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已有研究表明土壤微生物对温度升高的响应存在阈值效应。当环境温度跨过阈值，微生物多样性和丰度急剧下降。这种非线性响应增加了预测土壤微生物对气候变暖响应的难度。然而，鲜有关于植物微生物对温度升高的响应是否存在阈值效应的研究。植物微生物在促进植物生长和抵抗生物和非生物胁迫方面具有重要作用。忽视微生物对植物的促进作用，将低估生态系统对气候变化的敏感性。青藏高原是全球气候变暖的敏感区，也是剖析这一问题的天然实验室。植物内生菌具有很强的宿主特异性，对同一物种的研究更有助于揭示植物微生物对温度升高的响应模式。
中国科学院西北高原生物研究所以青藏高原特有植物山莨菪为研究对象，沿纬度梯度采集了山莨菪植物根及其根际土壤样品，测定了真菌ITS2区，分析了真菌组成及多样性。研究发现，山莨菪根内生真菌多样性地理分布格局受到温度的非线性控制，且存在多个影响植物根内生真菌α多样性的温度阈值，例如，1.40℃的年平均温度和-8.26℃的最冷季平均温度。当温度跨过阈值时真菌多样性将急剧下降，且该现象在干冷季节更为敏感。然而，根际土壤真菌与根内生真菌不同，根际土壤真菌α多样性与温度呈线性关系。根与根际土壤共有真菌的α多样性对温度升高的响应也存在多个温度阈值。这种不同步性表明温度可能调控土壤真菌进入根组织定植的过程。此外，研究发现，温度阈值对根内生真菌β多样性存在显著影响。当温差跨越2.2℃时，物种替换急剧减少，物种丰富度差异急剧增加。本研究揭示了温度阈值驱动植物内生真菌地理学分布格局，为解析全球变化下宿主-微生物相互作用提供了研究框架。
5月19日，相关研究成果以Temperature thresholds drive the biogeographic pattern of root endophytic fungal diversity in the Qinghai-Tibet Plateau为题，在线发表在Science of the Total Environment上。研究工作得到国家重点研发计划和中国科学院-青海省国家公园联合专项的支持。
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图1.植物内生真菌alpha多样性对温度升高的非线性响应
图2.植物内生真菌beta多样性对温度升高的非线性响应
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