鄰近植物透過根系微生物群重塑土壤回饋機制

编辑者: An goldy

鄰近植物透過根系微生物群重塑土壤回饋機制-1

在草原植被中,每株植物都在爭奪陽光與水分,然而鄰近植物竟會開始互相扶持——這並非直接接觸,而是透過根部那看不見的細菌世界。發表於《自然植物》(Nature Plants)的一項新研究揭示了其中的奧祕:相鄰物種能重塑目標植物的微生物群落,進而減緩慣有的生長抑制作用,有時甚至能促進其生長。

科學家針對六種草地植物進行了實驗。這些植物分別被單獨種植,或與五種不同的鄰居共同生長——實驗環境包括無菌土壤以及帶有先前住民「記憶」的土壤。在無菌條件下,競爭異常激烈,鄰居會嚴重阻礙目標植株的生長。然而,一旦引入微生物,尤其是取自其他物種生長過的土壤,這種抑制作用便會減弱。目標植物與異種鄰居共生時,其生長表現往往優於與同種植物共生,有時甚至超過了單獨生長的情況。

揭開謎團的關鍵在於根系細菌。鄰近植物會重新調整目標植物的微生物組,使其組成更接近於自身。微生物群落的這種「趨同性」越強,植物的生長狀況就越好。在具有既定微生物歷史的土壤中,這種效應表現得更為顯著。另一項天然細菌群落接種實驗證實,正是鄰居引發的這些轉變決定了最終的生長結果。

其運作機制如下。每株植物都會向土壤分泌特定物質,用以吸引或排斥某些細菌。當另一個物種在旁生長時,其根部分泌物會改變環境條件,促使目標植物的微生物組發生重組。土壤「記憶」——即前任住民留下的痕跡——會強化或緩解這一過程。最終,對資源的直接競爭被透過微生物產生的間接互動所補充,有時甚至被後者主導。

這項發現對於理解穩定草地群落的形成至關重要。這種機制打破了「適者生存」的簡單模型,呈現出一幅精細調節的圖像:鄰居能緩解土壤帶來的負面影響,並促進物種共存。這一現象在物種豐富的草原上尤為明顯,生物多樣性在此維繫著生態系統的穩定。

在實踐層面上,這意味著在建立或修復草地時,不僅要考慮植物種類,還需關注其根部微生物組的互動方式。選擇合適的「鄰居」可成為一種工具,幫助植物更好地應對壓力,並更有效地利用土壤資源。

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來源

  • Neighbours rewire plant–soil feedback patterns via reshaping root microbiomes

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