氮肥打乱了麦田丛枝菌根真菌菌丝的时间动态，但不影响孢子密度和群落组成

Nitrogen fertilization disrupts the temporal dynamics of arbuscular mycorrhizal fungal hyphae but not spore density and community composition in a wheat field

New Phytologist [IF: 10.151]

DOI：https://doi.org/10.1111/nph.18043

发表日期：2022-02-18

第一作者: Busayo Joshua Babalola ^1,2,Jing Li³

通讯作者：Cheng Gao(高程)(gaoc@im.ac.cn)^1,2,Liang-Dong Guo(郭良栋)(guold@im.ac.cn)^1,2

合作作者: Claire Elizabeth Willing, Yong Zheng, Yong-Long Wang, Hui-Yun Gan, Xing-Chun Li, Cong Wang, Catharine A. Adams

主要单位：

¹中国科学院微生物研究所(State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)

²中国科学院大学(College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

³中国科学院地理科学与资源研究所(Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)

通过将丛枝菌根真菌丰度与宿主植物基因表达相关联揭示的演替适应策略

Successional adaptive strategies revealed by correlating arbuscular mycorrhizal fungal abundance with host plant gene expression

Molecular Ecology [IF: 6.185]

DOI：https://doi.org/10.1111/mec.16343

发表日期：2022-01-09

第一作者: Cheng Gao(高程)^1,2

通讯作者：Cheng Gao(高程)(gaochengaob@126.com)^1,2, John W. Taylor(jtaylor@berkeley.edu)²

合作作者: Pierre-Emmanuel Courty, Nelle Varoquaux, Benjamin Cole, Liliam Montoya, Ling Xu, Elizabeth Purdom, John Vogel, Robert B. Hutmacher, Jeffery A. Dahlberg, Devin Coleman-Derr, Peggy G. Lemaux

主要单位：

¹中国科学院微生物研究所(State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China)

²美国加州大学伯克利分校(Department of Plant and Microbial Biology, University of California, Berkeley, California, USA)

近日，新植物学家(New Phytologist，影响因子10.151)和分子生态学(Molecular Ecology，影响因子6.185)刊登了真菌学国家重点实验室高程和郭良栋研究员课题组完成的研究工作“Nitrogen fertilization disrupts the temporal dynamics of arbuscular mycorrhizal fungal hyphae but not spore density and community composition in a wheat field”，以及高程和加州大学伯克利分校John W. Taylor课题组完成的研究工作“Successional adaptive strategies revealed by correlating arbuscular mycorrhizal fungal abundance with host plant gene expression”。

物种必须在有限资源的分配上进行权衡，由扰动、胁迫和竞争等三个基本维度定义了C-S-R策略三角，或UAST理论(Grime 1977)。丛枝菌根是植物根系与菌根真菌形成的互惠共生体，在养分吸收、碳循环、多样性维持等方面具有重要功能。丛枝菌根的宿主植物占陆地植物的70-80%(> 170,000种)，而已知的丛枝菌根真菌仅300余种。因此，传统上认为丛枝菌根真菌不存在适应策略的权衡。

在利用真菌ITS扩增子测序克服传统18S区过于保守的问题，并依托农田生态系统解决自然生态系统中植物生长阶段不一致的基础上，作者前期通过连续大规模采样发现植物生长发育对丛枝菌根真菌群落的影响远大于其对总真菌群落的影响，丛枝菌根真菌随着植物生长发育快速演替；植物生长发育早期的丛枝菌根真菌表现出快速拓展的R策略，而后期的丛枝菌根真菌表现出C策略(Nat Commun 2020)。那么，除了R和C策略外，该系统中是否还有S策略的菌根真菌？另外，丛枝菌根真菌适应策略转变的机制尚不清楚。

近期，通过农田生态系统的水分控制实验，作者等人发现干旱胁迫并未改变丛枝菌根真菌群落组成。结合前期干旱降导致丛枝菌根真菌生物量下降的发现(PNAS 2019)，得出农田长期灌溉造成耐旱丛枝菌根真菌丧失的结论。而参考作者早期在草地生态系统的研究发现干旱导致丛枝菌根真菌群落组成改变的结果(Botany 2016)，提出将自然界中的耐旱共生菌引入农田生态系统以增强农作物抗旱性的思路。

进一步，对共生体信息流的研究发现：演替早期的R策略菌根真菌通过植物根系分泌的独脚金内酯加速共生关系的建立，演替后期的C策略菌根真菌通过脂几丁质寡糖调控共生关系的形成。对物质流的研究表明：R策略菌根真菌主要帮助植物吸收水分，而C策略菌根真菌同时帮助植物吸收水分和养分。该研究对于全球干旱背景下的农业可持续发展提供了新思路。

通过与中科院地理科学与资源研究所的李静副研究员合作，在农田减肥减水长期试验发现，当前的过量施肥(280 kg N ha ^-1 yr ^-1)降低了丛枝菌根真菌生物量、并破坏菌丝生长时间动态，而小麦产量也不增加。施肥量减半(140 kg N ha ^-1 yr ^-1)使得菌根真菌生物量和时间动态恢复，且小麦产量无显著下降。此外当前农田灌溉量减少20%既不影响丛枝菌根真菌生物量和群落结构，也不影响小麦产量。结果表明：适量减肥(-50%)减水(-20%)既维持共生菌根真菌的结构和功能，又保证农业产量。

成果得到审稿人的高度评价：窃以为，本研究代表了该领域的重大进展，且将引领一系列菌根表达领域令人瞩目的研究(仍能在高水平期刊发表)：In my humble view, this current study represent a significant advance in this field, and will hopefully be used as an example in a field where AMF expression studies are risible at best (and yet still get published in good journals!).

