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极端干旱区荒漠灌木叶际细菌群落多样性特征
生物多样性
2026, 34 (4):
25485-.
DOI: 10.17520/biods.2025485
叶际微生物对宿主植物健康至关重要, 但极端干旱区荒漠灌木叶际内生与附生细菌群落的多样性特征及构建的环境机制尚不清楚。本研究以新疆吐鲁番的6种典型荒漠灌木为对象, 通过16S rRNA基因多样性分析, 并结合主坐标分析、变差分解、结构方程模型及零模型等统计方法, 系统分析了叶际内生与附生细菌群落的多样性特征、影响因素及群落构建机制。结果表明, 6种典型荒漠灌木的叶际附生细菌群落多样性在不同植物物种间存在显著差异(P < 0.05), 而内生细菌群落多样性在不同植物物种间差异不显著(P > 0.05)。此外, 叶际细菌群落的多样性在叶片表面(附生)与内部(内生)之间存在显著差异, 且内生细菌群落的Shannon指数与Pielou均匀度指数均显著高于附生细菌群落(P < 0.05)。变差分解分析结果显示, 叶片生理对叶际内生细菌群落的独立解释度(35.10%)显著高于叶片形态(13.42%)和叶片养分(0.62%), 而叶片形态对叶际附生细菌群落的独立解释度(32.75%)显著高于叶片生理(6.75%)和叶片养分(0.52%)。结构方程模型分析结果显示, 无论是叶片表面还是内部, 叶片生理化学特性不仅直接作用于细菌群落结构, 还通过叶片形态特征间接影响细菌群落结构; 同时, 叶片形态特征也可通过作用于细菌群落的α多样性间接影响其群落结构。零模型分析表明, 随机性过程在叶际附生(66.67%-93.33%)与内生(80.00%-100.00%)细菌群落的构建中占主导地位, 生态漂变是两者构建的驱动力。本研究揭示了极端干旱区荒漠灌木叶际附生细菌群落多样性主要受植物物种身份和叶片形态塑造, 且物种间差异显著; 而内生细菌群落的多样性则主要受叶片生理特性驱动, 物种间差异不显著。此外, 随机性过程(特别是生态漂变)在两类群落的构建中均起主导作用。这些发现为理解全球气候变化背景下脆弱荒漠生态系统的生物多样性维持机制提供了新的理论视角。 ![]() View image in article
图3
叶片功能性状对荒漠灌木叶际细菌群落结构的影响。(a)冗余分析显示叶际细菌群落与叶片功能性状的关系; (b)变差分解显示叶片功能性状中叶片养分、叶片生理、叶片形态对叶际细菌群落结构变异的解释比例。小于0的值未显示。BW: 叶片宽度; BL: 叶片长度; SLA: 比叶面积; LMA: 比叶重; LDMC: 叶干物质含量; SS: 可溶性糖; ST: 淀粉; Phe: 总酚; Fla: 总黄酮; TNC: 总非结构性碳水化合物; LTP: 叶片总磷; LTC: 叶片总碳。
正文中引用本图/表的段落
RDA显示, 叶片功能性状共同解释了叶际附生细菌群落结构变异的62.07%, 其中前两轴分别贡献了50.56%和11.51%。附生细菌群落结构主要受叶片总酚、叶干物质含量、全碳、全磷、可溶性糖、淀粉、比叶重及比叶面积等性状的显著影响(P < 0.05; 图3a; 附录9; 附录10)。相比之下, 叶片功能性状对叶际内生细菌群落结构的解释度较低, 前两轴总解释度为6.59% (第一3.48%, 第二轴3.11%, 且仅叶片总酚、叶干物质含量和可溶性糖的影响达到显著水平(P < 0.05)。
VPA进一步显示, 在叶际内生细菌群落中, 叶片生理特性的独立解释度最高(18.53%), 显著高于叶片形态(13.42%)和叶片养分(0.62%); 而在附生细菌群落中, 叶片形态的独立解释度最高(32.75%), 显著高于叶片生理(6.75%)和叶片养分(0.52%)。三类性状共同解释了附生细菌群落结构变异的62.77%和内生细菌群落变异的43.31% (图3b)。值得注意的是, 所有构建的模型中残差比例均较高, 提示除本研究考虑的叶片功能性状外, 可能还存在其他的生物或非生物因子对叶际细菌群落结构具有重要影响。
本文的其它图/表
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