贵州喀斯特高原湿地水生真菌多样性及分子系统学研究

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贵州喀斯特高原湿地,其复杂的生态系统铸就了丰富的生物多样性,被称为“生物基因库”,面积达16447 km2,占全省国土面积的9.34%,占中国湿地总面积的2.8%。目前,作为湿地生态系统中的重要分解者-真菌却常常被忽略。贵州喀斯特高原湿地的水生真菌主要为淡水真菌(Freshwater fungi),即在淡水中发现的专性或机会真菌。淡水真菌种类丰富,在真菌界的子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、芽枝霉门Blastocladiomycota、壶菌门Chytridiomycota、接合菌门Zygomycota,甚至卵菌门Oomycota和隐真菌门Cryptomycota等均有报道。淡水真菌的种群组成及多样性研究在地球生态循环、工农业微生物的开发、环境治理与监测等方面均具有重要的理论意义和实际价值。因此有必要开展贵州喀斯特高原湿地水生真菌资源的调查、整理、保存以及群落和多样性分析。本研究在贵州省5个具有代表性的湿地采集沉入淡水中的腐木、腐枝、水草等样本进行菌株分离,形态描述和分子系统发育分析。同时分析了静态水和动态水以及低、中、高海拔可培养水生真菌的群落组成和多样性。同时采用了高通量的技术方法首次对贵州草海国家自然保护区湿地的水生真菌进行了系统的分析,并选择了3种环境因子进行了水生真菌多样性与环境因子的相关性分析。具体研究结果如下:1.共采集580份标本,其中396份有效标本,分离纯化获得162个菌株,每个菌株扩增了4-5个基因(BT、ITS、LSU、RPB2、SSU、TEF1α和TUB),共获得462条基因序列,并上传到Gen Bank。多基因的系统分析结合传统形态学分类鉴定,162个菌株,分别属于子囊菌门Ascomycota、5个纲(座囊菌纲Dothideomycetes、粪壳菌纲Sordariomycetes、散囊菌纲Eurotiomycetes、锤舌菌纲Leotiomycetes和圆盘菌纲Orbiliomycetes),22个目,46个科,68个属,102个物种,其中1个新科,4个新属,39个新种,2个新合并种,11个中国新记录种,3个形态亚种,1个有性型。每个物种保存2份干标本,8株菌株,共保存204份标本和816株纯培养物于贵州省农业科学院标本馆(GZAAS)和贵州微生物菌种保藏中心(GZCC)。2.通过对以上分离纯化的162个菌株归纳整理后发现,在静态水中共分离了91个菌株,动态水中共分离71个菌株;经过水生真菌群落组成和多样性分析发现,动态水的Shannon-Wiener指数(H′)和Simpson指数(D)均比静态水高。从Berger-Parker优势度指数来看,静态水和动态水中相对丰度最大的为格孢腔菌目Pleosporales真菌,优势度指数分别为0.389和0.259,揭示了水生真菌的多样性与水体的流动性具有密切的相关性;从目、科以及属水平上,动态水和静态水的相似性指数分别为0.667、0.375和0.225,说明静态水和动态水水生真菌的物种组成存在显著差异。从海拔高度上比较,低海拔地区共分离29个菌株,中海拔地区分离75个菌株,高海拔地区分离58个菌株。中海拔地区的Shannon-Wiener指数(H′)和Simpson指数(D)最高,分别为2.585和0.907;其次是低海拔地区,2.205和0.886;再次为高海拔的草海地区,分别为1.956和0.818。淡水真菌的多样性与海拔高度具有密切的相关性,中海拔地区的多样性最好,其次是低海拔地区,最低的是高海拔地区。从Berger-Parker优势度指数来看,三种海拔高度的水体中相对丰度最大的为格孢腔菌目Pleosporales真菌,优势度指数分别为:低海拔地区0.308,中海拔地区0.264,高海拔地区0.400。说明水生真菌的多样性与海拔高度密切相关。3.对贵州喀斯特高原湿地-草海,采用高通量扩增测序技术对草海表层水四个季节水生真菌的多样性及组成进行了系统的分析。结果表明,草海可鉴定的真菌中子囊菌门所占的比例最高,为35.22%;其次是担子菌门真菌,占17.99%。从物种丰富度及多样性分析看,秋季的物种丰富度最高,ACE指数和Chao1指数分别为973.404±298.857和957.459±276.091;春季的物种丰富度最低,ACE指数和Chao1指数分别为489.744±56.552和483.925±56.551。夏季的水生真菌多样性最高,Shannon指数和Simpson指数分别为4.197±0.559和0.95±0.026;其次是秋季和冬季,春季的多样性最低,Shannon指数和Simpson指数分别为3.682±0.319和0.917±0.03,周年四季水生真菌的多样性差异不明显。通过对水温、p H值和溶氧量三种环境因子对水生真菌群落组成的影响研究,结果显示,水温是影响水生真菌群落组成的最关键的环境因子,但其影响作用具有季节性,春、夏两季影响最大;其次是溶氧量(DO),但没有表现出明显的季节性;p H值在冬、秋两季影响明显。
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