蒙古沙冬青伴生植物AM真菌的空间分布

进一步探究荒漠植物与AM(arbuscular mycorrhiza)真菌共生关系及其生态适应性,为以蒙古沙冬青为建群种适生区的植被恢复与生态改良提供依据。于2013年6月在内蒙古荒漠带选取以蒙古沙冬青为建群种的3个样地乌海、磴口和阿拉善,从每个样地选择2种主要伴生植物,按0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm共5个土层采集土样和根样,研究了蒙古沙冬青伴生植物AM真菌空间分布及其与土壤因子的关系。从梭梭(Haloxylon ammodendron)、油蒿(Artemisia ordosica)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)和蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)4种伴生植物根围土壤共分离鉴定4属25种AM真菌,其中球囊霉属(Glomus)14种,无梗囊霉属(Acaulospora)7种,管柄囊霉属(Funneliformis)3种,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)1种,优势菌种为网状球囊霉(Glomus reticulatum),AM真菌属种分布具有不均衡性和地域性。4种伴生植物根系均能与AM真菌形成I-型(intermediate type)丛枝菌根,其共生程度和定殖规律具有明显空间异质性。AM真菌种数随土层深度增加而下降。AM真菌最大定殖率在10—30 cm土层,最大孢子密度在10—20 cm土层。相关性分析表明,AM真菌菌丝与土壤有机C极显著正相关(P0.01),与易提取球囊霉素(EEG)显著负相关(P0.05);孢子密度与有机C、碱性磷酸酶极显著负相关(P0.01),与碱解N极显著正相关(P0.01)。主成分分析表明,土壤有效P、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和总球囊霉素(TEG)等土壤因子能综合反映内蒙古荒漠带营养状况。TEG和EEG平均含量分别为4.76 mg/g和1.62 mg/g,占土壤有机C平均含量为61.26%和20.8%,说明在贫瘠荒漠环境中球囊霉素是土壤有机碳库重要来源和组成部分。     

蒙古沙冬青根围AM和DSE真菌与土壤因子的相关性研究

于2012年6月对银川、沙坡头、民勤3个样地的蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)根围采集5个土层(0~10、10~20、20~30、30~40、40~50cm)的土样和根样,研究了蒙古沙冬青根际AM和DSE真菌空间分布以及土壤因子的生态作用,以阐明沙冬青与土壤真菌的共生关系,为利用共生真菌资源促进沙冬青生长和荒漠植被恢复提供依据。结果表明:(1)沙冬青根系能被AM和DSE真菌高度侵染,共生程度和生态分布具有明显空间异质性。(2)沙坡头样地AM真菌总定殖率最高,民勤DSE定殖率最高,但不同样地菌丝、泡囊、丛枝和定殖强度无显著差异;同一样地不同土层AM真菌总定殖率和DSE定殖率无显著差异。(3)相关性分析表明,AM真菌总定殖率与土壤速效P显著正相关;泡囊定殖率与有机质显著正相关,与速效P极显著正相关;定殖强度与总球囊霉素(TEG)显著正相关,与碱解N和速效K极显著正相关;DSE定殖率与易提取球囊霉素(EEG)极显著正相关,与碱解N显著正相关。(4)通径分析表明,土壤有机质、EEG和速效K是通过直接作用影响AM真菌总定殖率和DSE定殖率。     

极旱荒漠植物对AM真菌物种多样性的影响

2015年7月在甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区采集膜果麻黄Ephedra przewalskii、红砂Reaumuria songarica、合头草Sympegma regelii、泡泡刺Nitraria sphaerocarpa和珍珠猪毛菜Salsola passerine 5种典型荒漠植物根区土壤样品,分析了植物种类对arbuscular mycorrhiza(AM)真菌群落组成和生态分布的影响。在分离的7属45种AM真菌中包括无梗囊霉属Acaulospora 17种,球囊霉属Glomus 13种,这两属是5种植物共同优势属;盾巨孢囊霉属Scutellospora 5种,管柄囊霉属Funneliformis 4种,根内根生囊霉属Rhizophagus 3种,近明囊霉属Claroideoglomus 2种,多孢囊霉属Diversispora1种。主成分分析研究说明5种植物根区AM真菌群落组成和物种多样性差异显著。结果表明,植物种类对AM真菌群落组成和分布特征影响显著。     

