海南濒危树种保育圃白木香与降香黄檀幼苗根部真菌谱系与生态型多样性比较

【背景】根部真菌是影响植物幼苗存活、定植和生长的重要因子之一,但是苗圃培育的幼苗根部真菌物种组成与生态学特性尚不清楚。【目的】研究苗圃培育的白木香(Aquilaria sinensis)与降香黄檀(Dalbergia odorifera)幼苗根部真菌群落谱系与生态型多样性,以及宿主植物对根部真菌群落结构的影响。【方法】采集幼苗根尖样品提取基因组DNA,用真菌通用引物与丛枝菌根真菌(AMF)特异性引物扩增真菌r DNA-ITS区,经克隆、测序、序列分析鉴定真菌。通过基于核酸与Metadata数据关联分析的FUNGuild软件,划分根部真菌的营养型和共位群。采用非公制多维尺度分析法(NMDS)研究幼苗根部真菌群落物种组成差异与宿主植物物种及形态指标的关系。【结果】白木香与降香黄檀幼苗根部真菌物种丰富,达51个OTU;谱系多样性较高,涉及毛霉菌门(Mucoromycota,51%)、子囊菌门(Ascomycota,43%)以及担子菌门(Basidiomycota,6%)。这些根部真菌涉及不同的营养型与共位群,包括共生型真菌29种,频度较高的如Glomeromycetes sp.2、Rhizophagus irregularis等,二者均属于AMF共位群;腐生营养型真菌5种,如Talaromyces pinophilus、Rhizopycnis vagum等;病原型真菌2种,是Mycoleptodiscus sp.和Fusarium phaseoli;还有15种其生态类型不确定。NMDS分析结果表明,宿主植物物种、株高、地径、叶面积对根部真菌群落物种组成的影响不显著。然而,株高对AMF群落的物种组成有较弱的影响。【结论】本苗圃条件下,土壤中本土性根部真菌繁殖体较为充足,白木香与降香黄檀幼苗根部真菌群落谱系多样性较高,多种营养型与共位群的根部真菌共存;此外,采用真菌通用引物对ITS1F/ITS4研究根部真菌群落物种多样性时,AMF多样性可能会被极度低估。     

连作花魔芋软腐病株与健株根域丛枝菌根真菌群落多样性

【目的】解析不同连作年限花魔芋软腐病株、健株根域的丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性。【方法】使用AMF 18S SSU rRNA基因特异引物AMV4.5NF/AMDGR对正茬及连作2年和3年的软腐病株、健株魔芋根系和根际土壤DNA扩增建库,通过高通量测序和生物信息学分析探究魔芋软腐病与其根域AMF群落多样性的关系。【结果】魔芋根系具有明显的AMF菌丝、泡囊和丛枝等结构。在相同连作年限条件下,健株根系AMF总侵染率、侵染强度和孢子密度均显著高于病株(P<0.05);在不同连作年限条件下,病株根系AMF总侵染率和侵染强度随连作年限延长而降低。从所有样品中共鉴定到9属53种AMF,其中有49个已知种和4个新种。球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Claroideoglomus)是AMF群落的优势属,其AMF种分别占总AMF种数的41.5%和26.4%;丰度最高的Paraglomus sp.VTX00308是所有样品的共有种。连作、软腐病及二者的交互作用显著影响根系AMF群落的Shannon指数和Simpson指数及根际土壤AMF的Chao1指数(P<0.05)。通过丰度差异分析发现6个在连作软腐病发生后丰度差异显著的AMF种(P<0.05);NMDS分析表明,不同连作年限的魔芋软腐病株与健株之间的根域AMF菌种组成、相对丰度和群落结构存在差异。相关性分析表明,软腐病发病率和病情指数与魔芋根系和根际土壤AMF的Shannon指数、根系AMF的Chao1和Simpson指数以及AMF总侵染率、侵染强度和孢子密度极显著负相关(P<0.01)。【结论】比对健株,连作魔芋软腐病株根际土壤AMF孢子密度以及根系AMF侵染率、种数和多样性均降低,其群落结构显著改变。     

毛乌素沙地樟子松外生菌根真菌多样性特征

【背景】外生菌根真菌(ectomycorrhizal fungi,ECMF)侵入林木根系形成外生菌根,是樟子松(Pinus sylvestris var. mongholica)适应环境变化和环境胁迫的重要途径。【目的】深入理解沙地樟子松人工林外生菌根真菌群落组成和多样性。【方法】以毛乌素沙地3个林龄(27、33和44 a)沙地樟子松人工林为研究对象,采用rDNA ITS区段PCR扩增测序方法鉴定分析沙地樟子松外生菌根真菌群落组成并计算多样性指数。【结果】毛乌素沙地樟子松共获得56个外生菌根真菌OTU,隶属于2门3纲8目15科21属,优势属为棉革菌属(Tomentella)、地孔菌属(Geopora)和阿太菌属(Amphinema)。27 a人工林外生菌根真菌丰富度指数最高,33 a人工林ECMF的α多样性指数最高,但不同林龄之间不存在显著差异(P>0.05)。不同林龄沙地樟子松ECMF群落组成存在差异,地孔菌属、棉革菌属、Delastria和Mallocybe的动态变化是造成群落组成差异的主要原因。【结论】毛乌素沙地樟子松人工林外生菌根真菌群落组成较为丰富,该研究区的群落组成可能比多样性更能体现外生菌根真菌群落随林龄的动态变化,伴随着林木的生长成熟,部分功能性外生菌根真菌的动态变化可能与沙地樟子松人工林退化存在密切联系,有待进一步研究。     

