中国和德国微生物学家的研究证实了许多园丁早已凭借经验所知的：叶片的两面截然不同。这一点至关重要，因为虽然叶片本身很小，但整体面积却非常巨大。究竟有多大呢？尹及其同事在新论文中指出，叶片的总表面积大约相当于地球表面积的两倍，为微生物提供了一个巨大的栖息地。而这巨大的栖息地中有一半位于叶片的背面。园丁们都知道蚜虫藏身于此，但直到最近，研究叶片微生物的科学家一直将叶片视为一个整体。如今，尹及其同事研究了叶片正反两面的细菌群落，发现叶片正反两面存在着两种不同的微生物群落。
这不足为奇，叶片的两面所处的环境截然不同。叶片的上表面暴露在风吹雨打和阳光下，而下表面则受到遮蔽和阴凉。叶片进化以适应这种环境，通常上表面更防水，而下表面则分布着气孔。 气孔可以让空气进出叶片。对我来说，尴尬的是，在这种情况下， 夏栎 研究小组采集的树木样本显示，气孔附近的叶片背面具有更强的防水性，这可能意味着该实验的结果与典型的植物有所不同。
与以往研究的另一个不同之处在于，该团队并非只采集一两片叶子的样本，而是追踪叶子一个生长季的变化。这意味着他们可以观察哪些因素发生了变化，哪些因素保持不变。叶子一旦生长，一些因素就趋于稳定，例如大小、形状和叶脉数量。但在一个生长季中，有些因素会发生变化，例如色素或水分含量。
实验地点位于德国马尔堡开放森林，距离法兰克福以北约一个半小时车程。这里有十二只动物。 分株研究人员将基因完全相同的橡树插条种植在森林空地的一块公共花园里。相同的基因和相同的种植地点意味着它们无法解释叶片上的任何差异。他们还用不同颜色的塑料环标记了哪些叶片被采集了细菌样本，这样他们就能在整个生长季追踪相同的叶片，而不是每次都采集不同的叶片。
重复取样既有利也有弊。诚然，每次取样都来自同一片叶子，但每次取样都会破坏叶片上原有的细菌群落吗？如果破坏了，那么你测量的就只是每次取样后细菌群落重建的效果。因此，研究团队还在九月份从相邻的一片叶子上取样作为对照，以便与重复取样的结果进行比对。
另一种可能的解释是，叶片正反两面的光照强度差异可能源于日照。因此，研究团队还对一些树木进行了遮阴处理，以观察叶片正反两面光照强度差异的大小。
他们发现，两侧的细菌群落确实存在差异，虽然都以同一类细菌为主，但比例却截然不同。季节变化对这种差异的影响更大，但与树木间的差异以及结果中的随机噪声相比，这两个因素的影响都显得微不足道。这篇论文的有趣之处在于，它探讨了这种多样性变化在秋季到来时是如何演变的。
叶片正面的生物多样性基本保持不变。然而，叶片背面的情况则截然不同。春季，叶片背面的细菌群落多样性与正面一样丰富，但随着季节的推移，这种多样性逐渐下降，仿佛细菌被过滤掉了一样。令人费解的是，叶片背面与正面共有的物种数量有所增加，但这些物种的种类范围却更窄。
造成这种差异的一种可能解释是叶片背面细菌的来源。叶片背面有昆虫留下的痕迹。叶片正面则生长着一些适宜生存的细菌属。其中包括： 奇异球菌这是一种以能在高辐射环境下生存而闻名的细菌属。其表面的细菌很难被杀死。一些底面的细菌是机会主义致病菌，其中包括一些属，例如…… 亮粘菌它能发酵糖类。他们还发现 布赫内拉 和 波尔蒂埃拉这些细菌生活在蚜虫和粉虱体内。它们不生活在叶片上，所以它们的DNA很可能是从采集到的死菌样本中获得的。如果你在叶片上发现这些细菌，那么它们很可能是昆虫带入的。
其中一个比较奇怪的结果是，遮阴和光照条件下的样本之间没有差异。考虑到阳光会使叶片上表面变得不适宜植物生存，人们可能会认为将植物置于阴凉处会使叶片发生变化。但事实并非如此。个中缘由尚不清楚。作者认为，或许是遮阴强度不够，但他们认为更有可能是叶片正反两面的物理特性差异才是主要因素。
研究结果仅针对细菌，真菌被排除在外，但这些结果确实凸显了森林、田野和你的花园都是复杂的栖息地。叶片的正面都暴露在相同的阳光下，但背面则会反映当地的环境条件和植物的生长状态。作者没有提到的是，将叶片视为单一的喷洒对象来防治害虫或真菌的做法，忽略了植物与其上栖息生物之间复杂的生态关系。但这似乎是他们研究的必然结果。
其意义远不止于玫瑰上的蚜虫。植物上的微生物是植物体内制衡系统的一部分。有些微生物有助于固氮，有些则影响碳循环。有些是病原体，会损害植物，而另一些则能为植物提供帮助。这是一个复杂的微生物群落，尹及其同事指出： Smets及其同事早期的一项研究 研究结果与他们的结果截然不同。
Smets等人利用稀疏数据集上的丰度-占有率分布来识别核心类群，而我们则采用了90%的出现阈值，这可能导致对核心群落构成要素的不同解读。此外，在同一时间点将多个物种的数据合并可能会掩盖物种特异性和季节性动态，尤其是在叶片上下表面差异的强度和方向随时间变化的情况下。再者，不同物种的叶片处于不同的发育阶段，这使得跨物种比较变得复杂。
因此，尹及其同事提出了一个有趣的论点：弄清核心群落的定义以及如何对其进行取样，或许能让我们更好地了解细菌群落的动态变化。未来，作物产量的提高或许不仅得益于田间耕作，也得益于叶片上细菌的培养。
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尹，X., 拉米雷斯，L., Lampei，C., 阿扎尔巴德，H.格里夫，D. 马丁内，E., 刘，C.孔，F. Ang, L., 赫尔曼，S., 奥普根诺斯，L.和 巴德尔，M.（2026）叶片上表面和下表面的细菌群落表现出不同的季节性响应模式。 New Phytologist。 可在： https://doi.org/10.1111/nph.71483.
封面图片： 夏栎 by lalalara / iNaturalist CC BY-NC
