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植物-内生真菌共生体在自然界中广泛存在。然而，内生真菌如何调控凋落物分解这一生态系统碳与养分循环的关键过程，仍缺乏系统深入的认识。凋落物分解是草地生态系统养分循环与能量流动的主要驱动力。全球约有30%的冷季型禾草受到Epichloë属内生真菌的系统性感染。虽然内生真菌已被证实能显著增强宿主植物的抗逆性并改变宿主生理特征，但其对凋落物后续分解过程的影响以及具体的调控路径（如通过改变凋落物化学成分的直接途径，或通过改变根系分泌物和土壤环境的间接途径）仍然存在争议。在过去的研究中，关于Epichloë内生真菌对凋落物分解影响的方向和程度存在极大的不确定性。一方面，内生真菌可能通过改变宿主凋落物的化学组成（如次生代谢产物、生物碱等）直接抑制分解；另一方面，内生真菌感染的植物可以通过根系分泌物改变土壤微生物群落。然而，当凋落物和土壤均来自内生真菌感染的植物时，两者之间的潜在协同效应和微生物群落演替机制尚不清楚。

针对上述问题，兰州大学草地微生物研究中心王晓波研究员团队以我国西北半干旱草地优势物种醉马草（Achnatherum inebrians）及其系统性内生真菌Epichloë gansuensis为研究模型，结合330天的凋落物分解实验与实验室控制培养，揭示了内生真菌、凋落物质量以及土壤历史演替对分解动态与微生物群落结构的调控机制。研究团队在测定土壤基础理化、酶活性及碳通量的基础上，利用贝叶斯层级模型对凋落物在时间序列上的分解变化进行了预测，通过线性混合效应模型（LMEM）确定了凋落物分解的关键驱动因子，同时结合高通量测序技术表征了土壤细菌群落参与凋落物分解的具体过程。

结果表明，当内生真菌感染的凋落物放置于具有内生真菌定殖的醉马草栽培历史的土壤中分解时，两者之间的相互作用产生了强烈的协同促进效应，分解速率提升了29.6%。同时，内生真菌对分解的调控具有阶段性和非线性特征，单独存在时，内生真菌介导的生物过滤作用可能引发资源竞争；而当内生真菌凋落物与具有感染历史的土壤结合时，演替出的微生物群落展现出功能互补性，实现了分解的“逆转促进”。

线性混合效应模型（LMEM）与AICc模型选择结果显示，时间演替是主导分解速率变异的最核心驱动力，其贡献远高于底物质量与土壤化学性质。酸性磷酸酶（ACP）活性与凋落物分解速率呈现出显著负相关（P < 0.01）。相比之下，β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）和β-1,4-N-乙酰葡萄糖氨基酶（NAG）等碳氮降解酶的效应并不显著。

进一步研究表明，凋落物的添加在所有处理中均显著刺激了土壤呼吸，但土壤呼吸速率与凋落物分解速率之间的耦合关系出现了阶段性倒置，早期（剧烈分解期与过渡期，S1–S3）：快速分解易利用碳（如半纤维素）释放大量CO₂，分解速率与土壤呼吸保持正相关耦合；缓-稳分解期（S4阶段）：分解速率与土壤呼吸呈显著正相关（P < 0.05）；缓-稳分解期（S5阶段）：分解速率与土壤呼吸转为显著负相关（P < 0.05）。

图1 凋落物分解速率（k）与土壤呼吸速率（Rs）之间的线性关系

土壤细菌α多样性随培养时间推进显著上升，但不同凋落物类型之间差异不显著。NMDS与PERMANOVA分析表明，分解时间对细菌群落结构的解释度（31.13%）显著高于不同分解环境处理（17.90%）。通过分析细菌OTU级的性状集发现，分解早期，OTU主要对微生物量碳（MBC）和土壤有机碳（SOC）产生响应，而晚期（S5）对BG等酶及环境因子响应的OTU数量急剧增加，表明晚期竞争加剧与生境不稳定。

图2 不同处理和分解时间下细菌群落结构及其方差分析。(a) 基于Bray-Curtis距离的NMDS排序；(b)分解时间和处理对方差的解释比例(R²)。显著性水平：***P≤ 0.001。

该研究表明，内生真菌对凋落物分解的调控并不是通过静态的底物属性实现的，而是通过晚期生态酶学的分配权衡以及微生物群落的时间演替共同驱动；在系统磷限制下，分解者优先合成ACP以获取磷，这种资源重分配系统性地减缓了晚期碳翻转；未来，可以考虑在草地生态系统碳循环模型中，纳入内生真菌介导的微生物资源利用策略变化与网络稳定性动态，以提高对草地土壤碳储存预测的准确性。

图3 基于不同分解阶段的由内生菌介导的微生物相互作用调控的“资源诱导–反馈抑制”循环概念图

相关研究成果以“Endophytic fungi mediate litter decomposition dynamics through microbial interactions and temporal shifts”为题发表于土壤科学领域权威期刊《Soil Biology and Biochemistry》。兰州大学草地微生物研究中心博士研究生赵元琦为第一作者，兰州大学草地微生物研究中心王晓波研究员为通讯作者。该研究得到了中国国家自然科学基金面上项目、甘肃省创新平台项目、兰州大学引进人才启动研究基金以及甘肃省自然科学基金的支持。

论文信息：

Zhao, Y.Q., Nan, F.S., Yang, X.Q., Yu, J.F., Bi, H.Y., Duan, S.J., Wang, X.Y., Chen, T.C., Mao, Q.J., Wang, X.B. (2026). Endophytic fungi mediate litter decomposition dynamics through microbial interactions and temporal shifts. Soil Biology and Biochemistry, 222, 110281. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110281

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