Nature Communications | 中科院地理资源所寇亮研究组提出树木根系“获取

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为了适应复杂的地下环境，植物在土壤资源获取和防御能力之间进行权衡。这涉及与不同类型的根相关微生物建立共生伙伴关系，例如丛枝菌根真菌（AM）和外生菌根真菌（EcM）。植物在不同策略之间的权衡通过介导根组织化学对分解过程中的养分释放产生遗留影响，这反过来又影响新兴根重新获取资源的能力，它可以创建反馈循环。然而，这个反馈循环过程之间的基本联系在很大程度上仍然是未量化的。考虑到这一点，在本研究中，我们提出了基于性状的根系统“获取-防御-分解”概念框架（缩写为ADD，图1a）。一项主要研究，研究树木如何协调根系资源获取、化学防御和养分循环（通过根部分解释放养分），从而在根系-土壤系统中创建养分反馈循环。

图1 根系统“获取-防御-分解”反馈环的概念框架

本研究中，根的经济空间（新植物学家|中国科学院地理资源研究所：菌根共生途径塑造树根的经济空间；新植物学家|中国科学院地理资源研究所研究员寇炼和王·慧敏）被发现。科学研究和其他研究揭示了早期演替森林中根系的经济空间和地下物种的共存（基本的“根-真菌共生”梯度由根系化学防御（缩合单宁）主导，并且与根系化学防御（缩合单宁）的速率密切相关）。根分解）。木本植物的根性状和分解之间的关系是菌根和生境控制)，而共生真菌对根系的依赖性越大，其化学防御能力越低，导致这些权衡和分解被促进。残留效应为ADD的概念框架提供了初步证据。同时，在科水平上，发现根系对共生真菌的依赖与植物的进化史有关。根系的总体进化趋势是减少对共生真菌的依赖。真菌增殖并在其自身的根部防御中投入更多，导致养分恢复速度减慢（图2）。

图2 基于“获取、防御、分解”反馈循环的综合物种策略

此外，进化历史导致植物对菌根真菌的依赖发生变化，从而导致地下整合策略和养分循环模式的变化。也就是说，从较老的进化类群中的“高AM共生-低防御-快分解-无机营养物”的快速循环系统到更多进化类群中的“高EcM共生-高防御-慢分解-有机营养物”系统。逐渐过渡到较慢的循环系统。现代类群形成渐进梯度的地下养分循环模式（图1b）。这种进化趋势对多维地下策略和养分循环模式（包括资源获取和防御）具有深远的影响。这一发现在地下根和菌根性状方面扩展了菌根树种的营养经济框架（MANE, Phillips et al. 2013, New Phytological），并突破了AM主导的森林系统与EcM之间的传统关系的限制二分法。优势森林系统。

ADD的概念框架基于我们团队之前提出的“获取-保存-返回”GSR连续体框架（生态学杂志| 亚热带森林树木的养分获取-保存-返回“GSR”连续体），与我们揭示了森林生态系统养分循环的重要地下过程，为深入理解森林养分循环模式、生产力形成的地下基础和物种共存的地下机制提供了新的视角。也为森林高效培育和可持续经营提供理论依据。人工林。

该研究结果最近在线发表在《自然通讯》杂志上。中国科学院地理研究所博士后郑佳佳为第一作者，寇亮研究员为通讯作者。合作者包括法国国家科学研究中心Grgoire T. Frchet研究员、爱沙尼亚塔尔图大学Lejo Tedelsu教授、中国科学院地理研究所李胜谷研究员、王惠民研究员、付晓丽研究员。该研究得到了国家自然科学基金（32222059；32330071；41830646）和法国卓越研究所基金（ANR-10-LABX-41）的资助和支持。

相关论文目录（*通讯作者）：

1. 郑JJ，Freschet GT，Tedersoo L，李SG，Yan H，Jiang L，Wang HM，Ma N，戴XQ，Fu XL，Kou L*基于被子植物根获取-防御-降解框架。种子。自然通讯，2024，15: 5311。

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2. Yan H, Freschet GT, Wang HM, Hogan JA, Li SG, Valverde-Barrantes OJ, Fu XL, WangRL, Dai XQ, Jiang L, Meng SW, Yang FT, 张MM, Kou L*。根经济空间树种间的菌根共生途径和土壤肥力框架，新植物学家，2022，234: 1639-1653。

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3. 易荣杰， 刘庆云， 杨富通， 戴新清， 孟世伟， 付晓龙， 李树光， 寇立*, 王红梅*, 早期演替森林物种共存的地下互补策略， 238: 612. -623。

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4. 蒋丽， 王红梅， 李圣光， 付晓龙， 戴新清， 严华， 寇丽*, 木本植物根质壁分解链的菌根与环境调控， 新植物学家， 2021, 229: 284-295.

https://doi.org/10.1111/nph.16844

5. 蒋丽， 王红梅， 李圣庆， 戴新清， 孟世伟， 付晓霞， 严华， 郑建军， 马娜， 寇丽* 亚热带树木磷经济“获取-保存-回报”过程的连续体会起作用的。种子。生态学杂志，2023，111: 861-874。

https://doi.org/10.1111/1365-2745.14066

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