梵净山不同针叶林AM真菌物种多样性研究

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丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Funji,AMF)物种多样性在植物群落的多样性、稳定性和生产力等方面所具有的独特生态功能,受到了广泛关注,是一个热点研究领域。梵净山国家级自然保护区是全球生物多样性焦点地区,是中亚热带森林生态系统和垂直分布植被带的典型范例,是研究AM真菌物种多样性的理想样地。本文采集了梵净山分布于不同海拔的7种针叶林(杉木、马尾松、柳杉、长苞铁杉、大明松、铁杉和梵净山冷杉)植物根围土壤,运用湿筛-倾析蔗糖离心法对AM真菌进行分离,采用比较形态学与nested-PCR扩增产物测序后的系统发育分析相结合,鉴定AM真菌孢子种类并借助于统计学方法对不同针叶林下的AM真菌多样性进行了分析。主要的研究结果如下:1.梵净山针叶林下,土壤AM真菌物种资源丰富,通过形态学鉴定出8科15属37种AM真菌,分别占世界已知属、种的36.7%和10.9%,约占国内已知物种的1/4,运用系统发育分析鉴定证实了其中的8属11种。研究发现,无梗囊霉属为优势属,优势度达68.5%,球囊霉属和硬囊霉属为亚优势属;柯氏无梗囊霉、蜜色无梗囊霉和悬钩子硬囊霉在7种针叶林中均有分布,为共有种。另一方面,不同针叶林的AM真菌群落构成不同,杉木林下特有种为黑孢球囊霉和厚皮双型囊霉,大明松林下特有种为光壁无梗囊霉、稀有内养囊霉和闪亮和平囊霉,其他针叶林无特有种。2.针叶林的AM真菌物种多样性指标在不同林型间差异显著,其中孢子密度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数随海拔的升高呈现先降低后升高的趋势。杉木林的孢子密度、物种丰度、Shannon-Wiener指数最高。低海拔的杉木、马尾松和柳杉的Shannon-Wiener指数、Simpson指数均高于其他针叶林,且与中高山的其他针叶林存在显著差异。长苞铁杉的物种丰度、孢子密度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数均最小,与其他6种针叶林存在显著差异。3.海拔对AM真菌种属分布也有一定影响,无梗囊霉属广泛分布于各针叶林,球囊霉属集中分布于低海拔的杉木、马尾松和柳杉林,在高海拔的铁杉和梵净山冷杉中,巴西无梗囊霉和铁杉无梗囊霉重要值超过50%,为高海拔地区针叶林优势种。同时对梵净山不同针叶林下土壤中AM真菌进行相似性分析,相似性系数范围在0.2778~0.8571之间,相似性系数最高的是杉木-柳杉,最低则为杉木-梵净山冷杉。4.土壤因子也可以影响AM真菌多样性及群落构成状况,并且不同AM真菌物种之间对土壤因子的选择性有所差异。通过RDA分析表明,近明球囊霉属,硬囊霉属和球囊霉属的分布与p H呈正相关,与速效钾、全磷、全氮、碱解氮和有机质呈负相关。而无梗囊霉属的分布则相反。Shannon-Wiener指数与和Simpson指数与土壤p H值呈正相关,与全氮、碱解氮、速效钾、有效磷、全磷和有机碳含量呈负显著相关。而孢子密度与土壤各养分含量间相关性不显著。本研究揭示了梵净山针叶林根围土壤AM真菌的物种组成和分布,进一步证实了梵净山AM真菌资源极其丰富。通过比较不同针叶林林型AM真菌物种多样性,得出AM真菌多样性受到不同宿主植物、森林类型、海拔和土壤的影响,AM真菌在不同海拔针叶林林型呈差异性分布。本研究结果增加了梵净山生物物种类型和数量,充实了我国中亚热带森林生态系统中垂直分布植被带AM真菌物种多样性的研究,同时也会对梵净山针叶林的保护和管理提供依据。
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