横断山作为全球重要的生物多样性热点地区之一，是众多高山和亚高山植物的分化中心，区域内大量近缘物种常分布于同一局域群落中，孕育出独特且复杂的生态系统，但这些物种长期稳定共存背后的生态与进化机制仍不清楚。限制相似性假说（limiting similarity）认为近缘物种能够通过在关键生态位上的分化达到稳定共存。然而，以往的研究更多地聚焦于更易观测的地上植物本身，对地下微生物如何影响物种共存机制的研究不足。在自然生态系统中，植物通常能够与共生真菌形成互利共生的菌根结构，影响植物体与养分吸收等重要生态过程，但共生真菌在促进近缘物种共存中的作用仍不清楚。杜鹃花类菌根（Ericoid mycorrhiza，ErM）特指杜鹃花属（Rhododendron）、欧石楠属（Calluna）和越橘属（Vaccinium）等杜鹃花科（Ericaceae）植物与真菌形成的专性共生结构，相比于丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）和外生菌根（ectomycorrhiza,EcM）结构，其具有更高的宿主特异性。杜鹃花属是横断山植物区系中的第一大属，物种多样性丰富，又是ErM类菌根植物的典型代表，其在局域尺度内常形成多个近缘种共存的群落格局，是探究山地生态系统中菌根真菌如何影响近缘物种共存的理想对象。然而，我们对ErM菌根真菌如何介导杜鹃花属植物物种共存与维持等问题的认识十分有限，亟待回答。

中国科学院昆明植物研究所高连明研究组和李德铢研究组，依托高黎贡山南段建立的海拔梯度森林群落样带（GMT），长期开展群落构建和生物多样性-生态系统功能关系研究。在前期研究工作的基础上（如Luo et al. 2023, Journal of Biogeography；Ma et al. 2024, Science of the Total Environment；Luo et al. 2024, New Phytologist），研究团队最近以GMT样带中不同海拔梯度分布的20种杜鹃花属植物为研究对象，整合系统发育信息、功能性状、菌根真菌群落数据以及环境数据，运用群落与集合群落分析方法，深入探讨了植物地上部分生态位分化与地下部分真菌群落分化如何影响近缘物种的共存（图1）。研究结果表明，海拔和宿主对ErM真菌的α多样性均有显著影响（图2），宿主植物特性是ErM真菌群落组成差异的主导因素。群落生态学分析表明，杜鹃花属植物在不同海拔梯度群落中往往表现出系统发育和功能性状上趋同，表明亲缘关系相近的物种偏好相似的生态位。然而，即便在同一群落中，不同杜鹃花属物种根系内的ErM真菌群落仍表现出明显的差异，这种差异在高海拔地区尤为显著。更值得关注的是，随着海拔升高，杜鹃花属物种与菌根真菌之间的互作网络表现出更高的专一性（图3），也即杜鹃花属植物与ErM真菌的互作关系更加特化。这表明，在复杂的山地环境中，植物—菌根真菌的稳定共生关系可能是维持近缘物种共存的重要生态机制，在将来生物多样性保护中需要同时对宿主植物和及其共生的菌根真菌予以关注。该研究首次揭示了生物多样性热点地区的杜鹃花属群落中根系真菌群落组成与互作网络特化程度的驱动因素，明晰了菌根真菌在近缘物种共存与多样性维持中的重要作用。这一研究发现不仅拓展了人们对植物多样性维持机制的理解，也为生物多样性热点地区的生态系统保护提供了重要的科学支撑。

目前，相关成果以Ericoid mycorrhizal fungal metacommunity facilitates closely related Rhododendron species coexistence为题，发表于植物学国际主流期刊 New Phytologist。昆明植物所罗亚皇副研究员和马梁梁博士为论文第一作者，高连明研究员、李德铢教授（现山东农业大学）和刘杰研究员为共同通讯作者。加拿大多伦多大学 Marc W. Cadotte 教授、德国德累斯顿工业大学 Sebastian Seibold 教授和邹佳运博士、景德镇学院叶林江博士、昆明植物所已毕业的博士生谭少林、郑伟、宋洁，以及在读博士研究生莫智琼和硕士研究生郁彬、李彩云和钱永辉等参与了此项研究。该研究得到国家自然科学基金（32471621，32071541）、中国科学院战略性先导专项（B类）（XDB31000000）、中国科学院青年创新促进会（2021392）、云南省“兴滇英才”青年人才计划（XDYC-QNRC-2022-0026）、科技部基础资源调查专项（2021FY100200）、中国科学院“从0到1”原始创新项目（ZDBS-LY-7001）和“西部之光”人才计划的资助。在项目实施过程中，研究团队得到了高黎贡山国家级自然保护区保山管护局及其隆阳分局和腾冲分局的长期支持。

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图1 山地生态系统中杜鹃花属植物的共存(a)、其局域群落过程 (b) 以及与ErM真菌共生的集合群落过程 (c–d) 的科学假设与预测

图2 杜鹃花属物种的系统发育关系(a)以及它们在海拔梯度群落中的分布(b)及杜鹃花类菌根真菌的α多样性(c-d)

图3 沿海拔梯度的杜鹃花属植物–杜鹃花类菌根真菌互作网络 (a–c)，以及网络特化程度 (d) 与寄主特化程度 (e) 的变化