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1.引言
| 丛枝菌根真菌（AMF）促进植物生长，以土壤养分换取植物C的固定；植物也提供给AM真菌碳，但这些碳并不会都保留在土壤中。AM可能的影响：（1）激发效应造成有机碳分解；（2）增加团聚体保护碳，并供给土壤残体、分泌物等。正负作用孰强孰弱犹未可知。这种作用很可能会受到AM种类的影响。微生物性状框架的提出给了启发，功能性状或生活史的差异可能有所影响。Gigasporaceae在生存策略上表现为竞争者策略，在获取资源方面投入大，按比例将更多的生物量分配给根外菌丝，延迟产孢，并表现出较慢的生长速度。Glomeraceae则是杂草型，优先考虑快速的生长速度和频繁的产孢，导致更高的菌丝周转和减少对根外菌丝的投入。Gigasporaceae被认为是比Glomeraceae更好的P吸收者，因为它们相对更广泛的根外菌丝体，这可能反过来导致更多的植物C分配给Gigasporaceae。Glomeraceae生长速度快，C沉积和有机碳积累可能也快。MAOC是相对持久的，虽然粘土含量和矿物学是MAOC的重要决定因素，但AM的作用不容忽视。AM真菌对MAOC的输入可能是由于矿物表面与菌丝的直接接触，或当AMF输入分解成具有高矿物吸附潜力的低分子量化合物时。此外，根部分泌物同样可以刺激MAOC矿化，菌丝渗出也可能促进MAOC不稳定的过程。(1)AMF增加了总有机碳，特别是MAOC，通过直接的真菌输入来补偿由于刺激分解造成的潜在有机碳损失，而与生活史无关;(2)高供磷Gigasporaceae对新增总有机碳的贡献大于Glomeraceae;(3)分解速度较快的Glomeracea对MAOC贡献大于Gigasporaceae;(4)由Glomeracea和Gigasporaceae组成的群落对SOC和MAOC的形成贡献最大。 |
2.材料方法
| 种苏丹草。四个处理：Gigasporaceae (五种混合)；Glomeraceae
(五种混合)；Mixed（十种混合）(表1）（同种不同菌株可能差别也很大）；灭菌对照，9次重复，共36盆，实验装置如图1。所有苏丹草暴露在13C-CO2中，共生长89天。每盆放97g菌剂，20ml土壤滤液（20um，过滤孢子和菌丝）。 ![]()
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图1.装置。分为菌根室和根室。 13C标记：盆子暴露在气密性好的chamber里，每周暴露在c. 33 atom% 13C-CO2中4–6-h，这样能获得5
atom%的AMF。用LI-830监测CO2浓度，当光合作用导致CO2浓度下降到340-370
ppm时，向chamber添加13C-CO2，将CO2浓度提高到460
ppm。收获：89天，菌丝室检测到成熟孢子。菌丝室土壤混合均匀，一部分烘干测C，一部分-20℃测菌丝化学。植物根系→菌根定殖、DNA、生物量、同位素（元素分析仪耦合同位素比质谱仪）、营养分析。土壤培养：收获菌丝室土壤，20℃，50%湿度培养34天，以确保菌丝分解，之后测C。菌丝化学：土壤浆(100克湿土:1000毫升去离子水)通过38um网。将>
38 μm的漂洗材料与70%蔗糖溶液(5:1,v/v，蔗糖:浆液)混合，离心2
min，然后通过150-um的筛孔。然后，我们用60%的蔗糖溶液冲洗>150μm的材料，以去除菌丝和颗粒有机物。将提取的菌丝在60°C下进行烘箱干燥，并通过热解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)进行分子化合物化学分析。样品在CDS Pyroprobe 5150上与ThermoTrace GC Ultra气相色谱仪和ITQ
900质谱仪联用进行热解。用AMDIS、NIST复合库和已发表的文献。化合物以总样品峰面积的相对丰度百分比表示，并根据来源(脂类、木质素衍生物、多糖、蛋白质、非蛋白质含氮物质和酚类物质)。不能明确归因于特定来源的化合物被归类为“未知来源”，以确保识别其来源的准确性。![]()
