生物因子对AM真菌多样性的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizas,AM）真菌分布于自然界各生态系统中,生态因子对AM真菌多样性个有举足轻重的影响,其中动物,植物,微生物,人为因素等生物因子的作用,亦日益受到人们的关注,通过介绍该领域最近10年来的研究成果,探讨和分析当前研究中所存在的问题和动向。     

AM真菌物种多样性:生态功能、影响因素及维持机制

AM真菌物种多样性是土壤生态系统生物多样性的重要组分之一。尽管对AM真菌多样性已有多年研究,但是,已有研究绝大多数仅停留在对AM真菌群落种属解析层面上,对AM真菌物种多样性生态功能及维持机制方面的认识较浅。从生态功能、影响因素及维持机制3个方面系统地综述了近年来AM真菌多样性领域的研究进展。认为AM真菌多样性对植物群落生产力的调控机制及结合理论与实践解析AM真菌多样性维持机制是该领域未来的重点研究方向。     

农业技术措施对AM真菌群落结构的影响研究进展

农业生态系统中AM真菌多样性丰富,并以独特的群落结构发挥其功能.寄主植物和环境因子对AM真菌群落结构具有重要影响,此外,农业技术措施对农业生态系统中AM真菌群落结构的影响也值得关注.本文系统总结了施肥、灌溉、轮作、间作、土壤耕作、化学药剂等农业技术措施对AM真菌群落结构的影响研究进展,分析了农业技术措施改变AM真菌群落结构的可能机制,探讨了提高农业生态系统中AM真菌多样性的可能途径,提出通过改进施肥体制及其配套技术、增加植物多样性和人工接种AM真菌等可提高农业生态系统中AM真菌多样性;并指出当前存在的问题和今后的研究方向.     

丛枝菌根真菌对大气CO2浓度升高和增温响应研究进展

全球变化深刻影响着陆地生态系统生物多样性及生态功能。丛枝菌根(AM)真菌可与绝大多数陆生植物根系形成互惠共生体,在协助宿主养分吸收、促进植物生长、维持植物多样性等方面发挥着重要作用。本文主要分析了大气CO₂浓度升高(eCO₂)和增温对森林和草地生态系统AM真菌群落组成及其功能的影响。eCO₂主要通过影响宿主植物、土壤碳(C)输入等方式间接影响AM真菌,可增加AM真菌的多度和活性,影响AM真菌的多样性与群落组成。增温可直接或间接地(通过宿主植物和土壤途径)影响AM真菌,显著改变森林土壤AM真菌的群落组成,但对草地土壤AM真菌群落组成的影响尚无定论。我们提出了当前研究中存在的主要问题及未来应重点关注的内容。本文旨在明晰AM真菌对eCO₂和增温的响应和适应,增进对AM真菌介导的土壤生态功能的认识,为利用AM真菌缓解全球变化、增强土壤功能的韧性和全球变化的生态系统适应性提供依据。     

西北荒漠带花棒根际丛枝菌根真菌生态地理分布

2015年7月, 沿荒漠植物花棒(Hedysarum scoparium)天然分布带, 在内蒙古、宁夏、甘肃选取7个典型样地, 采集花棒根际0-30 cm土层样品, 研究丛枝菌根(AM)真菌群落结构变化和土壤因子的生态功能。试验基于形态特征对分离的AM真菌孢子进行分类鉴定, 共分离鉴定AM真菌6属42种。群落结构分析表明不同样地的AM真菌群落结构差异显著, 土壤因子对AM真菌群落有重要影响。由东到西随干旱程度加剧, AM真菌种丰度、孢子密度、Shannon-Wiener指数逐渐降低。共有种孢子密度由东向西逐渐降低, 但在群落中所占比例逐渐增加。同一样地不同AM真菌种属、不同样地同一种属的AM真菌孢子密度不同。相关性分析结果显示土壤有机碳、pH值、氨态氮和有效磷对AM真菌影响显著, 土壤湿度对AM真菌影响极显著。结果表明花棒根际AM真菌群落结构和物种多样性具有明显的空间异质性, 并与土壤因子关系密切, 其中土壤湿度对AM真菌生态分布的影响最明显。     

