林业科学  2016, Vol. 52 Issue (4): 59-67   PDF    
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20160407
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文章信息

吕杰, 吕光辉, 马媛
Lü Jie, Lü Guanghui, Ma Yuan
新疆艾比湖流域胡杨幼苗根际AM真菌多样性特征
Diversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in the Rhizosphere of Populus euphratica Seedlings in Ebinur Lake Basin, Xinjiang
林业科学, 2016, 52(4): 59-67
Scientia Silvae Sinicae, 2016, 52(4): 59-67.
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20160407

文章历史

收稿日期:2015-03-31
修回日期:2016-01-25

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吕杰
吕光辉
马媛

新疆艾比湖流域胡杨幼苗根际AM真菌多样性特征
吕杰1, 2, 吕光辉1, 2, 马媛1, 2     
1. 新疆大学资源与环境科学学院 乌鲁木齐 830046;
2. 绿洲生态重点实验室 乌鲁木齐 830046
摘要[目的] 通过对胡杨林根围土壤和背景土壤的理化因子测定及数据分析,对其根围土壤中丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AM真菌)孢子分离与鉴定以及对其根系共生AM真菌进行群落构成进行分子鉴定,分析荒漠生态系统中胡杨幼苗AM真菌共生状况和群落结构特点,以探讨荒漠生态系统中胡杨根际共生AM真菌生态学功能及其对地上植物群落结构的影响。[方法] 在新疆艾比湖国家自然湿地保护区,分别采集胡杨保护林中7株胡杨幼苗根围土壤及根组织。对土样理化因子进行测试并采用SAS软件对数据进行统计分析。采用湿筛法对胡杨根围土壤中AM真菌孢子进行分离,压片法进行孢子鉴定,并计算AM真菌孢子密度和不同AM真菌孢子的相对多度,同时检测胡杨根系AM真菌侵染率及侵染结构。最后采用巢式PCR的方法扩增胡杨根系共生AM真菌核糖体RNA基因序列,并对序列进行测序分析,再进行Blast比对获得胡杨根系共生AM真菌的种属关系和标准序列,采用Mage软件构建系统发育树。[结果] 胡杨根围土壤中Na+,Mg2+和Ca2+浓度显著的低于背景土壤,有机质含量高于背景土,而K+分布均匀;根围土壤中的氮、磷和硫含量与有机质含量为高度正相关,而钾、钙和钠的含量与有机质含量为负相关。孢子鉴定共从7株胡杨幼苗根围土中分离鉴定出AM真菌3属8种,分别为球囊霉属的道氏球囊霉、粘质球囊霉、网状球囊菌、黑球囊霉;无梗囊霉属的毛氏无梗囊霉、凹坑无梗囊霉、波状无梗囊霉;巨孢囊霉属的红色盾巨孢囊霉。此外对与胡杨幼苗共生的AM真菌进行分子鉴定,共检测出13个新的AM真菌分类单元,Genbank登录号为:KJ209699-KJ209711。聚类分析结果显示,从胡杨根际鉴定的AM真菌分为2个相似性小于93%的类群,2个类群AM真菌属于Rhizophagus属中不同的种。[结论] 与AM真菌共生的胡杨幼苗可显著的降低其根围土壤中的盐离子浓度,同时可提高有机质的含量,并对氮、磷和硫营养元素具有富集效应。本试验分子鉴定法获得13个AM真菌新的分类单元比对后属于Rhizophagus属2个不同的种,由此可知在艾比湖流域内以胡杨为建群种的植物区系内,其根系AM真菌种类单一,有助于减少胡杨个体彼此之间的营养竞争作用,从而增强胡杨群体在群落内的竞争能力,并最终影响地上植物群落的结构。
关键词艾比湖    胡杨    AM真菌    多样性    
Diversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in the Rhizosphere of Populus euphratica Seedlings in Ebinur Lake Basin, Xinjiang
Lü Jie1, 2, Lü Guanghui1, 2, Ma Yuan1, 2    
1. College of Resource and Environment Sciences, Xinjiang University Urumqi 830046;
2. Key Laboratory of Oasis Ecology Urumqi 830046
Abstract: [Objective] In this paper, the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere of Populus euphratica seeding in the Xinjiang Ebinur Lake National Nature Wetland Reserve was investigated by spore identification and molecular phylogeny, in order to explore AM fungi ecology function and the regulatory mechanisms to plant community structure in desert ecosystem.[Method] This study was conducted in the Xinjiang Ebinur Lake National Wetland Reserve, and the rhizosphere soil and root tissues of 7 P. euphratica seedlings were collected, respectively. The physical and chemical properties of the soil samples were determined, and the data were analyzed using SAS software. The wet sieving method was used to isolate the AM fungi spores from the rhizosphere soil of 7 P. euphratica seedlings and the spore pellet method was applied to identify the AM fungi species. Spore density and relative abundance were calculated, and AM fungi common structure and infection rate were observed. Meanwhile, the nested polymerase chain reaction was used to amplify rRNA gene fragments of AM fungi association with P. euphratica. Through sequence analysis and homology analysis, the rRNA gene fragments from AM fungi were identified and the reference sequences were obtained. Following, a phylogenetic tree was constructed with the new rRNA gene fragments and reference sequences by Mage software.[Result] The results showed that, Na+, Mg2+ and Ca2+ concentrations in the rhizosphere soils were significantly lower than in background soils, while the organic matter content of the rhizosphere soils was higher than that of the background, and the K+ concentration distributed evenly. In the rhizosphere soil samples, nitrogen, phosphorus and sulfur contents were highly positively correlated with the organic matter content, while the contents of K+, Ca2+ and Na+ were highly negatively correlated with the organic matter content. Eight species belonging to 3 AM fungal genera were isolated and identified in the rhizosphere soil of 7 P. euphratica. In these species, G. dominikii, G. viscosum, G. reticulatum, G. melanosporum belonged to Glomus, A. morrowae, A. excavata, A.undulata to Acaulospora, and Scu. erythropa to Scutellospora. In addition, 13 new AM fungal taxa association with P. euphratica were identified and the Genbank accession number are KJ209699-KJ209711. After the analysis of Blast homologous alignment and phylogenetic relationship, the AM fungal taxa in P. euphratica were divided into two groups with less than 93% similarity, and the taxon of two AM fungal groups belong to different species of the genus Rhizophagus.[Conclusion] The P. euphratica with AM fungi can significantly reduce salt concentrations in the rhizosphere soil, and simultaneously increase the organic matter content, as well as the contents of nitrogen, phosphorus and sulfur. In this study, 13 new AM fungal taxa association with P. euphratica were separated into two groups belonging to one genus. From this result, in the flora with P. euphratica as the constructive species, the AM fungi associated with constructive species have the host selectivity to avoid nutrition competition to each other, and hence regulate the structure of the plant community in flora.
Key words: Ebinur Lake    Populus euphratica    arbuscular my corrhizal fungi    diversity    