蒙古沙冬青根际土壤细菌群落组成及多样性与生态因子相关性研究

蒙古沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）是中国西北荒漠唯一的常绿阔叶灌木,耐干旱、抗逆性强,在水土和荒漠化防治方面发挥着重要作用。为了探究蒙古沙冬青根际微生物多样性与生态因子互作机制,采用高通量测序技术测定了26个自然种群根际土壤细菌多样性;利用冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探讨了根际细菌群落组成和多样性与生态因子之间的关系。结果表明：蒙古沙冬青根际土壤细菌隶属于15门、43纲、68目、123科、185属;主要优势细菌群为蓝菌门（Cyanobacteria）65.74%、变形菌门（Proteobacteria）21.72%、放线菌门（Actinobacteria）6.28%（相对丰度>2%）;优势菌纲为α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）17.48%、放线菌纲（Actinobacteria）4.76%、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）3.28%。RDA分析显示：生态因子能够解释蒙古沙冬青根际土壤细菌群落多样性52.69%的方差,其中年均降雨量（F=12.8,P=0.002）、纬度（F=5.1,P=0.016）、太阳辐射（F=5,P=0.02）是影响土壤细菌多样性的主要因素。研究结果可为深入认识荒漠生态系统中根际土壤细菌的群落结构和影响因素提供理论依据。     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。     

蒙古沙冬青群落区系组成及分类研究

蒙古沙冬青是西北地区珍稀濒危树种,探究区系组成和群落特征对于维持西北干旱荒漠区脆弱生态系统具有重要意义。该研究调查了26个蒙古沙冬青群落样地,采用TWINSPAN进行群落分类,同时利用典范对应分析(CCA)分析沙冬青群落物种组成与生态因子的关系,为珍稀濒危植物蒙古沙冬青的保护提供基础数据。结果表明:(1)蒙古沙冬青群落物种组成以豆科、禾本科、菊科和藜科植物为主,隶属于28科63属90种,区系组成以地中海、北温带分布及世界分布为主。(2)TWINSPAN等级分类可将26个蒙古沙冬青样地划分为9个群落类型,即蒙古沙冬青+蓍状亚菊群落、蒙古沙冬青+红砂群落、蒙古沙冬青+新巴黄耆群落、蒙古沙冬青+无芒隐子草群落、蒙古沙冬青+霸王群落、蒙古沙冬青+驼绒藜群落、蒙古沙冬青+白刺群落、蒙古沙冬青+沙鞭群落和蒙古沙冬青+毛刺锦鸡儿群落。(3)CCA排序分析显示,年均降雨量(F=2.8,P=0.002)、生长季降雨量(F=2.6,P=0.002)、速效氮(F=2.1,P=0.006)、太阳辐射量(F=2.1,P=0.008)、蒸汽压(F=1.9,P=0.006)、土壤有机质(F=1.7,P=0.04)、纬度(F=1.7,P=0.006)是影响蒙古沙冬青群落组成的主要生态因子。     

藏北高寒草原针茅属植物AM真菌的物种多样性

基于AMF孢子形态学鉴定,对藏北高寒草原4种针茅菌根际土壤进行了研究,结果表明:(1)高原寒、旱环境下,Glomus属真菌在不同针茅菌根际AM真菌种群构成中的地位和作用非常突出,其孢子密度、种数、相对多度和重要值均显著(P≤0.05)大于Acaulospora、Scutellospora属。(2)针茅属植物种类对AM真菌物种多样性具有重要影响,广布种沙生针茅Shannon-Weiner指数、物种均匀度指数相对最高(分别为1.79和0.72),其次分别为羽柱针茅、紫花针茅和昆仑针茅;青藏高原特有针茅属植物菌根际AMF的繁殖能力相对较强,羽柱针茅、紫花针茅、昆仑针茅孢子密度分别较沙生针茅提高57.8%、48.7%\,62.4%。(3)不同针茅菌根际土壤中,同种AM真菌(共有种)和优势种(F>50%)较多、优势种种类差异很大的种群分布特征,体现了AM真菌种群构成的复杂性,以及AMF对高原寒旱环境的高度适应性、协同性。(4)不同针茅菌根际AMF优势种相对多度高达78.2%-92.4%(平均为85.7%),对AM真菌的群落构成具有重要作用。其中,G. claroideum孢子密度即占4类针茅AM真菌优势种的50.2%-71.9%。     

