Beyond pathogen enrichment: restructuring of the foliar mycobiome in declining giant sequoia
这项研究表明，巨杉的衰退并非仅仅由诸如葡萄孢菌属（*Botryosphaeria*）等特定病原体的优势地位所驱动，而是源于整个叶部真菌组群的根本性结构重组，其特征在于有症状树木与健康树木相比，其真菌相互作用网络和群落连通性均有所降低。
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树木并非在自然元素面前孤立伫立的巨型个体，而是充满了隐形生命的复杂城市。正如人类身体寄宿着庞大的细菌和真菌群落，从而影响健康与消化一样，一棵树在其叶片和树皮上也携带其自身的隐藏生态系统，即被称为“真菌组”（mycobiome）的微生态。这群真菌不仅仅是乘客；它们在树木生长、防御以及抵御压力方面发挥着至关重要的作用。科学家们长期以来一直怀疑，当一棵树生病时，往往不是因为某种单一的有害生物入侵，而是因为这种内部群落的整体平衡发生了偏移。这种被称为“病原组”（pathobiome）的概念表明，疾病是一种失序状态，即不同微生物之间的关系发生崩溃，从而让机会主义的入侵者得以占据主导。理解这种微妙的平衡，对于保护那些在变化世界中挣扎求存的古老物种至关重要。
在最近的一项研究中，研究人员将注意力转向了红杉（giant sequoia），这种树原产于加利福尼亚的山脉，但现在已广泛种植于欧洲。尽管这些树以其巨大的体型和长寿而闻名，但许多分布在欧洲城市的红杉正显示出衰退的迹象，表现为枝干枯死和叶片萎蔫。研究确定了一个常见的罪魁祸首，即被称为“葡萄孢菌属”（Botryosphaeriaceae）的一类真菌，它们可以在树木体内潜伏多年，直到树木受到干旱或高温压力时才发起攻击。然而，直到现在，科学家们仍不完全了解生活在树木针叶上的更广泛真菌群落是如何随树木生病而变化的。为了探明真相，一支位于德国弗莱堡的研究团队通过结合传统的实验室培养技术和现代基因测序技术，对既健康又衰退的红杉身上的真菌群落进行了研究，旨在全面了解那里居住着哪些生物以及它们如何相互作用。
研究人员从弗莱堡市的四十棵红杉中采集了针叶和细枝，仔细挑选了二十棵看起来健康的树和二十棵有明显患病迹象的树。他们将样本一分为二：一半在实验室中通过琼脂培养皿进行处理，这种方法只能揭示那些能够在特定条件下生长的物种；另一半则通过高通量测序进行分析，这种技术可以读取每种真菌的遗传密码，包括那些无法在实验室中培养的真菌。这种双重方法使他们能够对比可见的可培养真菌与完整的、隐藏的群落多样性。随后，他们利用计算机模型来绘制这些不同真菌物种之间的联系图谱，寻找它们如何共存或竞争的模式。
结果显示，健康树木与患病树木之间存在显著差异，不仅在于存在的真菌种类不同，更在于整个群落的组织方式不同。在健康的树木中，真菌群落形成了一个单一且紧密结合的网络，不同的物种之间连接紧密，并以一个稳定的网络形式协同工作。相比之下，患病的树木则表现出破碎的群落，被分割成彼此孤立的小组，各组之间的联系较少。这表明，随着树木的衰退，其真菌居民的社会结构也随之崩溃，失去了维持生态系统稳定的凝聚力。虽然健康与患病树木之间的总真菌物种数量并没有发生剧烈变化，但具体的真菌类型却发生了显著偏移。患病树木中大量聚集了已知的病原体，特别是来自葡萄孢菌属（Botryosphaeria）和新镰刀菌属（Neofusicoccum）的物种，这些物种在患病树木中的数量远高于健康树木。
有趣的是，研究发现这些有害真菌在健康树木中并非完全不存在；它们虽然存在，但数量极少，且与其他物种的关系也不同。在健康的树木中，这些潜在的病原体与其他真菌和平共处，但在患病的树木中，它们变得占据主导地位，并与邻居建立了新的、通常是负面的关系。例如，一种名为葡萄孢菌的真菌被发现会根据树木的健康状况与不同的伙伴建立联系，这表明树木内部的环境决定了这些真菌是保持为无害的居民，还是转变为侵略性的攻击者。研究还证实，传统的实验室培养方法遗漏了大量的多样性，仅能检测到基因测序所揭示的极小部分物种。然而，那些两种方法都共同检测到的真菌是最重要的，这进一步强化了这样一个观点：向疾病的转变是由整个群落的重构驱动的，而非仅仅是单一新入侵者的到来。
最终，这项研究提供了一种看待树木健康的新视角，它不再将疾病仅仅视为树木与单一敌人之间的战斗。相反，它表明红杉的健康取决于其整个真菌群落的稳定性。当树木受到压力时，维系这一群落的错综复杂的联系网开始瓦解，从而为机会主义真菌的接管创造了空间。这种真菌组的重构似乎是疾病过程的一个关键部分，甚至发生在树木表现出严重症状之前。通过理解这些变化，科学家可以更好地监测这些标志性树木的健康状况，并制定保护策略——不仅是通过对抗特定的病原体，更是通过支持那些维持其生命韧性的复杂微生物群落。
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