氮是植物生长的关键限制性营养元素。在自然生态系统中，根系氮吸收策略的种间差异被认为是促进物种共存并维持生物多样性的重要机制。尽管已有研究分别从根经济谱和菌根养分经济谱两个视角探讨了这种差异，但目前仍缺乏一个能够整合二者的统一框架，以系统阐明植物氮吸收策略的调控机制。
近日，植被结构功能与建造全国重点实验室陈伟乐课题组在Plant Cell & Environment上发表了题为“Mycorrhizal type steers trait–function linkages in root nitrogen uptake across subtropical tree species”的研究论文。该研究以浙江天目山亚热带森林中63种共生树种为对象，通过15N同位素标记的方法测定了植物根系无机氮吸收速率，深入分析了菌根类型（丛枝菌根AM与外生菌根ECM）和树种性状在氮吸收策略中的调控作用。
研究发现，尽管AM和ECM菌根类型的树种在根系无机氮吸收速率上没有显著差异，但它们氮吸收的调控机制却截然不同：对于AM树种，氮吸收速率与根系氮含量密切相关；而在ECM树种中，氮吸收速率则更多受根形态性状的调控。此外，菌根类型还影响了植物地上与地下之间的氮协同关系。在AM树种中，地上氮需求与地下氮供给的关系更加紧密。
图1：菌根类型如何重塑植物性状与无机氮吸收速率的关系。（a）随机森林模型估算的AM与ECM物种性状对无机氮吸收速率的重要性；（b）地上性状与地下性状的重要性比较；（c–j）氮吸收速率与植物性状之间的相关关系。
本研究的核心发现，即“速率相似但策略不同”，为植物氮吸收策略的理解提供了新视角。基于此，研究团队构建了一个全新的、以菌根类型为基础的无机氮吸收速率预测模型。与传统依赖根系性状的预测模型相比，该新模型显著提高了预测准确性。
图2：不同模型对根系无机氮吸收速率的预测比较。（a）基于根系性状的预测模型；（b）根系+叶片性状的综合模型；（c）考虑性状与菌根类型交互作用的模型；（d）区分菌根类型并选取相应性状的模型。
文章信息：
Plant Cell & Environment
Mycorrhizal Type Steers Trait–Function Linkages in Root Nitrogen Uptake Across Subtropical Tree Species.
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70522
博士研究生黄可含为该论文第一作者，陈伟乐研究员为通讯作者。 研究合作单位包括中国科学院植物研究所和波兰波兹南生命科学大学。该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省自然科学基金、浙江省领雁项目和教育部先导等项目的资助。