新疆沙冬青AM真菌群落结构与遗传多样性分析

以新疆乌恰县4个样地新疆沙冬青Ammopiptanthus nanus根围3个土层土壤为研究对象,利用Nested-PCR-DGGE技术,结合DGGE图谱分析、DNA克隆测序及系统发育分析,研究新疆沙冬青AM真菌菌群结构与遗传多样性特征,为新疆沙冬青根围功能菌群研究奠定基础。结果表明,不同样地和土层,AM真菌具有不同DGGE指纹图谱特征,AM真菌丰度、优势度及其多样性指数均有差异,其中上阿图什30–40cm土层AM真菌丰度和多样性指数最高,分别为20和3.48。DGGE条带测序和系统发育分析显示,全部序列归为2属14种,球囊霉属Glomus是其优势属,其中Uncultured Glomus(AB698612)和Uncultured Glomus(AB698616)普遍存在于4样地3个土层,Glomus sp.(FN429104)和Uncultured Glomus(KC797120)是上阿图什30–40cm土层特有种,Glomus sp.(EU332717),Rhizophagus intraradices(FR750206)和Uncultured Glomus(AB698616)是新疆沙冬青根围优势种。G.indicum和Rh.intraradices在形态学鉴定中未出现,说明分子生物学技术对真菌多样性研究起着补充和完善的作用。     

沙坡头地区沙冬青AM真菌的时空分布

2007年5月、8月和10月分别从宁夏沙坡头地区豆科植物沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)根围分0-10cm,10-20cm,20-30cm,30-40cm和40-50cm5个土层采集土壤样品。研究了AM真菌时空分布及与土壤因子的相关性,在分离的3属12种AM真菌中,球囊霉属(Glomus)6种,无梗囊霉属(Acaulospora)4种,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种,3属12种AM真菌在3个时期均有分布。AM真菌定殖率与孢子密度有明显的时空分布规律,并与土壤因子关系密切。孢子密度和泡囊定殖率在8月份最高,丛枝、菌丝和总定殖率10月份最高。土壤采样深度对孢子密度和定殖率有显著影响,AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-30cm浅土层。孢子密度与土壤有机质、碱解N极显著正相关,与pH显著正相关;菌丝、总定殖率与pH、碱解N和速效P极显著正相关。在评估荒漠生态系统和沙冬青形成菌根的能力时,AM真菌孢子密度、菌根不同结构的定殖程度是十分有用的指标。     

新疆沙冬青AM和DSE真菌的空间分布

2012年6月从新疆阿图什市选取康苏、膘尔托阔依(阳)、膘尔托阔依(阴)和上阿图什4个样地,采集新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus)根围0—10、10—20、20—30、30—40和40—50cm5个土层土壤样品,研究了新疆沙冬青AM和DSE真菌定殖规律以及土壤因子的生态作用。结果表明,AM和DSE真菌平均总定殖率分别为83.2%和53.22%,说明AM和DSE真菌能与新疆沙冬青根系形成良好共生关系。AM和DSE真菌具有明显空间异质性,AM总定殖率最大值在20—30cm土层,样地间表现为康苏=上阿图什膘尔托阔依(阳)膘尔托阔依(阴);DSE土层间无规律性变化,样地间为膘尔托阔依(阳)膘尔托阔依(阴)康苏上阿图什。相关性分析表明,AM菌丝、泡囊和总定殖率与DSE定殖率极显著负相关,AM定殖强度与DSE菌丝和总定殖率显著负相关,丛枝定殖率与DSE菌丝和总定殖率极显著正相关,说明两者间存在生态位竞争。土壤速效P、总球囊霉素和酸性磷酸酶与AM总定殖率极显著正相关,pH与AM总定殖率显著负相关;脲酶与DSE极显著正相关,pH和碱解N与DSE显著负相关。     

乌兰布和沙漠沙冬青群落特征的研究

基于对乌兰布和沙漠地区植被调查数据,采用物种多样性和种群联结性相结合的分析方法,对珍稀植物沙冬青群落生存状况进行分析评价,以揭示群落稳定性及更新演替趋势。结果表明:(1)研究区沙冬青群落的种类组成比较丰富,与沙冬青伴生的植物共有25种,其中灌木12种,草本植物13种。(2)灌木层物种多样性水平较草本层高,但无论是灌木层还是草本层,固定沙丘生境的沙冬青群落物种多样性均较大,物种均较为丰富;物种均匀度减小是群落草本层多样性下降的主要原因。(3)种间总体联结性测定结果显示,沙冬青群落中灌木层种间有轻微正关联;总体竞争性较弱,表明沙冬青在群落中处于优势地位。(4)从种间联结来看,大多数种对为正联结,或联结性较小且均不显著,说明沙冬青作为该群落的建群种,它的分布和存在似乎不受其他物种的影响或所受影响很小,有独立分布特征;但即使联结性不强的物种也可能有较高的相伴出现机率。研究认为,可通过保护和选择与之正联结较强的物种来保护和建立沙冬青生存环境,以维持沙冬青分布群落的稳定性,最终达到实效保护目的。     

