作者：宋宇琦 ，南京农业大学博士在读。主要研究根际原生动物和根际健康。
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在土壤食物网中，原生动物的捕食可以塑造细菌与真菌的群落组成并影响其功能。原生生物群落受环境因素和土壤特性的影响，因此会将其作为评价土壤质量的生物指标。从理论上讲，施肥对原生生物群落的影响甚至比对细菌和真菌群落的影响更大，但施肥引起的原生生物群落及由此引起的被捕食者（细菌和真菌）的群落转变，及其与作物产量之间的功能联系尚不清楚。为了更好地了解不同施肥措施对微生物组成和功能的影响，本文以连续耕作六年的黄瓜土壤中的微生物组为研究对象，施肥处理包括：常规施肥（CF）、施用有机肥（OF）以及施用添加木霉的生物有机肥（BF），以不施肥处理作为对照，将微生物分类及功能与产量进行关联，并验证在有/无其他植物有益微生物的情况下，关键原生生物对植物的影响。
一、作物产量及土壤微生物对产量的贡献
与对照相比，所有施肥处理均提高了作物产量，并且OF和BF处理的产量均显著高于CF，在所有备选的微生物指标中，原生生物群落结构是解释作物产量的最佳参数（图1a），细菌与真菌群落结构以及上述三者的多样性与产量无显著关系（图1b）。
图1 不同施肥方式对作物产量的总体影响（a）；细菌，真菌和原生生物多样性及群落结构对作物产量的相对重要性（b）；施肥方式对细菌，真菌和原生生物群落结构的影响（c）。
施肥会影响所有微生物的群落结构，其中对原生生物的影响最强（图1c）。原生生物的α多样性受施肥影响，而细菌及真菌群落的α多样性与施肥并没有显著关系（表1）。
三、原生生物分类和功能组成的潜在驱动因素以及与产量的联系
在原生生物功能分类组中，只有原生动物与产量呈正相关。与对照组相比，BF组原生动物的相对丰度增加了4.28%，其他处理无显著差异。通过结构方程模型确定产量与细菌、真菌及原生动物间的关联，发现原生动物通过与细菌和真菌的互作，进而对产量产生影响（图2a）。进一步分析发现，14种原生动物的OTU与作物产量呈正相关，其中隶属于丝足虫的OTU124、OTU4169和OTU58在OF和BF处理中的相对丰度显著高于对照组和CF处理（图2b）。
图2细菌和真菌的丰度以及原生动物的相对丰度，相对于农作物产量之间的结构方程模型（SEM）（a）；原生动物OTU的相对丰度与作物产量间的热图（b）。
四、 接种原生动物促进植物生长
通过盆栽实验，发现与自然土壤相比，接种原生动物显著增加了黄瓜的生物量，但在无菌土壤中并非如此（图3a）。同时发现，在自然土壤中，与对照相比，接种有益微生物会显著增加植株生物量，而与只接种木霉相比，同时接种原生动物与木霉的增加效果会更显著（图3b）。
图3 在温室实验中接种不同原生动物的处理中，黄瓜生物量相对于对照的倍数变化（a）；温室试验接种木霉菌与原生动物的不同处理的黄瓜生物量（b）。
本研究表明，原生生物群落，尤其是原生动物，通过其对有益微生物作用的增强，进而影响作物产量。而原生动物是受施肥影响最大的微生物群落，因此原生动物可能是通过调控功能微生物进而提高作物产量。论文信息
原名：Protists as main indicators and determinants of plant performance
译名：原生生物是植物表现的主要指标和决定因素
期刊：Microbiome
发表时间：2021.03
通讯作者：Rong Li
通讯作者单位：南京农业大学
