云锦杜鹃根部真菌群落结构对环境变化的响应

来源 :绍兴文理学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexia1987623
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菌根(Mycorrhiza)是高等植物的根和土壤真菌建立的互惠共生体。绝大多数杜鹃花科(Ericaceae)植物的毛根都能形成一种特殊的内生菌根结构,即杜鹃花类菌根(也称为欧石南类菌根,Ericoid mycorrhiza,ERM)。ERM在改善宿主植物营养、调节植物代谢、增强植物抗逆性等方面都有积极的促进作用。近年来,在浙江天台山的华顶国家森林公园内的云锦杜鹃(Rhododendron fortunei Lindl.),老龄林有逐渐衰落的趋势,开花减少,分枝稀疏,可能与伴生物种及其土壤环境的改变有关。2019~2021年连续3年的盛夏,我们在华顶山海拔900~1 100m处采集了不同年龄段(幼龄、中龄和老龄,地径分别为15cm左右、25~30cm、>45cm)和生境(无灌木伴生、箬竹伴生和茶树伴生)的云锦杜鹃样株的毛根。应用Illumina Mi Seq高通量测序技术,分析其根部真菌群落的组成;用醋酸墨水法染色观察云锦杜鹃的毛根、箬竹和茶树的细根的显微结构;比较不同年龄和不同伴生物种生境中云锦杜鹃的毛根质量比和菌根侵染率;同时采集云锦杜鹃样株根周围的土壤和凋落物,用Vario ELⅢ元素分析仪测定总C和总N、钼锑抗比色法测定总P、水杨酸钠法测定NH4+-N、Na OH-硫酸联氨法测定NO3--N、NH4F-HCl法测定速效P和电位法测定土壤p H值,并计算C/N和N/P,分析伴生物种和环境的变化对不同年龄云锦杜鹃宿主根部真菌群落结构的影响。主要结果如下:(1)随着伴生物种的不同,各生境中的土壤除p H值和NH4+-N无显著差异外(P>0.05),其他土壤参数在生境间均有极显著的差异(P≤0.01);(2)比较3种生境云锦杜鹃林冠下凋落物的相关参数,总N、N/P和C/N都是茶园的与无灌木和箬竹生境有显著性差异;(3)不同年龄和不同生境的云锦杜鹃毛根中均有典型的ERM结构,茶树和箬竹的根细胞中有少量明显的泡囊和丛枝结构,属于丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM);老龄云锦杜鹃的毛根质量比和菌根侵染率,在箬竹伴生生境中均极显著低于其他生境和相同生境其他年龄宿主的值(P≤0.01);(4)华顶山云锦杜鹃根部的真菌种类多样,主要来自子囊菌(Ascomycota)和担子菌(Basidiomycota),以公认的ERM真菌——Helotiales和Sebacinales为主,前者与土壤NO3--N和速效P呈显著正相关,后者与土壤NO3--N呈显著负相关;相对丰度最高的ERM真菌物种是子囊菌的Oidiodendron maius和未分类的Helotiales,以及担子菌的Serendipitacea sp.和Serendipita sp.等,与多个土壤参数有显著的相关性;(5)云锦杜鹃在无灌木伴生生境中,Helotiales和Sebacinales相对丰度的总体水平是中龄最高,老龄最低,而且随着宿主年龄的增加,Helotiales降低,而Sebacinales则升高;(6)在箬竹伴生生境中,云锦杜鹃根部,Helotiales和Sebacinales的相对丰度在其真菌群落中随着年龄增加的变化趋势与在无灌木生境中的相反,且两种真菌目的相对丰度呈极显著的负相关关系(P≤0.01);(7)在茶树伴生生境中,云锦杜鹃根部,ERMF相对丰度在群落中普遍下降,随着宿主年龄的增加,O.maius的相对丰度在茶树和无灌木生境中的变化趋势是相反的,幼龄宿主根部一些潜在的致病菌(如Fusarium concentricum、Didymella rosea和Gibberella avenacea等)极显著增加(P≤0.01);(8)连续两年对中龄云锦杜鹃宿主根部真菌群落结构的比较发现,根部真菌群落的组成较稳定,特别是ERM真菌,但是随着年际间气象要素的波动,真菌群落的结构呈现一定的动态变化。华顶山云锦杜鹃根部真菌群落组成结构会受到伴生物种变化(尤其是箬竹扩张)的影响,不同年龄段的云锦杜鹃对伴生种及土壤因子变化的响应不同。与中幼龄云锦杜鹃宿主相比,老龄云锦杜鹃在毛根发育、菌根侵染和ERM真菌群落组成结构方面受箬竹及其生境变化的影响更大,地下部分发育受阻和菌根组成的变化可能是其地上部分衰落的主要原因之一。因此,建议在华顶山采用人工控制或捕食者控制的途径,铲除和抑制箬竹的扩张,以保护珍贵的华顶山云锦杜鹃种群的可持续发展。
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