黄顶菊与3种本地植物竞争对丛枝菌根真菌种类和多样性的影响

【目的】外来植物黄顶菊对生态环境和农业经济造成了严重危害,了解黄顶菊与3种不同本地植物种植生长对丛生菌根(AM)真菌群落结构和多样性造成的影响,可以从土壤微生物角度进一步解释黄顶菊的入侵机制。【方法】通过同质园小区试验模拟黄顶菊入侵的生态进程,以黄顶菊和3种本地植物狗尾草、藜、黄香草木樨为研究对象,采用AM真菌的形态学鉴定方法,研究黄顶菊与3种本地植物不同种植方式对AM真菌群落结构和多样性的影响。【结果】(1)黄顶菊根际土壤聚集的AM真菌种类与其伴生本地植物种类有关:黄顶菊与狗尾草混种处理中优势种为网状球囊霉和根内球囊霉,而黄顶菊分别与藜、草木樨混种处理中优势种均为网状球囊霉、根内球囊霉和缩球囊霉;(2)黄顶菊分别与狗尾草和黄香草木樨混种处理中AM真菌种类既高于本地单种处理,也高于黄顶菊单种处理,说明随着黄顶菊的入侵和地上植物多样性的改变,AM真菌种类也发生改变;(3)与3种本地植物单种相比,黄顶菊各混种处理和黄顶菊单种处理中黄顶菊根际土壤根内球囊霉的重要值均增加,表明黄顶菊入侵有利于根内球囊霉的生长和发育。【结论】黄顶菊入侵改变了根际土壤AM真菌的群落结构和多样性,AM真菌的改变既与本地植物种类有关,也与入侵程度有关。     

喀斯特植被演替过程土壤丛枝菌根真菌(AMF)多样性

喀斯特生态系统维持了丰富的微生物多样性,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)结构和组成会随喀斯特植被演替而改变。以贵州贵阳花溪、毕节织金和关岭花江典型喀斯特区域按时空替代法采集了乔木林、灌木林和草本群落样地土壤,采用Illumina HiSeq分子测序技术,通过OTU聚类分析、物种注释及数据库比对,探索了喀斯特不同演替阶段土壤AMF物种多样性。结果表明:(1)喀斯特生境土壤获得球囊菌门Glomeromycota OTU为275个,分属于4目8科13属19种,属水平上AMF丰度表明根内根孢囊霉属Rhizophagus为优势属,花江拥有最高AMF丰富度,缩隔球囊霉Septoglomus constrictum、根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices、Claroideoglomus sp. MIB8381和稀有内养囊霉Entrophospora infrequens均分布于各样地的不同植被演替阶段,为常见种。(2)AM真菌多样性Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为花溪:乔木≈灌木草本(P0.05)、花江:灌木≈草本乔木(P0.05)、织金:乔木灌木草本,但差异不显著,Chao1和Abundance-based coverag estimator(ACE)指数表现为花江灌木≈草地乔木(P0.05)。(3)Spearman相关性分析表明土壤全磷与AMF ACE指数显著负相关,且与Chao1指数极显著负相关;速效磷与Shannon和Simpson指数显著负相关。(4)典范对应分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)表明土壤全氮、速效氮、有机质、全磷和速效钾与AMF群落分布有显著相关性。结果表明喀斯特植被演替过程中土壤丛枝菌根真菌多样性随着演替进行或升高或降低,无一致变化规律,并与土壤理化性质关系密切,其中以磷的影响最大。     

丛枝菌根真菌对紫茎泽兰生长与繁殖的影响

【目的】紫茎泽兰是一种世界性的恶性入侵杂草,侵入我国后迅速扩散至多个省市,严重阻碍了当地农、林、牧业的发展。研究丛枝菌根真菌对紫茎泽兰生长和繁殖的影响,解析土壤中丛枝菌根真菌在紫茎泽兰入侵、传播和扩散过程中的作用,能为开展紫茎泽兰防控工作提供参考。【方法】通过盆栽实验,测定接种丛枝菌根真菌的紫茎泽兰株高、叶片数、总叶面积、节间距、地径,并统计单株花序数、单花序种子量、种子量、种子千粒重、含水率、发芽率、发芽势、发芽指数等。【结果】丛枝菌根真菌对紫茎泽兰的株高、地径有极显著影响(P0.01),接种丛枝菌根真菌后,紫茎泽兰的单株花序数、单花序种子数、总种子量分别增加了5.03、1.51、7.64倍;种子的长度、宽度、含水率、发芽率、发芽势、发芽指数分别增加了15.24%、23.08%、19.46%、29.22%、391.01%、183.56%(P0.05)。【结论】丛枝菌根真菌可显著促进紫茎泽兰生长,控制丛枝菌根真菌的数量可有效抑制紫茎泽兰生长,并抑制紫茎泽兰花序数、种子量及种子的生命力,降低其扩散蔓延速度。     

