论文部分内容阅读
丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)作为广泛存在的互惠共生体,在自然界已存在4亿多年的时间,对植物的生长有着非常重要要的促进作用, 是连接地上地下生态系统的枢纽。目前为止对AM真菌的研究已经涉及很多方面,但有关AM真菌与植物系统发育之间关系的研究尚不是很多。因此,本研究以植物系统发育及其功能性状为研究出发点,试图探究植物系统发生关系及其功能性状与AM真菌共生体三者之间的关系。旨在阐明：1)是否亲缘关系较近的植物其根内AM真菌群落的组成也更加相似?2)植物功能特性与其系统发育及AM真菌群落的关系?3)宿主植物亲缘关系、植物功能性状相对于阴阳坡环境差异哪个对AM真菌群落影响更大?本研究于2013年夏季以青藏高原祁连山东缘夏玛林场为实验样地,共采集植物40种,分属14科28属。实验分别对植物株高、比叶面积、理化性质等多项功能指标进行测定,并利用18S rRNA克隆文库的分子手段对与相应植物共生的AM真菌多样性进行了分析。主要研究结果如下：1.One-way ANOVA分析表明,不同植物的9项功能性状都具有显著的差异性。系统发育信号检测结果显示：植物组织含水量、植物株高以及组织N/P具有较强的系统发育信号(K=1.075,P=0.002;K=0.922,P=0.006;K=0.81,P= 0.046),其他功能性状未检测到较强的系统发育信号。说明了组织氮磷、株高以及含水量相对于环境影响来说受到系统发育历史的影响更为显著。2.本研究40个物种的126份DNA根样中共发现6科9属35种AM真菌,其中球囊霉科为4属27种；Claroideoglomeraceae为1属2种；Diversisporaceae为1属2种,Ambisporaceae为1属1种；Scutellosporaceae为1属2种;Pacisporaceae为1属1种。其中球囊霉科(Glomeraceae)的球囊霉属为丰度最高的科,且存在于阴阳坡所有的植物中。3.相关性分析表明：阴坡26种植物,其侵染率与AM真菌物种丰富度呈显著的正相关(Cor=0.39986,P=0.04297),阳坡16种植物二者虽相关但不显著(Cor=0.455,P=0.07642),阴阳坡植物合并之后发现AM真菌对植物的侵染率与其根系内AM真菌的侵染率呈现非常显著的正相关(Cor=0.41486,P=0.00777)。这说明物种AM真菌侵染率高的植物其根系内的物种丰富度也高。AM真菌物种丰富度随着侵染率的增大而增加。4.不同植物根系AM真菌的物种丰富度有着显著的差别,在1.00士0.57到6.67士1.86之间变化。其中菊科、蔷薇科、禾本科三科的植物其根系内AM真菌的物种丰富度相对较高,而玄参科和莎草科植物根系共生的AM真菌相对较少。5.Mantel检验结果表明：阴坡26种植物系统发育距离与AM真菌群落具有显著的正相关(r=0.1356,P=0.041)；阳坡16种植物的系统发育距离与AM真菌群落有一定的相关性,但是在0.05水平上检验不显著(r=0.1185,P=0.056)；而阴阳坡合并之后的40种植物其系统发生距离与AM真菌群落有着更加显著的正相关(r=0.1904,P=0.003)。这说明亲缘关系越近的植物其根系内共生的AM真菌越相似,且系统发育距离相对于该地环境因子来说对植物根系内共生的AM真菌影响更大。6.NMDS排序和植物性状的拟合发现9项植物功能性状中有4项与植物根系AM真菌的群落显著相关,分别为植物组织总氮含量(r2=0.4335,P=0.001)、植物组织磷含量(r2=0.3886,P=0.001)、比叶面积(r2=0.2332,P=0.009)、植物组织氮磷比(r2=0.2213,P=0.015)。这4个功能指标可能与植物和AM真菌之间的营养交换有关。7.方差分解结果显示：植物植物系统发育、植物功能性状与环境因子共同可以解释AM真菌群落的47.61%(Pseudo F=2.313,P=0.002),其中植物亲缘关系与植物功能性状可以解释43.864%(Pseudo F=2.344,P=0.005),而环境只能解释3.926%(Pseudo F=2.098,P=0.088),二者之间无交互作用。这说明相对于阴阳坡环境差异来说,宿主植物亲缘关系与功能性状是影响该地与植物共生的AM真菌群落结构最主要的因子。