贵州不同马尾松群丛外生菌根真菌群落特征及影响因子分析

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外生菌根(Ectomycorrhiza,ECM)是土壤中特定真菌与植物根系形成的互惠共生体,外生菌根真菌多样性是维持森林生态系统结构及功能多样性的一个重要因素。马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国南方地区广泛分布的乡土树种,同时也是典型的外生菌根真菌宿主树种,在山区造林及森林生态经济中发挥重要的作用。本研究针对外生菌根真菌群落组成与树种多样性关联机制这一关键科学问题,选取贵州典型马尾松群丛为研究对象,采用形态学结合分子生物学的研究方法,揭示典型马尾松群丛生境下外生菌根真菌群落组成结构及多样性分布特征,探究随树种组成变化对外生菌根真菌α多样性和群落组成的影响及其影响外生菌根真菌群落组成及结构的主要环境驱动因子。主要的研究结果如下:(1)不同马尾松群丛中植物群落组成及多样性和土壤理化性质呈现明显差异(p<0.05)。共记录维管束植物120种,隶属62科,99属。其中乔木22种,灌木65种,草本植物52种。植物群落的主要优势种为马尾松、杉木、响叶杨、白栎、枫香、杜鹃、山胡椒、姬蕨、芒萁、寒莓等物种,其中群丛Ⅳ(马尾松-枫香)植物多样性最高,以单一优势种群丛植物多样性略低于混交群丛类型。各马尾松群丛土壤p H均小于7,呈酸性或极酸性土。土壤养分整体上呈现表层土壤高于下层土壤,各层土壤养分以群丛Ⅳ最高。土壤温度、p H、电导率、有机质与植物群落多样性指数间存在具有显著相关关系(p<0.05)。(2)马尾松群丛生境中外生菌根真菌形态多样性丰富,主要呈现二叉状、鹿角状及珊瑚状等分支;主要颜色为白色、黄色、黑色及其中间色;外延菌丝呈现丝状、线状或弯曲状。外生菌根侵染率在89.76~97.95%之间。分子鉴定结果表明,不同马尾松群丛生境下马尾松外生菌根真菌共60种,隶属2门6纲15目20科21属。其中担子菌门(Basidiomycota)共有112条有效序列,相对丰度为53.33%,分属于1纲7目8科8属。子囊菌门(Ascomycota)共有98条有效序列,相对丰度为46.66%,分属5纲8目12科12属。主要优势类群为未定义晶杯菌目(unclassified Helotiales)、红菇属(Russula)、乳菇属(Latarius)。各群丛生境下马尾松外生菌根真菌群落组成及多样性差异明显。马尾松与响叶杨混交的群丛类型ECM真菌丰富度明显高于其他类型,而马尾松与枫香混交的群丛类型中ECM真菌Shannon及Simpson指数最高。整体上,混交林生境下ECM真菌多样性及丰富度均高于纯林,但纯林ECM真菌群落拥有更高的均匀度。(3)试验共获得马尾松群丛中共优种(白栎和响叶杨)外生菌根真菌35个OTUs,分属2门9纲19科25属63种。马尾松群丛生境下不同共优种(白栎和响叶杨)宿主外生菌根真菌群落组成及多样性存在明显差异,其中,白栎ECM真菌共记录28种,隶属于15属,且优势种为Sebacina sp.;响叶杨ECM真菌共记录29种,隶属于13属,优势类群为Cenococcum geophilum、Lactarius sp.和Tomentella sp3.;白栎ECM真菌群落物种丰富度略高于响叶杨。(4)马尾松群丛生境下马尾松与共优种(白栎、响叶杨)的ECM真菌群落综合分析结果表明,马尾松群丛生境下ECM真菌具有较为丰富的物种多样性特征,不同群丛生境下共检测ECM真菌34属80种,其中unclassified Helotiales、红菇属(Russula)、乳菇属(Lactarius)、棉革菌属(Tomentella)是研究区马尾松群丛的优势属。各个群丛特有属共有15属,所占总属数的44.12%。特有种为46个,所占总种数的57.50%。群落中广布种相对丰度高但物种丰富度少,而特有种相对丰度低但物种丰富度多。不同马尾松群丛ECM真菌的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数均存在一定差异。(5)通过回归拟合分析,马尾松植物群落Shannon(Vegetation H)指数与ECM真菌群落Shannon(ECM H)指数的拟合回归方程为:y=1.481x~2-3.8188x+4.3895(R~2=0.6257)。植物群落Simpson(Vegetation H’)指数与ECM真菌群落Simpson(ECM H’)指数的拟合回归方程为:y=0.7637x~2-0.9648x+1.1645(R~2=0.3563)。植物群落Pielou(Vegetation J)指数与ECM真菌群落Pielou(ECM J)指数的拟合回归方程为:y=-0.7578x~2+0.8891x+0.7002(R~2=0.3333)。典范对应分析结果表明,土壤容重及土壤全磷是不同马尾松群丛生境下外生菌根真菌群落组成及多样性重要的影响因子。综上所述,本研究揭示了贵州不同马尾松群丛生境下外生菌根真菌群落结构与多样性特征,宿主组成对贵州马尾松林外生菌根真菌群落的影响,为进一步揭示树种多样性与地下菌根多样性关系提供科学依据,为制定该区域人工林通过树种丰富度合理组配调控提升生态系统功能的经营策略提供科技支撑。
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