Journal of Plant Ecology ›› 2025, Vol. 18 ›› Issue (5): 1-44.DOI: 10.1093/jpe/rtaf069
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Lifeng Zhou1, Yige Zhao1, Bernhard Schmid2, Arjen Biere3, Lin Jiang4, Hongwei Yu1, Mengqi Wang1, Wandong Yin1, Yu Shi1*, Jianqing Ding1*
摘要: 叶片化学性状是调控叶际微生物群落的重要因素。不同地理分布区内的非生物及生物因子,如昆虫取食,共同驱动植物种群叶片化学性状的遗传分化。入侵植物与其原产地专食性昆虫的重新互作,为解析植物代谢物质介导的“植物-植食性昆虫-叶际微生物”互作机制提供了理想研究体系。本研究以与专食性叶甲(Ophraella communa)具有不同重新互作历史的豚草(Ambrosia artemisiifolia)入侵种群为研究体系,通过同质园实验探究叶片化学性状对叶际微生物群落多样性及组成的影响。结果表明,与专食性昆虫重新互作历史较长的豚草种群表现出更强的抗虫性,其叶际微生物群落具有更高的α多样性和更复杂的群落结构。这些变化与叶片代谢物质含量及其生物合成基因表达水平显著相关。值得注意的是,随着植株抗虫性增强,病原真菌Golovinomyces的相对丰度降低,而Pestaliopsis属真菌则呈现上升趋势。由于植物种群的重新互作历史与地理纬度相关,种源地的气候和土壤因素对种群间叶片化学特征及叶际真菌群落组成差异也具有重要影响。本研究揭示了植物种群间叶片代谢物质的遗传分化可显著调控其抗虫性,并显著影响叶际真菌群落的多样性和组成。入侵植物叶片代谢物质差异与植食性昆虫的重新互作历史间的显著相关性表明,植食性昆虫的选择压力可能是入侵植物抗虫性及叶际微生物群落演化的重要驱动因素。