草地是主要的陆地生态系统类型，具有水土保持、气候调节等关键生态系统服务功能。草地微生物在促进养分循环、维持土壤健康及调控植物-土壤反馈中发挥多重作用。微生物间通过互惠、竞争等多样的相互作用形成复杂网络，其共现网络的结构复杂性能在一定程度上反映微生物群落的结构及其稳定性。然而，现有研究对微生物共现网络结构在不同草地类型的空间格局缺乏系统认识。微生物共现网络中的节点反映了参与相互作用的微生物的多样性，通过探究网络节点的空间格局，有望从微生物相互作用的角度来表征其空间格局。

来自中国科学院大学的研究团队在 Microorganisms 期刊上发表研究论文，通过在我国温性草原、高寒草原和高寒草甸设置巢式样方，共采集了182份土壤样本。基于土壤原核或真菌群落的种-面积关系和对应的共现网络节点-面积关系分别解析了群落整体物种丰富度和共现物种丰富度的空间格局，并揭示了不同草地类型的分异，为全面理解草地土壤微生物群落的空间格局提供了新的认识。

研究内容及结果

• 不同草地类型的土壤环境异质性

图1. 基于欧氏距离的不同草地类型土壤环境异质性

基于土壤理化性质的欧氏距离量化土壤环境异质性，结果表明不同草地类型存在显著差异。其中，高寒草原的土壤环境异质性最高，高寒草甸次之，温性草原最低 (图1)。

• 不同草地类型的微生物群落空间周转率

图2. 不同草地类型微生物群落的种-面积关系及空间周转率

不同草地类型下，原核和真菌群落的丰富度均随采样面积增加而显著升高；高寒草原原核微生物或真菌群落的空间周转率均显著高于高寒草甸和温性草原 (图2)。

图3. 不同草地类型中微生物共现物种丰富度与采样面积的关系

与种-面积关系不同，原核和真菌群落的共现物种丰富度-面积关系在温性草原中呈现下降趋势；在高寒草原和高寒草甸中则随采样面积呈先增加、达到临界点后逐渐减少趋势。对于原核微生物和真菌群落而言，共现物种丰富度-面积关系发生变化的采样面积阈值均表现为高寒草原>高寒草甸次之 (图3)。

• 不同草地类型的微生物群落构建

图4. 不同草地类型微生物群落的中性理论模型

原核群落的随机性过程对群落构建的影响显著大于确定性过程；高寒草地中随机性过程的影响显著强于温性草原。相比之下，真菌的群落构建由确定性过程主导，其在温性草原中的影响显著高于高寒草地。与之一致，中性理论模型解释了原核微生物群落73.2%的变异和真菌群落50%的变异 (图4)。

研究总结

本研究中，原核微生物群落构建主要受随机性过程主导，而真菌群落构建则主要受确定性过程支配。与温性草原相比，高寒草地中原核和真菌群落的空间周转率更高，可能由高寒生态系统中更异质的土壤环境驱动。高寒草地土壤微生物共现物种丰富度随采样面积扩大而呈现出先增加后减少的趋势，与温性草原中持续减少的趋势相异。因此，微生物共现物种丰富度的的空间格局具有强烈的尺度依赖性。。本研究为探究空间尺度效应和不同的群落构建机制如何共同塑造草地土壤微生物生物地理格局提供了新的见解。

• 作者简介

本研究的通讯作者为中国科学院大学薛凯教授，第一作者为中国科学院大学博士生刘文静。

阅读英文原文：http://www.mdpi.com/2076-2607/14/1/156

• Microorganisms 期刊介绍

主编：Nico Jehmlich, UFZ-Helmholtz Centre for Environmental Research, Germany

期刊主题涵盖微生物学的各个研究领域，主要发表环境、植物、食品、肠道、医药、技术等微生物相关领域的学术文章。现已被 SCIE (Web of Science)、PubMed (NLM)、Scopus 等重要数据库收录。

2024 Impact Factor：4.2

2024 CiteScore：7.7

Time to First Decision：20 Days

Acceptance to Publication：2.9 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/microorganisms