式中F为感兴趣土壤组分(如MAOC)中AMF中C的比例;
atom % soil fraction为感兴趣的土壤分数的13C原子%;
unplanted control为未播种苏丹草土壤平均13C atom%; atom% plant是样品各自植物地上组织的13C
atom%。unplanted control是我们能够考虑潜在的土壤自养13C富集(例如蓝藻)。unplanted control把我整迷糊了，没见他测啊，怀疑作者都没搞懂怎么算的每个感兴趣的C库乘以其各自的F 13C值，以确定该库中源自AMF菌丝的比例(Eqn
2):![]()
Pool
AMF C是兴趣库中源自AMF的C的量，F13C是来自AMF的13C在兴趣土壤部分中的比例，池C是兴趣库中发现的C的量。DNA测序来检测菌丝是否定殖成功，毕竟那么多菌株。
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3.结果
3.1定殖情况 侵染率70%左右，每种菌株的相对丰度一言难尽（图2），使用高通量测序鉴定到种还是勉强。![]()
图2三个AMF群落的丛枝菌根真菌(AMF)定殖。 3.2培养前的SOC和MAOC ![]()
图3 培养前的SOC和MAOC 3.2培养前丛枝菌根真菌土壤C 输入了，但处理间不显著（图4）。
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图4.苏丹草收获时丛枝菌根真菌(AMF)群落产生的土壤有机碳(SOC)。 3.4丛枝菌根MAOC Glomeracea稍好一点，但不显著（图5）。 ![]()
图5. 各群落从丛枝菌根真菌(AMF)中提取的矿物相关有机碳(MAOC)比例。(a)：收获时AMF群落土壤有机碳(SOC)中真菌来源的MAOC含量。（b）：AMF群落分解培养1个月后有机碳中真菌源性MAOC的数量；（c）:AMF群落培养1个月后真菌源性MAOC在总MAOC中的数量。 3.5菌丝生物量化学 只有脂类有显著差异（图6）。 ![]()
图6丛枝菌根真菌菌丝化学组成。 3.6与P吸收的关系 与无菌对照相比，所有群落都增加了植株对磷的吸收量，Giga相对最少（与理论不一啊）。植物磷吸收量与各AMF C库呈显著正相关(P<0.05)。植物吸磷量与土壤真菌C的相关性最强，其次是收获后土壤真菌MAOC(图7)。![]()
图7苏丹草磷吸收与丛枝菌根真菌(AMF)衍生碳的相关性。
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4.结论
| 虽然AMF菌丝C快速促进了真菌有机碳的形成，但不足以抵消AMF引发效应导致的总有机碳损失。然而，更持久的MAOC不受AMF激发效应的影响。真菌来源的MAOC积累是依赖于群落的。真菌对MAOC积累的群落依赖效应与植物对P的吸收密切相关，我们假设这促进了系统发育上保守的Glomeraceae的更快生长，从而促进了MAOC的形成。AMF群落对MAOC贡献的差异表明，AMF群落特征可以不同程度地改变土壤有机碳循环和保持。影响AMF获取的因素，如植物根系发育、土壤P有效性或家族间生态位互补性，可能进一步改变与AMF投入相关的MAOC形成。考虑到环境选择压力(如干扰、植物群落、养分有效性)会影响AMF家族丰度，本研究提供了科水平性状选择如何影响有机碳积累和损失的见解。 |
参考文献：
Horsch,
C.C.A., Antunes, P.M., Fahey, C., Grandy, A.S., Kallenbach, C.M., 2023.
Trait-based assembly of arbuscular mycorrhizal fungal communities determines
soil carbon formation and retention. New Phytologist 239, 311-324.