高通量测序分析重庆地区茅苍术根际丛枝菌根真菌多样性

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是土壤微生物区系中分布最广泛的一类菌根真菌,能与地球上90%的维管植物形成共生体,可通过调节植物的生理代谢过程增强植物的抗逆性。【目的】揭示重庆地区中药材茅苍术根际土壤中AMF的结构与组成,解析土壤因子对AMF类群的影响。【方法】以重庆地区茅苍术主产地彭水县、秀山县、石柱县、南川区和酉阳县2-3年生茅苍术根际土壤为材料,利用Illumina MiSeq 2500测序平台进行真菌扩增子测序,分析不同地点土壤的茅苍术根际AMF类群组成和多样性的差异。【结果】茅苍术的菌根侵染率均在50%以上,每10g风干土壤中孢子含量在50个以上,最高达到144个。根际土壤共检测到球囊菌门Glomeromycota的3纲4目8科9属AMF,包括Glomus、Claroideoglomus、Gigaspora、Paraglomus、Archaeospora、Ambispora、Acaulospora、Diversispora和Scutellospora,其中前6属为5个区县土样共有。球囊霉属(Glomus)相对丰度最高,达67%,为所有地区茅苍术根际样本中的优势类群。冗余度分析(redundancy analysis,RDA)表明,土壤pH对AMF群落组成影响最大。pH、有机质、碱解氮、速效钾与Shannon指数呈正相关,有效磷与之呈负相关;各土壤因子与Simpson指数的相关性则相反。5个土壤因子均与丰度(Chao1)指数呈负相关。另外,pH、有机质与均匀度(ACE)指数呈正相关;碱解氮、速效钾、有效磷与之呈负相关。【结论】茅苍术根际土壤中AMF资源丰富,土壤因子对AMF群落组成和丰度影响显著,是导致AMF群落结构地理分布格局差异的重要原因之一。     

桐-药复合经营模式下泡桐丛枝菌根真菌群落结构特征

采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究江西鄱阳湖周边平原岗地的泡桐纯林及桐-药复合经营模式(泡桐-玉竹、泡桐-麦冬和泡桐-射干)下泡桐丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizae fungi, AMF)群落结构特征。研究发现,泡桐AMF群落主要由球囊霉科、巨孢囊霉科、无梗囊霉科和多孢囊霉科组成,其中球囊霉科真菌占绝对优势,但不同科的相对丰度在不同经营模式下仍存在差异。与泡桐纯林相比,桐-药复合经营模式会降低泡桐菌根侵染率及AMF群落多样性。只有泡桐-射干经营模式中的泡桐含有多孢囊霉科真菌,且相对多度占2.73%。研究结果表明桐-药复合经营模式下中药材种类的差异会不同程度地改变泡桐AMF的群落结构。这为进一步研究桐-药复合经营模式下泡桐AMF的生态功能和资源利用提供了科学依据。     

大气CO2倍增对植物根内AMF群落的影响

采用环境控制生长室控制CO2浓度的方法,研究了CO2浓度（350—400μmol mol^-1和680—750μmol mol^-1对植物根内丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）群落的影响。12种宿主植物于CO2浓度不同的生长室栽培180d后收获取样,通过CTAB法提取共生菌根内丛枝菌根真菌的DNA,由特异引物U1／U2扩增编码核糖体28S大亚基的rDNA部分序列,并进行DGGE电泳分析。结果表明。12种植物根内的AMF存在特异的AMF类群（unique species group,US）和共有类群（common species group,CS）,而且CO2浓度倍增使US减少而CS增加。与350μmol mol^-1 对照相比,700μmol mol^-1处理的玉米、刺苋、大豆、陆稻、无芒稗、黑麦草6种植物的AMF群落多样性下降,下降幅度分别达27．12％、16．84％、10．12％、8．62％、8．58％和2．67％;白车轴、牛筋草、早熟禾、鼠曲草、野燕麦、北美车前6种植物的AMF群落多样性上升,分别达76．26％、28．50％、17．60％、15．08％、1．46％和0．96％。CO2倍增处理后12种植物的AMF多样性平均指数略呈上升趋势。研究指出未来环境变化（如CO2增加）将影响AMF群落结构从而影响菌根共生体的形成。     

