Setting the stage for plant–soil feedback: Mycorrhizal influences over conspecific recruitment, plant and fungal communities, and coevolution

IF 5.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Journal of Ecology Pub Date : 2024-08-28 DOI:10.1111/1365-2745.14393

Andrew C. Eagar, Princess H. Abu, Megan A. Brown, Sara M. Moledor, Kurt A. Smemo, Richard P. Phillips, Andrea L. Case, Christopher B. Blackwood

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为植物-土壤反馈创造条件：菌根对同种生物招募、植物和真菌群落以及共同进化的影响

1 引言全球环境变化因素正在改变世界各地的植物群落组成（Franklin 等人，2016 年；Komatsu 等人，2019 年），从而改变了构建植物-土壤相互作用的土壤微生物群落（Classen 等人，2015 年；Rudgers 等人，2020 年）。虽然物种丰度变化的后果很难预测，但植物群落的总体变化往往会导致植物功能类型（如菌根结合）的主导地位发生变化。植物群落组成的变化导致菌根优势发生变化的例子现在比比皆是：外生菌根（ECM）和麦角菌根（ERM）植物正在蚕食历史上由丛枝菌根（AM）植物主导的草地（Brandt et al、2013；Coop & Givnish, 2007; Singh, 2018）；AM 植物正在向 ERM 植物为主的灌木生态系统扩张（Tan 等人，2019 年）；ECM 植物正在入侵主要由 ERM 植物组成的苔原（Elmendorf 等人，2012 年；Myers-Smith 等人，2011 年）；在温带森林中，AM 与 ECM 树木的相对优势正在发生变化（Jo 等人，2019 年；Steidinger 等人，2019 年）。植物影响土壤的方式会对其自身及其后代等其他同种个体的生长和繁殖成功产生互惠的积极或消极影响--这一过程被称为 "植物-土壤反馈"（PSF）（Ehrenfeld 等人，2005 年；van der Putten 等人，2013 年）。虽然非生物因素在某些情况下也很重要（如 Xu 等人，2021 年），但土壤微生物被认为是 PSF 的主要驱动力（Mangan 等人，2010 年；Mills & Bever, 1998 年；van der Putten 等人，2013 年）。植物病原体和互生菌（包括菌根真菌）会随着相关植物种群数量的增加或减少而直接产生反馈。尽管 PSF 是与植物微生物群多种成分复杂相互作用的结果，但菌根类型最近已成为 PSF 净结果（正或负）的一个特别重要的决定因素（Bennett 等人，2017 年；Delavaux 等人，2023 年；Eagar 等人，2020 年）。大多数植物物种可归类为单一菌根类型（如 AM、ECM 或 ERM；Brundrett & Tedersoo, 2018），植物群落可根据连续尺度上的菌根类型优势（如 ECM 树木基部面积/总树木基部面积）来表征。因此，植物与菌根的关联是一个强大的概念模型，可用于概括不同物种和群落的 PSF 效应和结果。在本综述中，我们将讨论在全球变化下主导菌根类型的预测变化如何影响植物与土壤的相互作用以及相关的植物群落动态。首先，我们根据植物物种的菌根类型，归纳了PSF动态的基本机制和驱动因素，特别是将AM系统与ECM和ERM系统进行了对比，因为前者与后两者在性状上存在差异。接下来，我们将探讨不同菌根类型的优势物种产生的PSF如何 "溢出 "到共生植物物种上，从而影响其PSF的强度和方向，以及菌根溢出如何影响植物群落动态，因为在全球变化下，群落的优势地位会在不同菌根类型之间发生变化。这一概念类似于现有的植物病原体溢出理论，即一些植物可以作为病原体库，提高附近其他植物发病的可能性（Gilbert & Parker, 2016; Mordecai, 2011; Power & Mitchell, 2004）。然而，我们在此提出的菌根溢出效应侧重于优势植物物种对更广泛的微生物（包括互生和自由生活的微生物）和土壤生物地球化学环境的影响。我们还讨论了菌根类型和相关溢出效应如何通过影响与植物防御和互生关系形成相关的性状相互作用的 PSF 驱动因素，影响群落中的植物进化。最后，我们提出了几个需要进一步研究的课题，以全面评估这些机制及其可能对植物生态进化动态产生的影响。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

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来源期刊

Journal of Ecology 环境科学-生态学

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3.0 months

期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.