金沙江位于长江中上游，金沙江干热河谷是在地势、地貌、自然和人类活动等综合因素作用条件下形成的，主要分布在云南和四川境内。这一特殊生态系统的突出特点就是全年气温高，蒸发量大，年蒸发量大于年降雨量。云南干热河谷地区由于人口密度大、开发时间早、强度大，因此也是水土流失最严重的地区，已对长江流域生态系统造成严重影响。国家已把长江中上游地区的生态治理列为国家重点环境治理工程，其中干热河谷地区的植被恢复是这一工程中的重中之重。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF)是土壤生态系统中一类重要的功能微生物，在脆弱或退化生态系统的植被恢复和生态系统的重建过程中发挥着重要的作用。 本研究以金沙江干热河谷(云南元谋段，简称元谋干热河谷)3种生境——耕地、休耕地和原生地为研究对象，对各生境中植物的AMF感染状况、群落结构、分布特点及其多样性进行了研究，从较大的空间尺度上探讨元谋干热河谷植被恢复过程中AMF的变化规律。同时以各生境中几种代表植物为研究对象，利用形态学和分子生物学的方法，以不同的采样时间和不同的生境为背景，分析不同时空条件下各代表植物根际及根中AMF的组成及动态变化规律，以期为这一特殊生态系统中植被的快速恢复与重建、经济植物引种和退耕还林还草提供AM方面的理论依据。研究取得的主要结果和结论如下： 1．用碱解离、酸性品红染色法对元谋干热河谷耕地、休耕地和原生地三种生境中22种植物(土著植物、农作物和引种植物)的93个根样的丛枝菌根(ArbuscularMycorrhizas，AM)状况进行了调查，发现所有被调查的植物均形成典型的AM，且大部分植物为深度感染或中度感染，提示着生活在这一干热生态系统中的植物具有较高的菌根营养依赖性。 2．用湿筛沉淀法从3种生境的63个土壤样品(每一生境21个土样)中共分离鉴定了5属47种AMF。从耕地中分离鉴定了5属37种AMF，其中球囊霉属(Glomus)的孢子具有较高的比例，占孢子总数的48％；休耕地中5属35种，无梗囊霉属(Acaulospora)的孢子占优势(占孢子总数的51％)，与耕地相比，Glomus的相对多度降低，但内养囊霉属(Entrophospora)、巨孢囊霉属(Gigaspora)和盾巨孢囊霉属(Scutellospora)的相对多度增加；原生地中5属34种，球囊霉属(Glomus)(52％)和无梗囊霉属(Acaulospora)(47％)的孢子占优势。与其它地区有关AMF的研究报道相比，干热河谷生态系统土壤中具有较高的孢子密度和物种丰富度。 3．方差分析表明AMF感染程度、孢子密度在同一生境的各种植物之间，以及不同生境之间差异很大。原生地中的AMF感染程度和孢子密度比耕地和休耕地中要高。以AMF各结构的感染程度(包括菌丝、菌丝圈、泡囊、丛枝、总感染程度)、孢子密度、物种丰富度及多样性指数等11个指标为分类变量对各生境的AM状况进行了层次聚类分析，同时对各生境中的AMF群落组成也做了聚类分析，两种聚类分析的结果都表明休耕地的AM状况及AMF群落组成与原生地中更相似。这些研究结果揭示了连续耕作影响了土壤中的AM状况及AMF群落组成，但通过允许土著植物自然恢复和种植一些外来植物物种这种自然与人工恢复相结合的方式，经过一定时间(4年以上)的休耕，AM状况和AMF群落组成已得到一定程度的恢复，而且具有向着与原生地相似的方向演替发展的规律。因此，作者提出了人工恢复与自然恢复相结合的恢复方式，是干热河谷这一特殊生态系统退耕还林过程中一种经济、有效的途径。 4．在不同时空条件下对休耕地和原生地中的几种代表植物根中及其根际土中AMF的动态变化规律及其分布特点进行了研究。发现生长在同一小生境中的同种植物，AMF总感染程度、孢子密度和物种丰富度在不同的采样时间上没有显著差异，但其根际土壤中AMF群落结构变化较大。聚类分析的结果显示：同一小生境中的同种和不同种植物根际土壤中AMF群落通常具有比较高的相似性；表明AMF群落在空间分布上具有生境集中性(habitat-convergence)。对不同时间采集的这些植物根际土壤中的AMF群落做聚类分析，结果表明AMF群落在较短的时间(1年)内迅速发生变化。这些结果阐明了AMF群落在时空分布上的两个特点——生境集中性和随时间快速演替。 5．以休耕地和原生地中各4种代表植物(休耕地中为孔颖草、扭黄茅、木豆和印楝；原生地中为孔颖草、扭黄茅、木豆和坡柳)为研究对象，通过nested PCR技术构建了这些植物根中AMF核糖体大亚基(LSU rDNA)D1和D1D2区基因文库，并对这些文库中的3153个克隆分别用三种限制性内切酶进行RFLP分析，从中选择639个克隆进行测序。除去非AMF序列、嵌合序列和重复序列后，共获得603条AMF LSU rDNA序列。系统发育分析表明这些序列分属于97个序列类群(每一序列类群中序列的相似性>94％)，其中Glomus序列类群占优势，仅有1个无梗囊霉属和2个盾巨孢囊霉属的序列类群。在这97个序列类群中，除了3个序列类群与GenBank的已知序列具有较高同源性外，其余94个序列类群均与已知种类的同源性在94％以下或根本找不到与之相对应的已知序列，提示着AMF在分子水平上的多样性远比设想的要高。系统发育分析表明，休耕地中孔颖草、扭黄茅、木豆和印楝根中的AMF序列分别属于5、10、26和33个序列类群；原生地中孔颖草、扭黄茅、木豆和坡柳根中的AMF序列分别属于13、11、29和22个序列类群，均表现出较高的遗传多样性。研究结果表明同一生境内的4种代表植物根中AMF的序列类群数量、种类组成及多样性均存在较大差异，从而从分子水平上阐明了虽然AMF无宿主专一性，但植物对AMF具有一定选择作用(preference)的观点。 6．在形态学的研究中，休耕地和原生地中相同植物的各个重复样本根际AMF群落的聚类分析结果表明，来自同一生境中各种植物的所有样本都聚在了同一类群中，但同一种植物的几个重复样本大多没有优先聚类。在分子多样性的研究中，我们也发现，对于两生境共有的同种植物，其在两生境中共有的AMF序列类群数都比它与同一生境中其它植物共有的序列类群数要低。以形态学和分子生物的研究为基础，提出了“小生境对AMF群落的影响大于植物对AMF的选择性作用”的假设。