16S/18S/ITS扩增子高通量测序引物的生物信息学评估和改进

【背景】在过去的十几年里,基于核糖体RNA基因的扩增子测序技术被广泛用于各种生态系统中微生物群落的多样性检测。扩增子测序的使用极大地促进了土壤、水体、空气等环境中微生物生态的相关研究。【目的】随着高通量测序技术的不断发展和参考数据库的不断更新,针对不同的环境样本的引物选择和改进仍然需要更深入的校验。【方法】本文收集了目前在微生物群落研究中被广泛采用的标记基因扩增通用引物,包括16S rRNA基因扩增常用的8对通用引物和2对古菌引物、9对真菌转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)基因扩增引物,以及18S rRNA基因扩增的4对真核微生物通用引物和1对真菌特异性引物。这些引物中包括了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project,EMP)推荐的2对16S rRNA基因扩增引物、1对ITS1基因扩增引物和1对18S rRNA基因扩增引物。采用最近更新的标准数据库对这些引物进行了覆盖度和特异性评价。【结果】EMP推荐的引物依然具有较高的覆盖度,而其他引物在覆盖度及对特定环境或类群的特异性上也各有特点。此外,最近有研究对这些通用引物进行了一些改进,而我们也发现,一个碱基的变化都可能会导致评价结果或扩增产物发生明显变化,简并碱基的引入既可以覆盖更多的物种,但同时也会在一定程度上降低关注物种的特异性。【结论】研究结果为微生态研究中标记基因的引物选择提供了一个广泛的指导,但在关注具体科学问题时,引物的选择仍需数据指导与实验尝试。     

铜胁迫对丛枝菌根真菌群落功能的影响

过去20年来,对不同来源丛枝菌根真菌(AMF)的功能开展了大量研究,但多数基于对单个AMF功能的比较,群落水平的研究较少,且很多研究混淆了AMF来源和群落结构对其功能的影响,忽略了宿主的重要作用.本研究通过两个短期温室盆栽试验,分析了铜胁迫对AMF群落结构的影响,比较了不同AMF群落的功能差异.结果表明:铜胁迫显著改变了AMF群落的孢子丰度和组成.以根内球囊霉和幼套球囊霉为优势种的AMF群落有效减缓了铜胁迫对玉米生长和部分生理特性的抑制作用.     

云南岩溶断陷盆地土地利用方式对丛枝菌根真菌群落结构的影响

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)是一类能与绝大部分植物形成共生关系的真菌,在植被演替和生态恢复过程中发挥重要作用。【目的】了解云南岩溶断陷盆地不同土地利用方式对AMF群落结构的影响。【方法】采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对云南岩溶断陷盆地林地、灌丛和草地等3种土地利用方式土壤样品的AMF群落结构进行分析。【结果】草地总磷(total phosphorus,TP)、速效钾(available potassium,AK)、交换性镁(exchangeable magnesium,E-Mg)、电导率(electrical conductivity,EC)和土壤温度(temperature,T)显著高于林地和灌丛,林地总氮(total nitrogen,TN)和有机碳(soil organic carbon,SOC)含量显著高于灌丛和草地。TN、SOC、AK和EC是AMF群落结构最主要的影响因子。草地样品的Chao1、ACE、Shannon和Observed species指数显著高于林地和灌丛样品,尽管Simpson指数差异不显著,但是也表现出了类似的变化趋势。9个土壤样品共产生953个AMF-OTU,鉴定出AMF 3个纲4个目9个科13个属。Glomeromycetes和Paraglomeromycetes为优势纲;Glomus和Paraglomus为优势属,其次为Claroideoglomus、Acaulospora和Diversispora。Glomus和Diversispora主要分布在草地和灌丛中,随着演替的进行其相对丰度有所下降,而Paraglomus的相对丰度逐渐上升。【结论】云南岩溶断陷盆地土地利用方式的AMF群落结构具有显著差异,土壤理化因子是重要的影响因素。     

内蒙古中部地区马铃薯根际和根系丛枝菌根真菌类群的多样性

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)是菌根真菌中分布最广泛的一类真菌,能够与90%以上的植物形成菌根共生体,并通过调节宿主体内的代谢活动增强植物的抗逆性。【目的】揭示内蒙古马铃薯主产区土壤中AMF的结构与组成,解析马铃薯不同发育阶段以及连作对AMF类群的影响。【方法】以内蒙古中部地区大井村、徐麻夭村和红格尔图村采集的马铃薯根系及根际土为材料,通过PCR扩增建立18S rRNA基因文库,研究不同地点、不同马铃薯生育阶段以及连作对马铃薯根系内和根际土中的AMF类群组成和多样性的影响。【结果】大井村和红格尔图村马铃薯根际土中的AMF的类群多样性优于徐麻夭村,其中Glomus为大井村和红格尔图村马铃薯根际土样本中AMF的优势菌群,而徐麻夭村样本根际土中的优势类群为Diversispora。马铃薯根系中的AMF多样性的研究结果表明,3个供试地点根系内AMF类群的类型没有显著差异,但是AMF类群的比例却不同。大井村根系样本中AMF的优势菌为Diversispora,而Rhizophagus是红格尔图村和徐麻夭村根系样本中的优势AMF类群。同一供...