土壤微生物在维持植物多样性方面发挥着重要作用。土壤微生物不仅可以作为病原体、共生者和分解者直接作用于植物，还可以改变植物的相互作用。先前的研究已经表明，土壤群落通常在植物间产生频度依赖性反馈途径，这些途径可以稳定或扰乱物种间的相互作用，从而促进或阻碍物种共存。然而，最近对现代物种共存的见解表明，微生物对植物共存的影响不仅依赖于这些稳定或不稳定的影响，还取决于它们产生竞争适应性差异的程度。本文作者对来自50项研究的数据进行meta分析，通过这些数据量化来自经典植物-土壤反馈模型中微生物介导的稳定性和适合度差异。作者发现，在518个物种对中，土壤微生物引起稳定性和适合度差异，但微生物介导的适应性差异占主要地位。因此，如果植物在其他方面公平竞争，那么由土壤微生物产生的稳定性-适合度差异平衡会更多地引起物种排斥，而非物种共存或优先效应。作者的工作表明，微生物介导的适合度差异是土壤微生物影响植物共存的重要因素，但一直被忽略，此发现有利于更全面地了解植物多样性的维持机制。

 

【研究背景】

        文章基于Bever等人提出的植物-土壤反馈框架进行探究，此框架主要说明不同植物的动态能够影响土壤微生物群落，反之亦然。当植物物种受到土壤微生物的负面影响时产生负反馈，稳定群落动态；反之产生正反馈，导致群落动态不稳定。然而，植物-土壤反馈仅能部分反映土壤群落对物种共存的影响。除此之外，土壤微生物产生的植物适合度差异也决定了物种相互作用的结果。当产生植物-土壤负反馈，且比适合度差异强时，有利于物种共存；当产生正反馈，且比适合度差异强时，有利于优先效应；当植物土壤反馈比适合度差异弱时，有利于物种排斥（图1）。尽管最近有一些研究已经开始检验微生物如何影响植物物种之间的适合度差异，但还没有文献通过定量分析来系统地量化这些效应，或将它们与微生物介导的稳定性进行比较。

 

 

【科学问题】

        1. 微生物介导的稳定性和适合度差异的相对强度是多少？

        2. 微生物介导的植物相互作用的结果是什么？

 

【研究方法】

       作者利用85项实验（来自50个研究）的518个物种对的数据，分别量化了物种对的稳定性和适合度差异，其中所有研究均基于Bever等人概述的两阶段实验。对于稳定性的量化，作者选取了植物在同种/异种土壤中生长状况的实验数据来进行；对于适合度差异的量化，则利用在稳定性量化的基础上，进一步基于植物在对照土壤中生长情况的实验数据来进行（图2）

 

 

【研究结果】

       作者发现，在所有物种对中，微生物能产生稳定性和适合度差异（图3）。作者一方面通过比较同种和异种土壤对每种植物生长的影响来计算稳定性的强度；另一方面通过比较每种植物的平均生长受两种未灭菌土壤和灭菌土壤的影响来计算适合度差异。作者发现，土壤微生物产生的适合度差异远大于其产生的稳定性效应（在两个对照土壤数据集中）。另外，无论对照土壤类型如何，两种效应都存在显著差异。

 

        

         接着，作者进一步分析了每个物种对稳定性和适合度差异的相对大小，发现土壤微生物驱动物种排斥的可能性最高，其次是共存，最后是优先效应（图4）。作者发现，物种排斥是主要的结果，无论关注的物种对是否以未灭菌或灭菌土壤为对照（预测为排斥的分别有69.4%和81.2%的样本，图4）。总之，图3和图4中的各种证据表明，当植物竞争的结果仅由与土壤微生物间的相互作用驱动时，适合度差异比稳定性更强，并且更多地预测到物种排斥，而非共存或优先效应。

 

【写在后面】

         在此研究中，作者发现微生物介导的适合度差异是土壤微生物影响物种共存的主要因素，但其机制和结果需要在未来的研究中进一步探索。当植物在其他方面公平竞争时，这些微生物效应有利于物种排斥；但如果涉及到更复杂的权衡，则可能有利于共存。此工作表明适合度差异对微生物介导的植物竞争结果产生了巨大影响，而非经典假设的稳定或不稳定性。此外，该研究强调了将经验数据和物种相互作用理论模型结合起来，以探究个体机制如何影响整个生态群落动态的重要性。