西北荒漠带花棒根际丛枝菌根真菌生态地理分布北大核心CSCD

2015年7月,沿荒漠植物花棒(Hedysarum scoparium)天然分布带,在内蒙古、宁夏、甘肃选取7个典型样地,采集花棒根际0–30 cm土层样品,研究丛枝菌根(AM)真菌群落结构变化和土壤因子的生态功能。试验基于形态特征对分离的AM真菌孢子进行分类鉴定,共分离鉴定AM真菌6属42种。群落结构分析表明不同样地的AM真菌群落结构差异显著,土壤因子对AM真菌群落有重要影响。由东到西随干旱程度加剧,AM真菌种丰度、孢子密度、Shannon-Wiener指数逐渐降低。共有种孢子密度由东向西逐渐降低,但在群落中所占比例逐渐增加。同一样地不同AM真菌种属、不同样地同一种属的AM真菌孢子密度不同。相关性分析结果显示土壤有机碳、pH值、氨态氮和有效磷对AM真菌影响显著,土壤湿度对AM真菌影响极显著。结果表明花棒根际AM真菌群落结构和物种多样性具有明显的空间异质性,并与土壤因子关系密切,其中土壤湿度对AM真菌生态分布的影响最明显。     

城市生态系统中AM真菌侵染与群落结构特征

丛枝菌根(AM)真菌作为土壤微生物的重要成员之一,对城市生态系统可持续发展具有重要意义.本文系统总结了城市生态系统中AM真菌着生状况和群落结构特点,探讨了城市生态因子,如人类行为、植被重建与维护、城市土壤状况等对AM真菌着生状况和群落结构的影响,认为今后应加强城市生态系统中AM真菌群落结构与功能的研究,如关键城市生态因子(如水资源匮乏、热岛效应等)改变AM真菌群落结构的效应与机制.     

丛枝菌根真菌形态结构、物种多样性和群落组成对氮沉降响应研究进展

工业革命以来,人类活动输入到生态系统中的氮迅速增加,已突破地球所能承受的氮循环阈值。过量氮沉降会造成生物多样性丧失等一系列危害,严重影响生态系统结构和功能。丛枝菌根(AM)真菌能够与大约70%-80%的陆地植物种类形成共生关系,在宿主植物养分吸收、抵抗外界不良环境压力、群落动态和物种共存、生物地球化学循环等方面具有重要的作用。探究AM真菌对氮沉降的响应对认识和把握菌根真菌缓解氮沉降的负面后果,维持生态系统的结构和功能具有重要意义。本文综述了AM真菌的形态结构、物种多样性和群落组成等对氮沉降的响应机制。前人研究表明氮沉降通常降低AM真菌的根系定殖率,减少根外菌丝密度和土壤孢子密度,改变菌丝生长的时间动态;降低AM真菌多样性,改变AM真菌群落组成。氮沉降主要通过缓解植物氮限制、降低植物对菌根的依赖性、减少植物对菌根的碳分配、改变根系和土壤中菌根生物量比率、在植物根内维持稳定的菌根真菌组成作为应对未来扰动的“保险”、改变土壤资源有效性及土壤酸度等直接和间接途径影响AM真菌结构和功能。我们建议在未来研究中整合多组学手段、开展学科交叉,聚焦复杂的生物互作体系对氮沉降的响应机制,以及AM真菌对氮沉降响应的生态后果。     

