近日，The ISME Journal在线发表来自中国农业大学草业科学与技术学院贾善刚与邵新庆教授团队的研究论文《温度对叶表生细菌快速生长潜力生活史策略的影响》（Temperature effects on life history strategies for rapid growth potential of leaf epiphytic bacteria）。该研究基于青藏高原海拔梯度调查、野外增温控制实验以及全球880份公开16S rRNA基因数据集，系统揭示了温度升高与叶际细菌生活史策略转变之间的关系，对理解未来气候变暖背景下植物与微生物互作具有重要启示意义。

研究以青藏高原为“天然增温模拟平台”，沿海拔梯度对4种优势植物叶附生、叶内生、茎附生、茎内生、根内生及根际土壤六个部位的细菌群落进行系统比较。如图1所示，研究沿3350米至4002米海拔设置采样点，并在单株植物上划分六个采样部位。附生菌与内生菌显示出明显的群落分化：基于Bray-Curtis相异性的PCoA分析中，六个部位沿主坐标轴显著分离，附生部位（LP、SP）相对聚集，而内生部位（LE、SE、RE）彼此更为接近；叶附生部位八个海拔的样本也呈现出清晰的分离格局。

图1 青藏高原植物沿海拔梯度的细菌群落多样性与组成

研究结果表明，叶际附生细菌群落的组装过程对海拔变化最为敏感。如图2所示，基于SHAP值的随机森林模型可有效区分六个部位，低海拔显著富集的Curtobacterium等类群与高海拔富集的Acidibacter等类群形成鲜明对比；βNTI分析显示，叶际附生部位以确定性组装过程为主导（占比91.7%），显著高于其他部位；来源追踪分析显示，低海拔条件下附生部位向内生部位的细菌输送更强，共现网络也在低海拔表现出更高的复杂度。

图2 沿海拔梯度叶际细菌群落的结构特征

为验证海拔梯度所反映的温度效应，研究进一步开展了野外控制增温实验。如图3所示，增温处理显著提高了叶际附生细菌的Shannon多样性，并改变了群落组成；叶际附生部位四个优势门的相对丰度在增温与低海拔条件下呈现一致的响应趋势；共现网络分析显示，增温使叶际附生细菌网络更加复杂，负相关边比例明显下降，与低海拔自然梯度下的格局相互印证。

图3 控制增温对叶际细菌群落的影响

在此基础上，研究以rrn拷贝数作为细菌快速生长潜力的指标，解析叶际附生细菌的生活史策略。如图4所示，叶际附生细菌加权平均rrn拷贝数随海拔升高显著下降，温度解释了其变异的54.1%；增温实验和宏基因组测序均验证了高温促进高rrn拷贝数类群富集；对4株分离的叶际附生细菌的基因组组装进一步证实，其rrn拷贝数与16S推断结果高度吻合，为叶际附生细菌在高温下向快速生长策略转变提供了直接证据。

图4 青藏高原叶表生细菌的生活史策略（LHSs）

为检验上述结果是否具有全球普遍性，研究整合了全球45个采样点、880份叶际细菌数据集。如图5所示，叶际附生细菌rrn拷贝数与温度季节性、温度年较差、日最高温和昼夜温差均呈显著正相关，而叶内生细菌则无此规律；方差分解显示温度相关变量解释了叶表生细菌rrn拷贝数变异的95.7%，表明温度升高与叶表生细菌向快速生长策略转变的关系在全球尺度上具有一致性。

图5 叶际细菌生活史策略的全球格局

综合上述证据，研究提出了叶际附生细菌的四类生活史策略框架：生长、胁迫耐受、资源获取与竞争，并构建了温度响应概念模型。如图6所示，高温与较大昼夜温差（DTV）条件下，叶表生细菌群落向Curtobacterium、Pantoea等类群及更高rrn拷贝数（快速生长）方向转变；低温与较小DTV条件下则富集Acidibacter、Chryseolinea等类群。

图6 叶表生细菌的温度响应模式

本论文第一作者为中国农大草业科学与技术学院博士生王青与甘肃农业大学博士生贺晓帆，贾善刚、邵新庆教授为共同通讯作者。中国农业大学为第一完成单位。合作团队来自甘肃农业大学、中国科学院西北高原生物研究所等单位。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央财政林业草原科技推广示范项目、内蒙古自治区科技计划项目及山东省自然科学基金等项目资助。