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Nature Plantes (2023)Citer cet article

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Les rétroactions plante-sol (PSF), les effets des plantes médiés par le sol sur les successeurs conspécifiques ou hétérospécifiques, sont un moteur majeur du développement de la végétation. Il a été proposé que les antagonistes végétaux spécialisés entraînent des différences dans les réponses PSF entre les plantes conspécifiques et hétérospécifiques, alors que les contributions des antagonistes végétaux généralistes aux PSF restent sous-étudiées. Ici, nous avons examiné les PSF parmi neuf espèces annuelles et neuf espèces de prairies vivaces pour tester si les annuelles mal défendues accumulent des communautés antagonistes de plantes dominées par les généralistes, provoquant des PSF également négatifs sur les annuelles conspécifiques et hétérospécifiques, alors que les espèces pérennes bien défendues accumulent des communautés antagonistes dominées par les spécialistes, principalement. causant des PSF conspécifiques négatifs. Les annuelles ont montré plus de PSF négatifs que les vivaces, correspondant à des différences dans les investissements dans les tissus racinaires, mais cela était indépendant du groupe de plantes de conditionnement. Dans l'ensemble, les PSF conspécifiques et hétérospécifiques ne différaient pas. Au lieu de cela, les réponses PSF conspécifiques et hétérospécifiques dans les sols des espèces individuelles ont été corrélées. Les communautés fongiques du sol étaient dominées par les généralistes mais ne pouvaient pas expliquer de manière robuste la variation de PSF. Notre étude suggère néanmoins un rôle important des généralistes d'accueil en tant que moteurs des PSF.

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Les données de séquence fongique ITS2 sont téléchargées sur le NCBI sous le numéro de projet PRJNA952944. Les données de biomasse végétale de l'expérience principale ainsi que les données sur les traits racinaires sont disponibles sur figshare sous : https://doi.org/10.6084/m9.figshare.22740974 réf. 69. La base de données FUNGUILD46 (http://www.funguild.org) a été utilisée pour l'annotation de l'ASV fongique aux guildes écologiques. Les données sources sont fournies avec ce document.

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Nous remercions Z. Zhang, E. Hannula, S. Geisen, R. Reuter et M. Stift pour leurs conseils sur les analyses statistiques, moléculaires et des traits racinaires, Q. Yang pour les données phylogénétiques et O. Ficht, M. Fuchs, H. Vahlenkamp, B. Speißer, B. Rüter, P. Kukofka, T. Voortman, N. Buchenau et des assistants étudiants de l'Université de Constance pour une assistance pratique. De plus, nous remercions l'Université de Constance Sequencing Analysis Core Facility pour son aide dans l'analyse des données de séquençage ITS2 fongiques, et trois examinateurs pour leurs précieux commentaires sur le document. RAW reconnaît le financement des écoles supérieures de Wageningen (WGS Postdoc Talent Grant to RAW).

Groupe d'écologie, Département de biologie, Université de Constance, Constance, Allemagne

Rutger A. Wilschut, Ekaterina Mamonova et Mark van Kleunen

Département de nématologie, Université et recherche de Wageningen, Wageningen, Pays-Bas

Rutger A. Wilschut

SequAna, Université de Constance, Constance, Allemagne

Benjamin CC Hume

Zhejiang Provincial Key Laboratory of Plant Evolutionary Ecology and Conservation, Université de Taizhou, Taizhou, Chine

Marc van Kleunen

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RAW et MvK ont conçu l'étude. RAW et EM ont réalisé, respectivement, les expériences en serre et les travaux de laboratoire moléculaire. BCCH a traité les données brutes de séquençage. Les analyses de données ont été effectuées par RAW avec des contributions de MvK. L'article a été rédigé par RAW avec des contributions considérables de MvK et a été examiné par tous les auteurs.

Correspondance à Rutger A. Wilschut.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Nature Plants remercie Brenda Casper et les autres examinateurs anonymes pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Les deux panneaux montrent la réponse moyenne plante-sol-rétroaction (Ln (biomasse conditionnée/contrôle de la biomasse) de 18 espèces végétales répondantes par rapport à la biomasse végétale moyenne (Ln-transformée) dans les sols en phase de conditionnement regroupés (voir Méthodes). (A) Rétroaction moyenne réponses à tous les sols conditionnés (N = 90 ; 18 espèces de conditionnement × 5 répétitions biologiques indépendantes). (B) Réponses de rétroaction moyennes à toutes les espèces végétales, à l'exception des légumineuses (N = 70 ; 14 espèces de conditionnement × 5 répétitions biologiques indépendantes). Résultats de les tests de corrélation de Pearson bilatéraux entre la biomasse de la phase de conditionnement et les réponses de rétroaction moyennes sont présentés.