不同生境下川麦冬根围土壤丛枝菌根真菌多样性北大核心CSCD

采用高通量(Illumina Miseq)测序技术对栽培和野生2种生境下川麦冬根围的丛枝菌根(AM)真菌多样性和群落结构进行测定,并结合土壤理化因子进行相关性分析,以明确两种生境下川麦冬根围土壤AM真菌多样性和优势群落的分布特点,探讨AM真菌群落分布差异的驱动因子,为AM真菌应用于麦冬生产提供理论依据和技术支持。结果表明:(1)不同生境下川麦冬根围土壤中共鉴定出AM真菌3属10种,其中野生川麦冬根围土壤鉴定出的AM真菌3属7种,分别隶属于无梗囊霉属(Acaulospora)、多孢囊霉属(Diversispora)和球囊霉属(Glomus),而栽培环境下鉴定出AM真菌1属6种,隶属于球囊霉属。2个生境优势属均为球囊霉属。(2)不同生境下川麦冬根围AM真菌之间存在显著差异,野生生境下川麦冬根围土壤AM真菌多样性指数ACE和Shannon均显著高于人工栽培生境,而Simpson指数则相反。(3)相关性分析表明,AM真菌多样性指数及群落组成结构均与土壤理化因子存在相关性,其中全钾(TK)、全磷(TP)、全氮(TN)对AM真菌多样性指数和群落结构组成均存在显著影响。研究认为,不同生境下川麦冬根围AM真菌群落存在显著差异,球囊霉属为川麦冬互利共生的关键属,TK、TP、TN是不同生境川麦冬根围AM真菌群落差异的主要驱动因子。     

树种多样性对土壤微生物群落结构和元素生物地球化学循环的影响研究进展

森林是陆地生态系统的重要组成部分,其巨大的生产力和生态服务功能对人类的生存和发展至关重要。森林树种多样性增加能够显著提高森林生产力,关于树种多样性如何影响地下生物多样性及生态功能逐渐受到国内外学者的广泛关注。从土壤微生物及其介导的元素生物地球化学循环这一视角出发,综述了树种多样性对土壤细菌和真菌多样性、群落结构及功能的影响,提出需要进一步深入研究的方向。总体来说,树种多样性有利于增加土壤细菌生物量和多样性,是预测病原性真菌和菌根真菌多样性及群落结构的重要生物因子。树种多样性能增加土壤有机碳储量,增强森林土壤的甲烷氧化能力,并提高土壤磷周转速率及有效磷含量。关于树种多样性对森林土壤氮循环的影响需考虑多样性假说和质量比假说的相对贡献。今后应加强树种多样性对多个营养级之间相互作用的研究;关注树种多样性对生态系统多功能的影响;加强学科交叉,引入微生物种群动态模型和气候模型等模型预测方法,研究树种多样性对全球气候变化的应对机制,以期促进地上植物多样性与地下生态系统功能关系的研究,增强森林生态系统应对未来全球环境变化的能力。     

Mycorrhizal fungal growth responds to soil characteristics,but not host plant identity,during a primary lacustrine dune succession

Soil factors and host plant identity can both affect the growth and functioning of mycorrhizal fungi. Both components change during primary succession, but it is unknown if their relative importance to mycorrhizas also changes. This research tested how soil type and host plant differences among primary successional stages determine the growth and plant effects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungal communities. Mycorrhizal fungal community, plant identity, and soil conditions were manipulated among three stages of a lacustrine sand dune successional series in a fully factorial greenhouse experiment. Late succession AM fungi produced more arbuscules and soil hyphae when grown in late succession soils, although the community was from the same narrow phylogenetic group as those in intermediate succession. AM fungal growth did not differ between host species, and plant growth was similarly unaffected by different AM fungal communities. These results indicate that though ecological filtering and/or adaptation of AM fungi occurs during this primary dune succession, it more strongly reflects matching between fungi and soils, rather than interactions between fungi and host plants. Thus, AM fungal performance during this succession may not depend directly on the sequence of plant community succession.     

农业生态系统中的AM真菌多样性

农业生态系统复杂庞大,是由如麦田生态系统、水稻田生态系统、果园生态系统、草地生态系统、保护地生态系统等组成的一个复合生态系统。重点介绍农业生态系统中丛枝菌根(AM)和AM真菌多样性,探讨农业生态系统中调控AM真菌多样性的途径以及今后研究的动向。     

Biological invasions increase the richness of arbuscular mycorrhizal fungi from a Hawaiian subtropical ecosystem

