作為廣泛存在于植物葉片組織中的共生微生物,葉片內生真菌可通過代謝調節、抗逆防護等多種途徑影響宿主植物的生長發育。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位分化,進而調控森林群落的物種共存,目前仍缺乏系統性的實證研究與機制解析。
針對上述科學問題,中國科學院植物研究所整合了古田山亞熱帶森林103種木本植物幼苗的轉錄組數據、物種水平的功能性狀以及長期幼苗動態監測數據,通過提取葉片內生真菌轉錄本并結合基因本體(GO)功能注釋解析其分子功能,揭示了葉片內生真菌調控森林幼苗存活與物種共存的關鍵分子機制。
研究發現,葉片內生真菌的轉錄本多樣性與宿主植物的系統發育分化時間、最大樹高密切相關,其分子功能可通過適合度差異和生態位分化兩個途徑顯著促進幼苗存活;其中,高度依賴宿主系統發育的GO主要通過多生物互作相關的適合度差異過程發揮作用,而高度依賴宿主性狀的GO則主要通過基礎生命過程相關的生態位分化過程產生影響。
這一發現成功搭建了微生物功能基因組學與現代物種共存理論之間的橋梁,厘清了“葉片內生真菌分子功能—宿主適合度/生態位—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建和物種共存中的關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與可持續利用中的應用奠定了理論支撐。
相關研究成果發表在《生態學快報》(Ecology Letters)上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和浙江省自然科學基金等的支持。