Planta

Oct 24, 2023

Naturaleza Plantas (2023)Citar este artículo

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La retroalimentación planta-suelo (PSF, por sus siglas en inglés), los efectos de las plantas mediados por el suelo sobre los sucesores conespecíficos o heteroespecíficos, son un importante impulsor del desarrollo de la vegetación. Se ha propuesto que los antagonistas de plantas especialistas generan diferencias en las respuestas de PSF entre plantas conespecíficas y heteroespecíficas, mientras que las contribuciones de los antagonistas de plantas generalistas a las PSF siguen sin estudiarse. Aquí examinamos las PSF entre nueve especies de pastizales anuales y nueve perennes para probar si las plantas anuales pobremente defendidas acumulan comunidades antagonistas de plantas dominadas por generalistas, causando PSF igualmente negativas en plantas anuales conespecíficas y heteroespecíficas, mientras que las especies perennes bien defendidas acumulan comunidades antagonistas dominadas por especialistas, predominantemente provocando PSF conespecíficas negativas. Las anuales exhibieron PSF más negativas que las perennes, lo que corresponde a diferencias en las inversiones de tejido de raíz, pero esto fue independiente del grupo de plantas acondicionadoras. En general, las PSF conespecíficas y heteroespecíficas no difirieron. En cambio, se correlacionaron las respuestas PSF conespecíficas y heteroespecíficas en los suelos de especies individuales. Las comunidades de hongos del suelo estaban dominadas por generalistas, pero no podían explicar de manera sólida la variación de PSF. No obstante, nuestro estudio sugiere un papel importante para los generalistas del anfitrión como impulsores de las PSF.

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Los datos de la secuencia de hongos ITS2 se cargan en NCBI con el número de proyecto PRJNA952944. Los datos de biomasa vegetal del experimento principal, así como los datos de características de la raíz, están disponibles en figshare en: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.22740974 ref. 69. La base de datos FUNGUILD46 (http://www.funguild.org) se usó para la anotación de ASV de hongos en los gremios ecológicos. Los datos de origen se proporcionan con este documento.

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Agradecemos a Z. Zhang, E. Hannula, S. Geisen, R. Reuter y M. Stift por sus consejos sobre análisis estadísticos, moleculares y de rasgos de raíces, a Q. Yang por los datos filogenéticos y a O. Ficht, M. Fuchs, H. Vahlenkamp, ​​B. Speißer, B. Rüter, P. Kukofka, T. Voortman, N. Buchenau y estudiantes ayudantes de la Universidad de Konstanz por su asistencia práctica. Además, agradecemos a la Instalación central de análisis de secuenciación de la Universidad de Konstanz por su asistencia en el análisis de los datos de secuenciación ITS2 de hongos, y a tres revisores por sus valiosos comentarios sobre el documento. RAW reconoce la financiación de las Escuelas de Graduados de Wageningen (WGS Postdoc Talent Grant to RAW).

Grupo de Ecología, Departamento de Biología, Universidad de Konstanz, Konstanz, Alemania

Rutger A. Wilschut, Ekaterina Mamonova y Mark van Kleunen

Departamento de Nematología, Universidad e Investigación de Wageningen, Wageningen, Países Bajos

Rutger A. Wilschut

SequAna, Universidad de Constanza, Constanza, Alemania

Benjamín CC Hume

Laboratorio Provincial Clave de Zhejiang de Ecología Evolutiva y Conservación de Plantas, Universidad de Taizhou, Taizhou, China

marca van kleunen

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RAW y MvK diseñaron el estudio. RAW y EM realizaron, respectivamente, los experimentos de invernadero y el trabajo de laboratorio molecular. BCCH procesó los datos de secuenciación sin procesar. Los análisis de datos fueron realizados por RAW con aportes de MvK El artículo fue escrito por RAW con aportes considerables de MvK y fue revisado por todos los autores.

Correspondencia a Rutger A. Wilschut.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Plants agradece a Brenda Casper y a los otros revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Ambos paneles muestran la respuesta de retroalimentación planta-suelo promedio (Ln (biomasa acondicionada/control de biomasa) de 18 especies de plantas que respondieron en relación con la biomasa vegetal promedio (Ln transformada) en suelos de fase de acondicionamiento agrupados (ver Métodos). (A) Retroalimentación promedio respuestas a todos los suelos acondicionados (N = 90; 18 especies de acondicionamiento × 5 réplicas biológicas independientes). (B) Respuestas de retroalimentación promedio a todas las especies de plantas, excepto leguminosas (N = 70; 14 especies de acondicionamiento × 5 réplicas biológicas independientes). Resultados de Se muestran las pruebas de correlación de Pearson bilaterales entre la biomasa de la fase de acondicionamiento y las respuestas de retroalimentación promedio.

