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橫斷山作為全球重要的生物多樣性熱點地區(qū)之一，是眾多高山和亞高山植物的分化中心，區(qū)域內(nèi)大量近緣物種常分布于同一局域群落中，孕育出獨特且復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，但這些物種長期穩(wěn)定共存背后的生態(tài)與進化機制仍不清楚。限制相似性假說（limiting similarity）認(rèn)為近緣物種能夠通過在關(guān)鍵生態(tài)位上的分化達到穩(wěn)定共存。然而，以往的研究更多地聚焦于更易觀測的地上植物本身，對地下微生物如何影響物種共存機制的研究不足。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，植物通常能夠與共生真菌形成互利共生的菌根結(jié)構(gòu)，影響植物體與養(yǎng)分吸收等重要生態(tài)過程，但共生真菌在促進近緣物種共存中的作用仍不清楚。杜鵑花類菌根（Ericoid mycorrhiza，ErM）特指杜鵑花屬（Rhododendron）、歐石楠屬（Calluna）和越橘屬（Vaccinium）等杜鵑花科（Ericaceae）植物與真菌形成的專性共生結(jié)構(gòu)，相比于叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）和外生菌根（ectomycorrhiza,EcM）結(jié)構(gòu)，其具有更高的宿主特異性。杜鵑花屬是橫斷山植物區(qū)系中的第一大屬，物種多樣性豐富，又是ErM類菌根植物的典型代表，其在局域尺度內(nèi)常形成多個近緣種共存的群落格局，是探究山地生態(tài)系統(tǒng)中菌根真菌如何影響近緣物種共存的理想對象。然而，我們對ErM菌根真菌如何介導(dǎo)杜鵑花屬植物物種共存與維持等問題的認(rèn)識十分有限，亟待回答。

中國科學(xué)院昆明植物研究所高連明研究組和李德銖研究組，依托高黎貢山南段建立的海拔梯度森林群落樣帶（GMT），長期開展群落構(gòu)建和生物多樣性-生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系研究。在前期研究工作的基礎(chǔ)上（如Luo?et al.?2023,?Journal of Biogeography；Ma?et al.?2024,?Science of the Total Environment；Luo?et al.?2024,?New Phytologist），研究團隊最近以GMT樣帶中不同海拔梯度分布的20種杜鵑花屬植物為研究對象，整合系統(tǒng)發(fā)育信息、功能性狀、菌根真菌群落數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)，運用群落與集合群落分析方法，深入探討了植物地上部分生態(tài)位分化與地下部分真菌群落分化如何影響近緣物種的共存（圖1）。研究結(jié)果表明，海拔和宿主對ErM真菌的α多樣性均有顯著影響（圖2），宿主植物特性是ErM真菌群落組成差異的主導(dǎo)因素。群落生態(tài)學(xué)分析表明，杜鵑花屬植物在不同海拔梯度群落中往往表現(xiàn)出系統(tǒng)發(fā)育和功能性狀上趨同，表明親緣關(guān)系相近的物種偏好相似的生態(tài)位。然而，即便在同一群落中，不同杜鵑花屬物種根系內(nèi)的ErM真菌群落仍表現(xiàn)出明顯的差異，這種差異在高海拔地區(qū)尤為顯著。更值得關(guān)注的是，隨著海拔升高，杜鵑花屬物種與菌根真菌之間的互作網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出更高的專一性（圖3），也即杜鵑花屬植物與ErM真菌的互作關(guān)系更加特化。這表明，在復(fù)雜的山地環(huán)境中，植物—菌根真菌的穩(wěn)定共生關(guān)系可能是維持近緣物種共存的重要生態(tài)機制，在將來生物多樣性保護中需要同時對宿主植物和及其共生的菌根真菌予以關(guān)注。該研究首次揭示了生物多樣性熱點地區(qū)的杜鵑花屬群落中根系真菌群落組成與互作網(wǎng)絡(luò)特化程度的驅(qū)動因素，明晰了菌根真菌在近緣物種共存與多樣性維持中的重要作用。這一研究發(fā)現(xiàn)不僅拓展了人們對植物多樣性維持機制的理解，也為生物多樣性熱點地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)保護提供了重要的科學(xué)支撐。

目前，相關(guān)成果以Ericoid mycorrhizal fungal metacommunity facilitates closely related?Rhododendron?species coexistence為題，發(fā)表于植物學(xué)國際主流期刊?New Phytologist。昆明植物所羅亞皇副研究員和馬梁梁博士為論文第一作者，高連明研究員、李德銖教授（現(xiàn)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)）和劉杰研究員為共同通訊作者。加拿大多倫多大學(xué)?Marc W. Cadotte?教授、德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)?Sebastian Seibold?教授和鄒佳運博士、景德鎮(zhèn)學(xué)院葉林江博士、昆明植物所已畢業(yè)的博士生譚少林、鄭偉、宋潔，以及在讀博士研究生莫智瓊和碩士研究生郁彬、李彩云和錢永輝等參與了此項研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金（32471621，32071541）、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項（B類）（XDB31000000）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會（2021392）、云南省“興滇英才”青年人才計劃（XDYC-QNRC-2022-0026）、科技部基礎(chǔ)資源調(diào)查專項（2021FY100200）、中國科學(xué)院“從0到1”原始創(chuàng)新項目（ZDBS-LY-7001）和“西部之光”人才計劃的資助。在項目實施過程中，研究團隊得到了高黎貢山國家級自然保護區(qū)保山管護局及其隆陽分局和騰沖分局的長期支持。

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圖1?山地生態(tài)系統(tǒng)中杜鵑花屬植物的共存(a)、其局域群落過程?(b)?以及與ErM真菌共生的集合群落過程?(c–d)?的科學(xué)假設(shè)與預(yù)測

圖2?杜鵑花屬物種的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系(a)以及它們在海拔梯度群落中的分布(b)及杜鵑花類菌根真菌的α多樣性(c-d)

圖3?沿海拔梯度的杜鵑花屬植物–杜鵑花類菌根真菌互作網(wǎng)絡(luò)?(a–c)，以及網(wǎng)絡(luò)特化程度?(d)?與寄主特化程度?(e)?的變化