南湖新闻网讯（通讯员 陈蔚）近日，植物科学技术学院、农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室和湖北洪山实验室卢新民教授课题组在《New Phytologist》期刊发表了题为“Soil transplantation: complex interplay between soil microbes and the local environment”的研究论文。该研究依托神农架国家公园自然海拔梯度，通过开展移植实验，揭示了植物和原生土壤同步移植过程中微生物群落与本地环境的如何交互作用于植物，为植物迁地保护提供了新思路。

全球性气候变化将改变生物赖以生存的微气候及生物间相互作用，从而威胁生物多样性。一些研究表明，生物间相互作用（尤其是植物-微生物组相互作用）能够在新的环境中提高植物适合度。据此，人们尝试通过同步移植植物与相互作用的生物群落来保护植物，但不同研究所获得的结果存在较大差异。破解这些差异结果产生的内在原因，有助于提升气候变化背景下人们保护生物多样性的能力。然而，目前相关的研究匮乏。

有鉴于此，课题组依托神农架国家公园自然海拔梯度，选取广泛分布的车前、黄毛草莓和白车轴三种植物为研究对象，开展了海拔梯度移植实验（reciprocal transplantation）。同时在武汉开展了温室控制实验，系统探讨了植物和原生土壤同步移植过程中植物-微生物组相互作用如何响应环境变化及其对植物适合度的反馈作用。研究发现，移植到新海拔后，植物适合度的变化存在一定随机性，且植物-根际微生物相互作用与温室实验结果并不相关。当与原生土壤共同移植到新的海拔后，白车轴的适合度受两地土壤中病原真菌相对发生量差异的调控，具体表现为：当移植到病原菌发生量较低的海拔时，植物适合度显著升高；反之，则会降低。进一步分析发现，植物与原生土壤同步移植到新地域后，植物根际微生物组是由原生土壤中部分遗留的微生物和移植地招募的新环境微生物共同组成。随着移植距离增大，植物在移植地和原生地根际微生物组成的差异逐渐增大（图1）。植物叶际细菌群落主要由移植地招募的环境微生物组成（图1）。这一发现表明：当植物和原生土壤共同移植到新地域后，原生土壤中微生物组和环境微生物组形成新型复合微生物组，共同调控植物适合度，且结果受移植距离和方向的影响。

图1 植物与原生土壤共同移植到新的海拔后植物根际和叶际微生物组组成

课题组博士研究生陈蔚为该论文第一作者，卢新民教授为唯一通讯作者。神农架国家公园管理局科学研究院杨敬元研究员和华中农业大学植物科学技术学院刘晓艳副教授参与了研究，美国莱斯大学Evan Siemann教授参与了稿件的修改。研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。

【英文摘要】

•Soil transplantation, the introduction of co-adapted soil microbes to maintain plant-microbe interactions in novel environments, is increasingly used to mitigate climate change effects on plants. However, it yields variable outcomes.

•We performed a reciprocal transplantation experiment at three elevations, plus a glasshouse experiment, where seedlings of three species were grown in rhizosphere soils from conspecific individuals collected from their original (home soil) or transplanted (away soil) sites.

•There were idiosyncratic patterns of plant growth for both effects of transplantation to new sites with their origin soils and for home vs away soils at new sites. These patterns likely reflect species-specific changes in the relative abundance of soil fungal pathogens across elevations. After transplantation, only a subset of taxa in the home soils persisted, and the compositional similarity in plant rhizosphere communities (in home soils) decreased with increasing elevation differences between the original and transplanted sites. Furthermore, the growth rate of transplanted plants was influenced by taxa from both home soils and local environments. Glasshouse experiment results did not predict patterns in the field transplantation experiment.

•Our findings underscore the interplay between soil microbes and the local environment in shaping plant–soil interactions following transplantation.

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70393

审核人：卢新民