群落構建過程是生態學研究的核心內容之一。生境過濾和極限相似性被認為是驅動群落構建的兩種主要機制。生境過濾假說認為，環境因素對物種性狀的篩選將導致群落水平性狀的收斂；而極限相似性假說則認為，種間相互作用促使共存物種性狀分化以減少競爭排除，導致群落水平性狀的發散。雖然我們對地上群落的構建機制有了一定的了解，但對地下根系群落構建機制的理解卻很有限。
我校生命科學學院儲誠進教授團隊基于黑石頂50公頃森林大樣地，通過隨機采樣的方式，結合DNA條形碼技術，分析了625個0-10 cm土層根系群落中76個物種10個根系功能性狀和系統發育的分布格局，并對環境、性狀和物種出現頻度作了關聯分析。結果表明，80%的功能性狀均表現為發散的趨勢；50%的性狀在樣地水平呈顯著發散格局。雖然有20%的性狀呈收斂格局，但綜合10個性狀分析，種間性狀分異強度明顯大于性狀趨同程度（圖1）。
圖1. 根系群落中共存物種性狀和譜系的分布格局
收斂的性狀主要受土壤鉀-氮梯度的影響：分布在含砂量較高土壤中的物種具有較小的根直徑和較高的根系氮濃度；分布在含氮量較高土壤中的物種通常具有較大的根直徑；同時，性狀的分布也受坡向和土壤有效磷的影響，使根系性狀沿環境變異表現出多維性狀適應策略：根系形態和化學性狀通常相互獨立變化，組合成多樣的性狀特征應對土壤異質性（圖2）。
圖2. 76個物種根系性狀沿環境梯度的變異
研究結果進一步支持了極限相似性假說。根系群落譜系發散的格局表明系統發育不相似的物種更傾向于共存；根系還可能采用替代策略（比如菌根覓食和固氮作用）增加資源捕獲能力，促使不同譜系類群植物的根系在相似環境中的共存。
圖3. 76個物種在環境梯度上的分布情況
該研究強調了極限相似性在驅動小尺度根系群落構建過程中的作用，增加了我們對根系群落構建和多樣性維持機制的理解。性狀和譜系的發散可能有助于促進種間生態位分化，提高根系對病原菌的抵抗力，促進根系群落物種的穩定共存。研究結果以“Limiting similarity shapes the functional and phylogenetic structure of root neighborhoods in a subtropical forest”為題發表在New Phytologist上。生命科學學院博士生羅文啟為該論文的第一作者，王酉石副教授為通訊作者。該研究受到國家自然科學基金委“杰青”項目、中央高校基本科研業務費、USDA National Institute of Food and Agriculture and Hatch Appropriations、廣東省教育廳優秀青年科研人才國際培養計劃項目等資助。
論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16920