Datos fuente

Los efectos de acondicionamiento del suelo a nivel de especie en (biomasa acondicionada/control de biomasa), promediados en 18 especies de plantas que respondieron, no se correlacionaron con la longitud específica de la raíz (A; mm/g, transformación logarítmica), pero se correlacionaron marginalmente de manera significativa con el peso relativo de la raíz (B), y no se correlacionó significativamente con el diámetro promedio de la raíz (C; mm × 10). Los valores promedio de los rasgos se obtuvieron de un experimento de rasgo de raíz separado (ver Métodos). Se muestran los resultados de las pruebas de correlación de Pearson bilateral entre el promedio de rasgos y las respuestas de retroalimentación promedio en suelos acondicionados. En el panel B, la línea de tendencia y el sombreado representan el coeficiente de correlación (IC de ±95%) entre el peso relativo de la raíz y el efecto PSF promedio.

Datos fuente

Las disimilitudes promedio de Bray-Curtis por pares de comunidades fúngicas completas entre las 18 especies de plantas acondicionadoras (A), entre las nueve especies anuales (B) y entre las nueve especies perennes (C) se correlacionan con las distancias filogenéticas por pares (ln transformado; ver Métodos). Los resultados de las pruebas de Mantel entre las distancias filogenéticas por pares y las diferencias de Bray-Curtis por pares se muestran en cada panel, mientras que las líneas de tendencia y el sombreado representan los coeficientes de correlación (IC de ±95 %).

Datos fuente

(A) Ordenación de NMDS que muestra la composición basada en la disimilitud de Bray-Curtis de las supuestas comunidades de patógenos fúngicos, según la abundancia de variantes de secuencia de amplicón fúngico (ASV). El análisis PERMANOVA reveló una variación significativa en la composición de la comunidad de patógenos fúngicos putativos entre las especies de plantas acondicionadoras (consulte los métodos; los nombres completos de las especies se enumeran en la Tabla complementaria 1). (B) Las respuestas promedio de retroalimentación del suelo de la planta a los suelos acondicionados individuales varían marginalmente de manera significativa con la composición putativa de la comunidad de patógenos fúngicos (eje 2 de NMDS), como lo indica un modelo lineal de efectos mixtos y pruebas de probabilidad logarítmica (consulte los métodos y la Tabla complementaria 7 ). En el panel B, la línea de tendencia y el sombreado representan la relación lineal predicha (IC de ±95 %) entre NMDS2 y la respuesta promedio de PSF.

Datos fuente

Ordenación de NMDS que muestra la composición basada en la disimilitud de Bray-Curtis de comunidades de hongos micorrízicos arbusculares, según la abundancia de variantes de secuencia de amplicón fúngico (ASV). El análisis PERMANOVA reveló una variación significativa en la composición de las comunidades de hongos micorrízicos arbusculares entre las especies de plantas acondicionadoras (consulte los métodos; los nombres completos de las especies se enumeran en la Tabla complementaria 1).

Datos fuente

(A) Variación a nivel de especie en la abundancia total de patógenos transformada logit (medias ± SEM, N = 5 réplicas biológicas independientes por especie de planta; los nombres completos de las especies se enumeran en la Tabla complementaria 1). Las abundancias se basan en todos los ASV asignados como patógenos putativos. (B) Las respuestas promedio de retroalimentación planta-suelo a suelos acondicionados individuales varían significativamente con la abundancia total de patógenos. En ambos paneles, los resultados de la prueba de relación de probabilidad logarítmica se basan en un modelo lineal de efectos mixtos (consulte los métodos y las tablas complementarias 11 y 12). En el panel B, la línea de tendencia y el sombreado representan la relación lineal predicha (IC de ±95 %) entre la abundancia de patógenos y la respuesta PSF promedio.

Datos fuente

Los ASV fúngicos se asignaron manualmente como generalistas y especialistas en función de su presencia en al menos 2/3 o como máximo 1/3 de las especies de plantas en este estudio (los nombres completos de las especies se enumeran en la Tabla complementaria 1). Las abundancias relativas se calcularon sobre la base de recuentos de lectura no transformados.

Datos fuente

Los puntos y las barras representan medias ± SEM, calculadas en base a la abundancia relativa putativa de patógenos especialistas transformada logit promedio en el suelo de la rizosfera de una sola especie de planta (N = 9 especies de plantas por grupo de plantas (anuales/perennes)).

Datos fuente

Tablas complementarias 1–15.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

Fuente de datos estadísticos.

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Reimpresiones y permisos

Wilschut, RA, Hume, BCC, Mamonova, E. et al. Se correlacionan los efectos de retroalimentación planta-suelo en sucesores conespecíficos y heteroespecíficos de plantas de pastizales anuales y perennes de Europa Central. Nat. Plantas (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01433-w

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Recibido: 13 julio 2022

Aceptado: 10 de mayo de 2023

Publicado: 08 junio 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01433-w

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