蒙古沙冬青AmRD22基因的克隆及耐逆功能研究

脱水应答蛋白22(RD22)属于植物特有的BURP蛋白家族中的一个亚族,与耐逆性关系密切。该研究从中国西北荒漠区特有的强耐逆植物蒙古沙冬青克隆到一个RD22基因(AmRD22)的全长cDNA,并对其编码蛋白、表达模式和耐逆功能进行了研究。结果表明：(1)AmRD22蛋白(360 aa)的初级结构中含有RD22亚族共有的4个结构域,预测其定位于细胞壁;在功能已知的RD22蛋白中,AmRD22与大豆GmRD22的进化关系最近。(2)在室内培养的蒙古沙冬青幼苗中,AmRD22的表达受失水、高盐、低温和ABA胁迫的诱导显著上调,其中失水和低温胁迫诱导其上调幅度较大;在野外生长的蒙古沙冬青植株嫩叶中,其表达量从中秋至隆冬远高于其他季节。(3)转AmRD22基因拟南芥的耐盐性显著提高且Na⁺含量降低,其耐旱性也有较明显的改善且在种子萌发早期对外源ABA的敏感性降低,但耐冷性和耐冻性无明显变化。     

天然沙冬青器官生态化学计量特征对异质生境的响应

以我国重点保护的珍稀濒危植物且是西北荒漠地区唯一常绿阔叶灌木沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）为研究对象,分析异质性荒漠生境（固定沙地、半固定沙地、石质沙地、洪积砾石坡地和盐碱滩地）对沙冬青叶、茎、根、花和种子生态化学计量学特征的影响,了解其生长的适应机制和生存策略。结果表明：沙冬青各器官碳（C）含量表现为叶 > 茎 > 根 > 种子 > 花,而氮（N）、磷（P）、钾（K）营养元素含量均表现为种子 > 花 > 叶 > 根 > 茎,N、P、K三大营养元素在繁殖器官中的富集,可以促进沙冬青由营养生长向生殖生长的转变,反映了资源分配模式和植物生长策略。沙冬青各器官的碳氮磷钾含量和各元素化学计量比在不同生境条件下变化较复杂,其中在沙质土壤（固定和半固定沙地）具有更高的C、N、P储存能力,而K在砾质土壤（石质沙地和洪积砾石坡地）含量较高,且砾质荒漠沙冬青的C：N、C：P 及 N：P 均显著高于沙质土壤,表明沙冬青在石质沙地和洪积砾石坡地有更高的养分利用效率。各器官元素含量相关分析表明器官间的养分协同性远高于器官内部。化学计量比C：N、C：P、C：K均表现为：茎 > 根 > 叶 > 花 > 种子,N：P为根 > 叶 > 茎 > 花 > 种子,N：K为茎 > 根 > 叶 > 种子 > 花,K：P 为叶 > 根 > 种子 > 茎 > 花,各器官中的C：N和N：P比在各生境间相对较稳定,而K：P比变化巨大,N：P与P含量呈显著的负相关（P <0.05）,与N含量的相关性不显著（P >0.05）,说明P作为敏感性元素决定了沙冬青体内N：P比值的变化,且不同生境叶片N：P比值均大于16,说明沙冬青生长主要受P限制。器官与生境对沙冬青化学计量特征都有影响,生境对C含量和N：K、K：P的影响较大,器官对N、P、K含量及C：N、C：P、C：K、N：P的影响较大。除P元素外,各元素含量及其化学计量比均受器官和生境交互作用影响。了解植物根-茎-叶-花-种子的整体资源权衡和协变策略,为沙冬青物种资源的保护和开发提供理论依据。     

环境因子对AM真菌多样性的影响

土壤,气候和地理因子等环境因子对丝枝菌根（AM）真菌多样性有重要影响,本文系统地综述了最近10年来AM真菌生态学在该方面的最新研究成果,分析当前研究中所存在的问题和动向。