微生物所真菌学国家重点实验室高程研究组招聘启事

中国科学院微生物研究所(www.im.ac.cn)是隶属于中国科学院的科研事业单位，目前已成为我国微生物学领域中学科齐全、基础雄厚、实力强大，以及具有广泛影响的综合性研究机构。中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室高程研究组(http://mycolab.im.ac.cn/gaocheng )主要从事真菌组与生态功能的研究。具体研究内容包括：(1) 真菌群落的构建机制与应用；(2) 真菌组的生态功能；(3) 真菌学研究技术的开发与应用。

现因工作需要，拟招聘全职博士后2名(特别研究助理)。

一、应聘条件

岗位一：生物信息学及大数据分析

(1) 具有生物、数学、计算机、生物信息等相关专业的博士学位；
(2) 获前述相关专业博士学位不超过3年且年龄不超过35周岁；
(3) 具有微生物组、(宏)基因组、转录组、生物信息学和大数据分析研究背景者优先；对于数学、统计学和计算机专业的毕业生，不要求具有很强的生物学知识；
(4) 具有扎实的专业基础知识与丰富的实验经验；具备一定的生信编程能力，能够熟练使用Shell、Python、Perl等编程语言搭建(宏)基因组/转录组、微生物组分析流程；
(5) 具有较强的中英文写作与口语交流能力；在本专业国际期刊上发表过论文；具有独立承担研究项目和开展科研工作的能力；有较强的学习能力；
(6) 热爱科研工作，具有准备长期从事科研事业的明确思想；身体健康，性格开朗，具有较强的团队合作精神。

岗位二：微生物组工程

(1) 具有生态学、农学、微生物学等相关专业的博士学位；
(2) 获前述相关专业博士学位不超过3年且年龄不超过35周岁；
(3) 具有从事微生物组学、微生物生态功能、生物肥料、菌根真菌等研究背景者优先考虑；
(4) 具有扎实的理论基础，丰富的实验经验，能够领导团队执行课题；
(5) 在本专业主流国际期刊上发表过第一作者研究论文，能够独立的完成英文论文与中文课题申请书写；
(6) 具有准备长期从事科研事业的明确思想，致力于从事微生物组工程的理论与应用研究；身体健康，性格开朗，具有较强的团队合作精神。

二、岗位待遇

工资福利、生活保障和未来发展都按中国科学院微生物研究所和国家有关规定执行。具体可参见(http://www.im.cas.cn/zp2018/bshzp/202102/t20210208_5891272.html  )。简介如下：

1、年薪 22 万以上，上不封顶。
2、科研支持：鼓励和支持博士后在站期间申报各项人才计划和科研基金资助。
3、发展机会：

(1) 直接纳入中国科学院特别研究助理序列；
(2) 入站时聘为助理研究员二级岗位；
(3) 在站期间可竞聘副研究员岗位；
(4) 获得副研岗位聘任，出站后直接留所正式编制岗位；
(5) 优先推荐中国科学院高层次人才计划或研究所青年PI岗位。

福利政策：

五险一金、绩效奖励、优先留用、子女入学、出站落户。

三、应聘方式

1、自发布招聘通知之日起至招到合适人选为止，符合上述条件的应聘者请将《应聘申请表》、代表性论文PDF、两名推荐人的姓名及联系方式发送至gaoc@im.ac.cn，邮件主题注明“应聘高程组博士后”，附件形式的《应聘申请表》请注明“姓名学历学校/现单位”；
2、初选合格者电话或E-mail通知本人参加面试；
3、参加面试者需提供：(1) 学历、学位证书及复印件；(2) 已发表论文复印件；(3) 专家推荐信和其它可证明本人能力、水平的相关资料等；(4) 对所应聘岗位的工作思路；
4、通过面试者到指定医院进行体检，体检合格者将被录用。

责编：马腾飞 南京农业大学

审核：刘永鑫 中科院遗传发育所

Reference

Busayo Joshua Babalola, Jing Li, Claire Elizabeth Willing, Yong Zheng, Yong-Long Wang, Hui-Yun Gan, Xing-Chun Li, Cong Wang, Catharine A. Adams, Cheng Gao, Liang-Dong Guo. Liang-Dong Guo. Nitrogen fertilization disrupts the temporal dynamics of arbuscular mycorrhizal fungal hyphae but not spore density and community composition in a wheat field. New Phytologist (2022). https://doi.org/10.1111/nph.18043

Cheng Gao, Pierre-Emmanuel Courty, Nelle Varoquaux, Benjamin Cole, Liliam Montoya, Ling Xu, Elizabeth Purdom, John Vogel, Robert B. Hutmacher, Jeffery A. Dahlberg, Devin Coleman-Derr, Peggy G. Lemaux, John W. Taylor. Molecular Ecology (2022). https://doi.org/10.1111/mec.16343

Nat Commun 2020 https://www.nature.com/articles/s41467-019-13913-9

PNAS 2019 https://www.pnas.org/content/116/52/27124

ISME J 2019 https://www.nature.com/articles/s41396-018-0264-0

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