植物葉際作為微生物的重要棲息地之一，在維持植物健康和生態系統功能中發揮著關鍵作用。由于植物葉際對溫度和濕度變化高度敏感，因此了解其對氣候變暖以及季節性濕度變化的響應，對于預測生態系統功能具有重要意義。
該研究依托廣東鼎湖山森林生態系統國家野外科學觀測研究站（簡稱“鼎湖山站”）自2012年運行的垂直移位（增溫）實驗平臺，分析了2021至2023年連續三個年份中濕季與旱季葉際微生物群落對氣候變暖和季節變化的生態適應策略。
研究結果表明，葉際微生物群落的結構和多樣性呈現顯著的季節性變化，干季細菌豐富度較高；然而，增溫處理在各季節均顯著降低了細菌的豐富度（圖1）。共現網絡分析顯示，干季微生物之間的相互作用更為緊密，而增溫則削弱了微生物群落的相互關聯。葉際微生物群落的組成主要受隨機過程影響，且增溫加劇了物種更替與擴散限制。值得關注的是，濕季環境擾動較強時，植物益生菌豐度顯著增加，如Methylobacterium-Methylorubrum和Curtobacterium等，這些益生菌在應對季節變化及氣候變暖中發揮了重要作用（圖2）。在微生物功能層面也觀察到明顯的季節性差異：濕季細菌富集于碳水化合物和能量代謝相關功能，而干季細菌則表現出較高的硫代謝活性，體現了微生物對不同季節環境條件的代謝適應策略（圖2）。研究加深了對葉際微生物群落季節性動態及其在氣候變暖情境下響應機制的理解，為揭示植物–微生物協同應對氣候變化提供了新的理論依據。
該研究在中國科學院華南植物園周曙仡聃副研究員等前期揭示增溫對森林生態系統土壤微生物組裝過程差異的研究基礎上，進一步探討了增溫條件下葉際微生物群落的適應策略。論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16541。
相關研究成果以“Seasonal Variation of Phyllosphere Microbial Communities Under Warming.” 為題于近期發表在全球變化生態學領域期刊Global Change Biology（《全球變化生物學》）（IF2024=10.8）上。中國科學院華南植物園博士生雷朝唐為論文第一作者，華南植物園周曙仡聃副研究員與劉菊秀研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、廣東省重點研發計劃及博士后基金的資助。論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.70270
圖1.增溫背景下葉際微生物群落多樣性干濕季變化特征
圖2.增溫條件下不同季節核心微生物的識別及其群落功能特征
附件下載：