近日，林学院城市林业科研团队在春季开花树木花部与叶际微生物群落的时空生态位分化及组装机制研究方面取得新进展。相关成果在线发表于植物生态学领域重要国际期刊 Journal of Plant Ecology（中科院Q1区TOP）。
该研究以6种李属（Prunus）春季开花树木为对象，结合高通量扩增子测序（16S rRNA/ITS）、植物功能性状分析和微生物共现网络与群落组装过程推断，系统解析了器官类型、季节演替和宿主功能性状如何共同驱动花部（anthosphere）与叶际（phyllosphere）微生物组的时空分化。在此基础上，该研究聚焦并回答的关键科学问题是：在春季开花树木先花后叶的特殊物候背景下，花部与叶际两类截然不同的微生物生境中，器官—季节—物种交互作用如何调控确定性选择与随机过程之间的平衡？由此形成的微生物共现网络拓扑结构在器官和季节间有何差异？植物功能性状能否跨器官、跨季节预测微生物群落组成？已有研究多关注单一器官或单一季节的微生物多样性格局，对花部与叶际微生物组在时空尺度上的生态位分化、组装过程差异及其与宿主表型过滤的联系仍缺乏系统认识。该研究将器官身份、季节进程和宿主功能性状纳入统一框架，从群落多样性、组装过程、互作网络和性状关联多个维度开展系统解析，回应了上述关键科学问题。
研究发现，细菌与真菌群落表现出明显不同的时空响应特征。细菌α多样性从花部（最高）到夏季叶片（最低）显著降低；细菌群落组装主要受确定性过程主导，其中花部主要受异质性选择影响，叶际则主要受同质性选择影响。相比之下，叶际真菌群落的α多样性在季节间保持稳定，但群落组成发生显著转变，其组装模式由春季随机过程主导逐步转向夏季确定性选择增强。共现网络分析进一步揭示了器官特异的互作结构：花部微生物组形成高连通性、低模块化的网络结构，而叶部微生物组尤其在夏季呈现更强的模块化/区室化特征，反映了花部短暂资源丰富生境与叶际持久胁迫生境下不同的群落适应策略。植物功能性状分析表明，花与叶片含水量等多个性状是微生物群落组成的重要预测因子，凸显了宿主表型过滤在微生物组组装中的关键作用。
图1 春季开花树木花部与叶际微生物群落的时空分化及组装特征
该研究将植物微生物组研究从群落组成格局描述推进到组装过程与宿主性状关联解析，为理解多年生木本植物微生物组构建规律和全生物体（holobiont）韧性提供了新的过程导向框架。在理论上，以春季开花树木先花后叶为切入点，揭示了花部与叶际微生物组在时空尺度上的生态位分化格局，强调了细菌与真菌在组装过程中的分异，以及宿主功能性状与微生物群落组成之间的关联，为解析多年生植物微生物组构建规律、理解植物—微生物互作和全生物体韧性提供了新的理论依据。在应用上，研究为城市绿地树种健康管理、植物微生物组调控和生态系统功能提升提供了潜在的理论框架与可检验假设。
论文第一作者为林学院已毕业硕士林倩楠，通讯作者为李品副教授，北京林业大学为论文第一单位和通讯作者单位。
研究得到国家自然科学基金面上项目（32271673）和北京林业大学“5·5工程”科研创新团队项目（BLRC2023B06）的资助。
