持一種生態(tài)系統(tǒng)功能（具有與增加植物養(yǎng)分吸收和凋落物分解或減少養(yǎng)分損失相關的指標）,。14.4%的細菌和19.2%的真菌與功能呈現(xiàn)負相關的關系。細菌真菌豐富度越高,，功能性物種越多,。此外，細菌和真菌豐富度與微生物群落功能特異性相關,，表明支持不同功能的微生物豐富度越高,，維系的生態(tài)系統(tǒng)功能也相對較多。作者認為生態(tài)功能多樣性當支持某一功能的分類群增加時,，功能多樣性也隨之增加,。此外，通過增加真菌和細菌的豐富度,，由于支持某一功能的分類群數(shù)量的增加,，支持了更大的功能多樣性,，從而支持了真菌和細菌群落中的功能唯一性。這些結果表明,，土壤微生物群落多樣性十分關鍵,，更為豐富和多樣的微生物群落提供了更多的功能可能性。 圖2微生物與功能性多樣性的關系,。豐富度與（a）物種多樣性（b）功能微生物豐度（c）功能特定性（d）微生物功能的關系,。功能多樣性與（e）功能物種豐度（f）特定功能的關系。 3 微生物群落的功能復雜性 通過網絡分析,，作者利用“功能復雜性”指數(shù),，即微生物之間的關系的緊密程度，發(fā)現(xiàn)功能復雜性隨著微生物多樣性的降低而降低,，微生物網絡復雜性與功能多樣性性呈正相關,。考慮到支持大多數(shù)功能的類群之間的網絡復雜性時,，發(fā)現(xiàn)功能多樣性與支持大多數(shù)功能類群的網絡復雜性具有極強的相互關系,。大多數(shù)情況下，功能多樣性與微生物多樣性密切相關,，但同時考慮真菌和細菌群落的指數(shù)更能預測土壤的功能性多樣,，這說明真菌和細菌群落二者互相作用對于支持生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性的重要意義。 圖3（a）網絡復雜性與功能多樣性的關系,；系統(tǒng)功能多樣性與微生物復雜性（b）及功能復雜性（c）的關系,。 討論 在自然界中,，土壤生態(tài)系統(tǒng)是高度異質的,，空間異質性可能對微生物之間的相互作用以及更復雜多樣的群落在小空間尺度上驅動各種養(yǎng)分循環(huán)過程的機制起著重要作用。因此使用具有相對均質土壤環(huán)境的模型系統(tǒng)的方法可能低估了土壤微生物多樣性的復雜性及其在支持生態(tài)系統(tǒng)功能中的作用,，未來需要在原位環(huán)境中進行進一步的研究,。并且不同生態(tài)系統(tǒng)類型之間的微生物網絡復雜度不同，在較高關聯(lián)復雜性的系統(tǒng)（有機管理農田,、演替后期領域）中水平功能多樣性（即真菌等生物群落內的多樣性）和垂直或界間功能多樣性（如真菌和細菌等功能群落間的多樣性）對維持生態(tài)系統(tǒng)功能都很重要,，地下復雜生態(tài)相互作用的消失可能會損害土壤提供給我們的重要生態(tài)系統(tǒng)服務。 評論 盡管高通量測序使我們能夠捕捉到大量多樣的土壤微生物,，但檢測到的許多分類群可能在感興趣的生態(tài)系統(tǒng)功能中沒有發(fā)揮重要作用，從而導致“噪音”,，可能掩蓋已實現(xiàn)的多樣性-功能關系,。因此，通過鑒定功能微生物的存在與否,，推定某些特定功能,，這為我們提供了支持某種功能（直接或間接）的真菌和細菌分類群的身份，從而消除了評估多樣性-功能關系時的這種“噪音”,。當生態(tài)功能更加多樣化時則需要更多的細菌,、真菌同時支持多種功能,，更為豐富和多樣化的微生物群落提供了更多的生態(tài)系統(tǒng)功能可能性。 當前大多數(shù)研究點多關注物種多樣性,，豐度等基本的微生物信息上,，而在研究更為復雜的生態(tài)系統(tǒng)時，需要我們將聚焦點擴展到微生物群落的其他關鍵因素,，例如群落復雜性及特定功能物種等因素,。作者發(fā)現(xiàn)包含土壤真菌和細菌的土壤微生物群二者內部和彼此的微生物相互作用對于提高生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要意義。但這些結果也暗示,，包括來自真菌和細菌以外的其他群落可能進一步提高我們預測土壤多功能性的能力,。 |
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