秦岭森林生态系统疫霉菌多样性及其与土壤环境因子的关系研究

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秦岭是中国生物多样性最丰富的地区之一,不仅系统类型多样,物种组成丰富,而且具有重要生态服务功能,对我国动植物种质资源的保护及生态文明的建设具有非常重要的意义。疫霉菌是一类可广泛引起植物病害的真菌性病原菌,该属中大多数种对农林业生产具有极大威胁,已在全球范围内造成巨大经济损失。目前研究多集中在农作物病害上,对其在森林生态系统中的物种组成、分布特征,以及生态功能等方面的研究比较缺乏。本研究利用土壤微生物诱捕分离鉴定方法和高通量测序技术,对陕西省秦岭森林生态系统中疫霉菌的物种组成、群落分布特征及环境影响因子进行了系统调查分析。研究结果表明:(1)从秦岭南北麓共20个采样点收集得到的90份土壤中,通过土壤诱捕分离得到333株疫霉菌,利用形态学与分子鉴定(18s rDNA、Ypt1和Cox1基因序列分析)相结合,鉴定出属于三大分支的10个疫霉菌种:包括属于分支2的Phytophthora plurivora、P.acerina、P.multivora、P.citricola、P.himalsilva、P.citrophthora,属于分支8的P.sansomeana、P.cryptogea、P.pseudocryptogea 和属于分支1的P.cactorum。物种丰度排名前三的分别是P.plurivora(126株),P.acerina(79 株),P.multivora(51 株)。(2)利用高通量测序方法鉴定出28种疫霉菌,共覆盖8个分支包括分支1(3 种)、2(6 种)、4(2 种)、5(1 种)、6(2 种)、7(10 种)、8(3 种)、10(1种)。丰度排名前五的疫霉菌包括P.cactorrum、P.rubi、P.macochlamydospora、P.citricola、P.heveae,其中P.cactorum的丰度最大且分布广泛,为秦岭森林生态系统优势种。(3)不同样点疫霉菌多样性分析和群落结构差异分析结果显示,石泉县样点疫霉菌物种丰富度最高且多样性最大,镇安县样点的疫霉菌物种组成与其他样点具有显著性差异。Venn图显示,与秦岭北麓相比,南麓的疫霉菌群落结构复杂且多样性高,秦岭中部地区疫霉菌多样性要高于东部与西部,群落结构较为复杂。RDA分析表明,土壤温度和土壤含水量对疫霉的影响具有显著性,是驱动疫霉群落分布的两个主要因子。其中土壤温度的解释率最高,并与17个疫霉种成正相关。线性回归结果显示,P.cactorum的相对丰度与土壤温度呈显著负相关,与土壤含水量呈显著正相关。疫霉菌严重危害全球农林生态系统,是各国农林生态保护的重点关注对象。本研究首次揭示了我国秦岭地区重要植物致病菌属疫霉菌的物种组成和分布特征,对维护我国森林生态系统健康稳定具有重要指导意义。
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