高山林线是由低温、强风等条件阻碍而形成的从郁闭森林到树木物种线的过渡地带，是响应气候变化的敏感区和预警器。长白山岳桦林是东北亚保存最为完整的高山林线之一。外生菌根植物岳桦（Betula ermanii）延绵分布于垂直落差430米的长白山森林上界。每棵岳桦树木如同独立的“岛屿”，而种类多样的外生菌根真菌则为“岛上居民”。这些外生菌根真菌共存在岳桦细根和邻近土壤中，不仅帮助幼苗定植，而且赋予植物抗压抗逆特性，决定了高山林线的地表景观和群落动态。然而，我们对高山林线生态系统中外生菌根真菌多样性的分布格局和维持机制仍不清楚。
为此，我室褚海燕课题组以长白山岳桦林为研究对象，沿海拔梯度同时采集了168份岳桦细根和土壤样品，根据Janzen在1968年提出的“树岛”概念，检验岛屿生物地理学理论对高山林线外生菌根真菌多样性的预测效力，回答外生菌根真菌多样性是否随树木胸径（表征岛屿面积）的增加和离森林边界距离（表征岛屿隔离程度）的减少而增加的科学问题。此外，同时检验了生物互作效应，探究了同一生境下其他优势功能真菌多样性（如内生真菌、腐生真菌）是否对外生菌根真菌多样性产生显著影响。Saprotrophic fungal diversity predicts ectomycorrhizal fungal diversity along the timberline in the framework of island biogeography theory | ISME Communications (nature.com)
借助于整合模型的思路框架（结构方程模型）以及多模型的比较（最小二乘多元回归模型、偏最小二乘回归模型、方差拆解模型），发现岛屿生物地理学理论的各要素对外生菌根真菌多样性均有重要影响：外生菌根真菌多样性随树木胸径增加而增加，随离森林边界距离增加而减少，并随细根碳含量（表征岛屿能量）增加而增加。此外，在整合模型中，腐生真菌多样性对外生菌根真菌多样性有着极强的直接促进效应。以上结果验证了岛屿生物地理学理论能够很好地解释土壤功能真菌的分布规律，同时也阐明了腐生真菌与外生菌根真菌多样性间的正向耦合关系，暗示了外生菌根真菌源起腐生真菌的独立进化事件。
该研究成果发表在ISME Communications上，杨腾副研究员和褚海燕研究员分别为论文第一作者和通讯作者。论文也被Nature Community Microbiology进行了报道。研究得到了国家自然基金青年基金项目、国家重点研发计划项目等资助。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s43705-021-00015-1
报道链接：
整体研究思路框架（包括结构方程理论模型、多生态理论/假说和相关要素）
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细根和土壤外生菌根真菌多样性的最佳结构方程模型（各预测因子的作用强度以标准化的路径系数为加和，展示于表格中。SAP.D：腐生真菌多样性，DFE：离森林边界距离，DBH：胸径，RTC：细根碳含量，ECM.D：外生菌根真菌多样性）