Biological invasions can have various impacts on the diversity of important microbial mutualists such as mycorrhizal fungi, but few studies have tested whether the effects of invasions on mycorrhizal diversity are consistent across spatial gradients. Furthermore, few of these studies have taken place in tropical ecosystems that experience an inordinate rate of invasions into native habitats. Here, we examined the effects of plant invasions dominated by non-native tree species on the diversity of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in Hawaii. To test the hypothesis that invasions result in consistent changes in AM fungal diversity across spatial gradients relative to native forest habitats, we sampled soil in paired native and invaded sites from three watersheds and used amplicon sequencing to characterize AM fungal communities. Whether our analyses considered phylogenetic relatedness or not, we found that invasions consistently increased the richness of AM fungi. However, AM fungal species composition was not related to invasion status of the vegetation nor local environment, but stratified by watershed. Our results suggest that while invasions can lead to an overall increase in the diversity of microbial mutualists, the effects of plant host identity or geographic structuring potentially outweigh those of invasive species in determining the community membership of AM fungi. Thus, host specificity and spatial factors such as dispersal need to be taken into consideration when examining the effects of biological invasions on symbiotic microbes.     

青藏高原高寒草地AM真菌分布及其对近自然恢复的生态作用

超载过牧以及全球气候变化等导致大部分青藏高原高寒草地呈现持续退化态势。青藏高原高寒草地退化致使地上植物群落逐渐发生更替,地下土壤微生物群落多样性和丰富度发生改变。本文旨在探析青藏高原高寒草地丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌的分布特征、对近自然恢复的生理生态效应及其作用机制。青藏高原高寒草地中已报道4目14属61种AM真菌,约占已知AM真菌物种的20%。高寒草地禾本科植物根围AM真菌物种丰度最高,而莎草科植物根围AM真菌孢子密度最高。3种高寒草地植被类型中,高寒草原AM真菌丰度最高（33种）,山地灌丛草原次之（32种）,高寒草甸最低（22种）。高寒草原以光壁无梗囊霉Acaulospora laevis和闪亮和平囊霉Pacispora scintillans为优势种,山地灌丛草原以摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae为优势种,高寒草甸以光壁无梗囊霉A. laevis、近明球囊霉Claroideoglomus claroideum和闪亮和平囊霉P. scintillans为优势种。高寒草地土著AM真菌与植物构建的菌根网络可以通过调节营养元素吸收、分配,促进植物建植和生长;但是毒杂草入侵可以改变土著AM真菌物种多样性和菌根网络,限制本地植被的实际生态位扩张。退化高寒草地中,AM真菌群落具有高的环境适应性和恢复力,其不仅调控地上植物群落建植和多样性,同时AM真菌建植也增加了代谢产物-球囊霉素相关土壤蛋白产生,进而协同改善地下土壤微生态系统,为退化高寒草地早期植被恢复塑造土壤生境。因此,AM真菌在退化高寒草地近自然恢复中具有较大的应用潜力。     

干旱条件下AM真菌对植物生长和土壤水稳定性团聚体的影响

采用分室培养系统,模拟正常水分和干旱胁迫两种环境条件,探讨不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长和土壤水稳性团聚体的影响.试验条件下,Glomus intraradices对苜蓿根系的侵染率均显著高于Acaulospora scrobiculata和Diversispora spurcum接种处理.正常水分条件下,供试AM真菌均能显著提高植株生物量及磷浓度.干旱胁迫显著抑制了植株生长和菌根共生体发育,总体上菌根共生体对植株生长没有明显影响,接种D.spurcum甚至趋于降低植株生物量;同时,仅有G.intraradices显著提高了植株磷浓度.AM真菌主要影响到＞2mm的水稳性团聚体数量,以G.intraradices作用效果最为显著.在菌丝室中,G.intraradices显著提高了总球囊霉素含量.研究表明AM真菌对土壤大团聚体形成具有积极作用,而菌根效应因土壤水分条件和不同菌种而异,干旱胁迫下仅有G.intraradices对土壤结构和植物生长表现出显著积极作用.在应用菌根技术治理退化土壤时,需要选用抗逆性强共生效率高的菌株,对于不同AM真菌抗逆性差异的生物学与遗传学基础尚需进一步研究.     