Données source

Les effets de conditionnement du sol au niveau de l'espèce ln (conditionnement de la biomasse / contrôle de la biomasse), moyennés sur 18 espèces végétales répondantes, n'étaient pas corrélés à la longueur spécifique des racines (A; mm / g, transformée en log), corrélés de manière marginale et significative au poids relatif des racines (B), et pas significativement corrélé avec le diamètre moyen des racines (C ; mm × 10). Les valeurs moyennes des traits ont été obtenues à partir d'une expérience distincte sur les traits racinaires (voir Méthodes). Les résultats des tests de corrélation de Pearson bilatéraux entre les réactions de rétroaction moyennes et moyennes des traits dans les sols conditionnés sont présentés. Dans le panneau B, la ligne de tendance et l'ombrage représentent le coefficient de corrélation (IC ± 95 %) entre le poids relatif des racines et l'effet PSF moyen.

Données source

Les dissemblances moyennes de Bray-Curtis par paires des communautés fongiques complètes parmi les 18 espèces de plantes de conditionnement (A), parmi les neuf espèces annuelles (B) et parmi les neuf espèces vivaces (C) sont corrélées aux distances phylogénétiques par paires (ln transformé; voir Méthodes). Les résultats des tests de Mantel entre les distances phylogénétiques par paires et les dissemblances de Bray-Curtis par paires sont présentés dans chaque panneau, tandis que les lignes de tendance et les ombres représentent les coefficients de corrélation (IC de ± 95 %).

Données source

(A) NMDS-ordination montrant la composition basée sur la dissemblance de Bray-Curtis des communautés pathogènes fongiques putatives, basée sur l'abondance de la variante de séquence d'amplicon fongique (ASV). L'analyse PERMANOVA a révélé une variation significative de la composition de la communauté des agents pathogènes fongiques putatifs parmi les espèces de plantes de conditionnement (voir les méthodes ; les noms complets des espèces sont répertoriés dans le tableau supplémentaire 1). (B) Les réponses moyennes de rétroaction plante-sol aux sols conditionnés individuels varient légèrement de manière significative avec la composition de la communauté pathogène fongique putative (NMDS-axe 2), comme indiqué par un modèle linéaire à effets mixtes et des tests de log-vraisemblance (voir méthodes et tableau supplémentaire 7 ). Dans le panneau B, la ligne de tendance et l'ombrage représentent la relation linéaire prédite (± IC à 95 %) entre le NMDS2 et la réponse moyenne de la PSF.

Données source

Coordination NMDS montrant la composition basée sur la dissemblance Bray-Curtis des communautés fongiques mycorhiziennes arbusculaires, basée sur l'abondance des variants de séquence d'amplicon fongique (ASV). L'analyse PERMANOVA a révélé une variation significative de la composition des communautés fongiques mycorhiziennes arbusculaires parmi les espèces végétales de conditionnement (voir les méthodes ; les noms complets des espèces sont répertoriés dans le tableau supplémentaire 1).

Données source

(A) Variation au niveau de l'espèce dans l'abondance totale des agents pathogènes transformés en logit (signifie ± SEM, N = 5 répétitions biologiques indépendantes par espèce végétale; les noms complets des espèces sont répertoriés dans le tableau supplémentaire 1). Les abondances sont basées sur tous les ASV désignés comme pathogènes putatifs. (B) Les réponses moyennes de rétroaction des plantes et du sol aux sols conditionnés individuels varient considérablement avec l'abondance totale des agents pathogènes. Dans les deux panels, les résultats des tests de rapport de vraisemblance sont basés sur un modèle linéaire à effets mixtes (voir les méthodes et les tableaux supplémentaires 11 et 12). Dans le panneau B, la ligne de tendance et l'ombrage représentent la relation linéaire prédite (± 95 % IC) entre l'abondance des agents pathogènes et la réponse moyenne de la PSF.

Données source

Les ASV fongiques ont été attribués manuellement en tant que généralistes et spécialistes en fonction de leur présence dans au moins 2/3 ou au maximum 1/3 des espèces végétales de cette étude (les noms complets des espèces sont répertoriés dans le tableau supplémentaire 1). Les abondances relatives ont été calculées sur la base des comptages de lectures non transformées.

Données source

Les points et les barres représentent les moyennes ± SEM, calculées sur la base de l'abondance moyenne des agents pathogènes spécialisés présumés transformés en logit dans le sol de la rhizosphère d'une seule espèce végétale (N = 9 espèces végétales par groupe de plantes (annuelles / vivaces)).

Données source

Tableaux supplémentaires 1 à 15.

Données sources statistiques.

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Réimpressions et autorisations

Wilschut, RA, Hume, BCC, Mamonova, E. et al. Les effets de rétroaction plante-sol sur les successeurs conspécifiques et hétérospécifiques des plantes annuelles et vivaces des prairies d'Europe centrale sont corrélés. Nat. Plantes (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01433-w

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Reçu : 13 juillet 2022

Accepté : 10 mai 2023

Publié: 08 juin 2023

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

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