中国农业大学草业学院张英俊教授团队揭示高寒草甸蘑菇圈真菌促进植物生长新机制
文章导读
当你看到草原上那一圈圈异常茂盛的深绿色草带，以为只是土壤肥沃的巧合时，一项研究揭示的真相可能会颠覆你的认知。中国农业大学团队发现，这些被称为“蘑菇圈”的现象背后，是一种真菌与细菌的精密协作。它们通过一套独特的“双重调节”机制，显著提高了土壤中植物可利用的氮含量。但关键在于，这种养分的释放并非雨露均沾——它选择性地促进了禾本科植物的生长，却抑制了豆科等其他植物。这不禁让人追问：这种天然的“微生物改良剂”究竟是如何精准调控地下生态的？它对修复退化草地的价值，可能远超我们的想象。
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2月5日，国际知名学术期刊New Phytologist在线发表了草业科学与技术学院张英俊教授团队的研究论文“Enriched ammonium induced by fairy ring fungi promotes the growth of grasses and sedges relying on soil microbial functions”，该研究揭示了高寒草甸蘑菇圈真菌影响土壤养分释放、促进植物生长的微生物作用机制。
蘑菇圈是草原上由担子菌真菌菌丝向外辐射生长而形成的一种特殊生态现象，伴随着茂盛生长的深绿色植被条带。然而，蘑菇真菌如何提升植物可利用养分进而影响植物生长的机制尚不明确。研究团队以青藏高原高寒草甸30个蘑菇圈为研究对象进行野外观测，系统探究了蘑菇真菌对植物生物量、植物可利用养分以及土壤微生物功能的影响；并结合温室控制实验，分析了五种植物对蘑菇真菌诱导的铵态氮（NH₄⁺-N）含量升高的差异化响应规律。
在中国青藏高原高寒草甸上6个取样地点的蘑菇圈形态及样品采集示意图
研究结果发现，蘑菇圈草地生产力高于圈内外，在对高寒草甸蘑菇圈土壤植被调查研究时发现，蘑菇真菌通过提高土壤中氮矿化酶活性、富集特定细菌类群，并通过增加氮固定和矿化相关的基因丰度以促进NH₄⁺-N的生成；同时降低硝化基因丰度以减少NH₄⁺-N向NO3–-N的转化的双重调节机制来增加土壤中NH₄⁺-N浓度。此外，产生的高浓度NH₄⁺-N抑制了豆科和杂类草植物生长，促进禾本科植物的生长和养分吸收能力。该研究揭示了“蘑菇真菌—细菌协同”的养分供给模式，NH₄⁺-N增加促进群落生产力提高但降低植物多样性；确定了高寒草地生态系统大型真菌同样可作为生态系统工程师在养分循环和生产力提升方面发挥作用。
蘑菇圈真菌对植物生长及植物可利用氮（NH4+-N）含量影响的示意图
该研究首次揭示了青藏高原蘑菇圈真菌如何通过提高氮矿化酶活性，增加特定细菌的相对丰度及固氮和矿化基因的丰度，促进有机氮转化为植物可利用氮，尤其是NH₄⁺-N，从而增加植物生物量；证实了蘑菇圈真菌可作为天然高效的微生物改良剂，提升高寒草甸土壤养分有效性。这为青藏高原退化草地的生态修复与可持续管理提供了全新思路，对维护高寒生态系统稳定具有重要理论与实践意义。这也是该研究团队在Soil Biology & Biochemistry发表《温性草原蘑菇圈真菌加速土壤氮循环提升草地生产力的作用机制》（Discovering the role of fairy ring fungi in accelerating nitrogen cycling to promote plant productivity in grasslands）研究后的又一重要发现。
草业学院博士生连露为论文第一作者，张英俊教授为论文通讯作者，中国农业大学为通讯单位。草业学院杨高文教授、刘楠教授、在读博士后秘一先博士，瑞典农业大学David Parsons教授以及草业学院已毕业博士刘沫含（现为四川农业大学教师）等为本研究做出了重要贡献。该研究得到国家自然科学基金重大项目（32192462）的资助。
原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70954
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