电子废弃物拆解区土壤重金属污染对丛枝菌根真菌多样性的影响

【背景】电子废弃物拆解造成的土壤重金属污染引发的环境问题日益突出,丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能侵染植物根系并增强植物抵御环境胁迫的能力,具有重要的生态功能和应用潜力。【目的】探究电子废弃物拆解区土壤重金属污染对AM真菌群落结构与多样性的影响,甄别可耐受重金属污染的AM真菌类群。【方法】从浙江台州某典型电子废弃物拆解场地及其周边区域共采集土壤样品12份,针对土壤中AM真菌的18S rRNA基因进行高通量测序以及可操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)相对丰度和多样性指数计算。【结果】该区土壤中AM真菌由原囊霉目(Archaeosporales)、球囊霉目(Glomerales)和多孢囊霉目(Diversisporales)组成,其中球囊霉目占据优势地位。土壤AM真菌多样性指数与重金属的浓度、综合污染指数和潜在生态风险指数间均无显著相关性,但疑似泡囊根生囊霉(Rhizophagus vesiculiferus)的OTU相对丰度与上述重金属污染指标之间均呈显著正相关关系。【结论】R. vesiculiferus可能对重金属污染有极强耐受性,可为今后电子废弃物拆解污染土壤治理提供技术基础。     

Co-existing grass species have distinctive arbuscular mycorrhizal communities

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are biotrophic symbionts colonizing the majority of land plants, and are of major importance in plant nutrient supply. Their diversity is suggested to be an important determinant of plant community structure, but the influence of host-plant and environmental factors on AM fungal community in plant roots is poorly documented. Using the terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) strategy, the diversity of AM fungi was assessed in 89 roots of three grass species (Agrostis capillaris, Festuca rubra, Poa pratensis) that co-occurred in the same plots of a field experiment. The impact of different soil amendments (nitrogen, lime, nitrogen and lime) and insecticide application on AM fungal community was also studied. The level of diversity found in AM fungal communities using the T-RFLP strategy was consistent with previous studies based on clone libraries. Our results clearly confirm that an AM fungal host-plant preference exists, even between different grass species. AM communities colonizing A. capillaris were statistically different from the others (P < 0.05). Although grass species evenness changed in amended soils, AM fungal community composition in roots of a given grass species remained stable. Conversely, in plots where insecticide was applied, we found higher AM fungal diversity and, in F. rubra roots, a statistically different AM fungal community.     

城市菌根真菌多样性、变化机制及功能应用

菌根真菌能够与大多数陆生植物的根系形成菌根共生体,具有改善宿主植物矿质营养、增强抗逆性、改良土壤结构等重要生态功能。城市化过程中气候、土壤、植被、土地利用等因素的改变,对菌根真菌的多样性产生了直接或间接的影响。目前城市菌根真菌的研究多侧重对其空间分布及群落组成的简单描述,缺乏针对城市典型生态现象及生态问题系统性的探讨。分别从城市菌根真菌的多样性变化、影响机制及功能应用等3方面进行了综述,全面揭示城市菌根真菌的研究现状及研究的复杂性,发现当前研究存在多样性评估简单化、研究层次单一化、内在机制现象化及功能应用停滞化等问题,认为今后应建立更为系统、综合、标准的研究体系以深刻而准确地认识与理解城市化对菌根真菌多样性的影响,为城市微生物资源的保存及绿地系统维持提供理论依据。     

Fungal functional diversity inferred along Ellenberg's abiotic gradients: Palynological evidence from different soil microbiota

The aim of this paper is to analyse whether the functional diversity of the fungal community follows the environmental gradients as much as vascular plants. After determination of the Ellenberg's indicator values on the basis of 602 cormophyte species occurring in 110 permanent plots across Central Europe, the relation between soil fungi and the abiotic factors as defined by Ellenberg's indicators has been evaluated. The palynological assessment proves that not the fungal occurrence, but the concentration of fungal remains is the most appropriate tool to unravel causal links between the belowground microflora and the soil abiotic factors. The analyses show a striking dichotomy within the fungal community. First, the logarithms of fungal diversity and hyphal density show close but opposite relationships with light, moisture, soil reaction and nitrogen availability. Second, fungal functional groups show parallel, decreasing trends for soil reaction and nitrogen availability. Aside from the mycorrhizal network as a whole (ericoid, EM and AM), we demonstrate that the degree of ecological information supplied by the different trophic levels (litter-related fungi, fimicolous fungi, wood-related fungi and strictly ericoid mycorrhizal fungi) is much greater than expected from previous studies.