论文部分内容阅读
丛枝菌根(arbuscularmycorrhizas，AM)真菌是陆地生态系统中最重要的成员之一，众多国家开展了AM真菌资源调查等方面的工作，特别是AM真菌物种多样性方面开展了较为系统的研究。保护地作物栽培是中国现代农业的一个重要发展方向，属于半开放的特殊农业生态系统。然而，与其他生态系统相比，有关保护地生态系统中AM真菌群落结构、组成与分布特征知之甚少。该系统内长期不变的适宜温湿度、雨水淋溶少、单一作物连作栽培、农药滥用与高水肥投入等，导致土壤化学性质恶化、土壤质量下降、土壤微生物区系平衡状况改变，其中AM真菌多样性可能发生改变。因此，调查保护地连作土壤中AM真菌多样性与分布状况，不仅具有理论价值，而且对于今后进一步收集、筛选、保存和利用AM真菌具有实际意义。
本研究旨在采用传统的形态学鉴定和PCR-DGGE技术相结合的方法，系统研究我国北方（北京大兴和山东昌乐）保护地连作（5，10，15和20年）及非保护地（作为对照）土壤中AM真菌种类、分布和生物多样性状况等。试验于2009年6月在北京大兴区榆岱镇(N39°07′，E116°03′)和山东昌乐县尧沟镇(N36°42′,E118°50′)这两个中国西瓜的主要生产地进行，分离AM真菌，测定该真菌物种丰度、频度、孢子密度、相对多度、重要值、多样性指数，并结合PCR-DGGE分子生物学的方法分析了连作土中AM真菌多样性。主要结果如下:
1.通过对保护地连作土壤根围AM真菌资源的调查发现AM真菌3属13种，包括球囊霉属（Glomus）8种，分别为:聚丛球囊霉（G.aggregatum），苏格兰球囊霉（G.caledonium），近明球囊霉（G.claroideum），明球囊霉(G.clarum)，缩球囊霉（G.constrictum），幼套球囊霉（G.etunicatum），地球囊霉（G.geosporum），摩西球囊霉（G.mosseae）;无梗囊霉属（Acaulospra）4种，分别为凹坑无梗囊霉（A.excavata），浅窝无梗囊霉（A.lacunosa），尼式无梗囊霉（A.nicolsonii），瑞氏无梗囊霉（A.rehmii）和盾巨孢囊霉（Scutellospora）1种为双疣盾巨孢囊霉（Scut.dipapillosa）。其中球囊霉属的出现频度较高。
2.形态学研究发现保护地连作土壤中AM真菌具有较低的多样性，共分离到13种AM真菌，孢子密度和种的丰度均随连作年限的增加大致呈现递减趋势，其中AM真菌孢子密度和种的丰度在山东昌乐连作5年西瓜根围最高。而非连作大田AM真菌孢子密度和种的丰度均与连作保护地存在显著差异，孢子密度最高可达73/100g土样。Shannon指数在2个不同保护地连作采样点全部＜2.0，Simpson指数在0.53-0.84之间，Shannon指数在北京大兴连作5年西瓜(B5)最高1.91，北京大兴连作20年(C20)最低均为1.07。而在非连作大田中最高可达2.22。连作5年，10年，15年，20年作物根围AM真菌物种多样性指数呈现显著差异，而且Shannon指数和Simpson指数均随连作年限的增加呈现下降趋势。
3.综合利用PCR-DGGE分子生物学技术分析了保护地连作土壤中AM真菌多样性，发现随着连作年限的增加AM真菌物种丰度大致呈下降趋势，而AM真菌物种多样性指数呈现的规律不明显，总体趋于下降趋势，但是，无论是AM真菌物种丰度还是Shannon指数非连作大田土样均比连作土壤高。
结论认为，无论是形态学鉴定还是PCR-DGGE技术，保护地连作作物根围土壤中AM真菌物种丰度同样呈现随连作年限的增加而下降，这说明在长期保护地条件下，AM真菌多样性受到强烈的抑制。导致这一现象的原因很可能与土壤速效磷含量过高、连作、大量施用化肥和农药等有关。其具体因素造成影响的分子机制尚需进一步研究。
本论文在国内外首次同时采用形态鉴定方法和分子技术系统研究了保护地连作土壤中AM真菌多样性与分布特点，分离获得了连作保护地的优势种，为进一步筛选高效AM真菌菌种创造了有力的条件，为保护地连作土壤中AM真菌的种质资源开发及应用奠定了基础。