近日，我校林学院杜淑辉副教授联合中国林业科学研究院林业研究所在生物学1区top期刊《Microbiological Research》（2023 IF=6.7）发表了题为“Tree phylogeny predicts more than litter chemical components in explaining enzyme activities in forest leaf litter decomposition”的研究论文。

图1 树种系统发育距离、凋落物化学成分（木质素、C、P、K、N、可溶性糖、细菌及真菌物种）对参与凋落物中N和C代谢酶活性的贡献率

图2 树种系统发育距离、凋落物化学成分（木质素、C、P、K、N、可溶性糖）与凋落物微生物种群间互作对参与凋落物N和C代谢酶活性的影响

凋落物分解是陆地生态系统养分归还的主要途径，居于生态系统内物质循环的中心环节。凋落物分解的驱动机制研究，长期以来一直是生态学和微生物领域的热点。凋落物分解涉及到多种稳定和不稳定物质的顺序分解，需要微生物群落分泌的大量胞外酶参与，凋落物的理化性质直接影响分解相关的微生物和酶活性。植物与其相互作用的微生物被认为存在共进化关系。植物进化过程中不同物种间的系统发育关系，是否驱动凋落物分解相关的微生物群落组成及其分解活动，目前尚不清楚。

该文章以亚热带湿润季风气候地区的亚热带森林10种不同树种的凋落物为材料，设置了凋落物分解袋实验，原位分解12个月后收集并检测凋落物的理化性质、微生物群落组成结构、与有机碳和氮代谢有关的酶活性。结果表明，10个树种的凋落物微生物群落中，整体上以α变形菌属、γ变形菌属和放线菌属为优势细菌类群，齿形菌属、粪壳菌属和散囊菌属为优势真菌类群。矩阵相关（Mantel检验）分析结果表明凋落物化学成分、微生物群落及氮和碳代谢有关的酶活性之间存在显著相关性。然而，在控制植物系统发育距离后，偏Mantel分析结果表明凋落物化学成分、微生物群落结构及酶活性之间相关性变得不显著，表明凋落物化学成分和微生物群落及酶活性间的相关性主要由植物系统发育关系与凋落物化学成分的共线性解释。随机森林模型和结构方程模型结果均表明植物系统发育关系比凋落物化学成分对微生物群落结构和氮/碳代谢有关酶活性的影响更大。上述结果表明，相比于凋落物化学成分，凋落物来源的植物间系统发育关系更能精准预测凋落物中氮/碳代谢有关酶活性的变化，从而可以作为凋落物分解和生态系统功能的指示指标。本研究的开展强调了以往被低估的植物系统发育关系在凋落物降解中的重要作用，在基础理论研究层面，提出不仅活体植物、凋亡植物残体与其相互作用的微生物组成和微生物活动间也存在潜在共进化关系，对于精准预测森林凋落物中微生物群落的组成和功能以及与氮/碳代谢过程相关的酶活性提供了新的研究视角。

我校林学院教师杜淑辉为该论文的第一作者，中国林业科学研究院林业研究所张倩副研究员为通讯作者，安徽林业科学研究院王陆军博士与南京农业大学农学院杨海水教授参与了本研究工作。我校林学院为第一单位。本研究得到中央级公益性科研院所基本科研业务费资金项目（CAFYBB2019QB001）、国家自然科学基金项目（31870099）、山西农业大学博士科研启动项目（2017YJ22）的资助。