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AM真菌)是土壤共生真菌中分布最广泛的一类真菌,可以与绝大多数陆地植物进行共生形成菌根(Schüßler et al., 2001)。侵染宿主植物根部后可形成地下菌丝网络,扩大了单株植物根系吸收面积和能力,从而提高宿主植物的抗逆性和提高幼苗栽培成活率(Hart et al., 2003)。此外地下菌丝网络将不同的植物联系在一起,使得营养物质进行重新分配,从而影响并调控地上植物群落结构(Klironomos,2003Liu et al., 2003)。

艾比湖流域各个生态系统中的土壤均为盐渍沙质土壤,该流域的荒漠生态系统中,已形成多个以不同优势植物为建群种的植被群系,包括胡杨(Populus euphratiea)群落、梭梭(Haloxylon ammodendron)群落、多枝柽柳(Tamavix ramosisima)群落等植物群系(孔琼英等,2008)。

在干旱区生态系统中营养元素和水分的缺失与非均质化分布导致土壤理化性质变化很大,而地上植物群系格局的形成除与土壤理化因子有关外,是否还受到地下AM真菌群落结构的影响尚不得而知。目前针对胡杨根系AM真菌的研究较少,且仅采用孢子鉴定法对塔里木河中游胡杨根际AM真菌进行研究(Wang et al., 2010)。本研究以新疆艾比湖流域胡杨保护林中幼苗根际AM真菌为研究对象,分析胡杨幼苗根际AM真菌侵染情况,并利用分子生物学的方法鉴定其根系共生AM真菌菌群组成与其多样性,揭示以胡杨为建群种的植物区系内与其根系共生AM真菌群落组成,为今后荒漠生态系统中AM真菌对植物群落调节机制的研究提供参考,也为胡杨幼苗栽培过程中AM人工菌剂的开发提供理论基础。

1 材料与方法 1.1 试验材料

采样地点位于艾比湖国家自然湿地保护区内的胡杨保护林(83°34′54.9″E,44°38′40.5″N)。该地区为典型的中温带大陆性气候,日照时数约2 800 h,年均温6~8 ℃,月最高气温28 ℃,最低气温低于-17 ℃,年积温3 000~3 500 ℃。该区域降水稀少,蒸发强烈,常年多风,每年风速大于17 m·s-1的天数多达164天,最高瞬时风速可达55 m·s-1。胡杨保护林内土壤为含盐砂质土,保护林内还有梭梭、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites australis)、红砂(Reaumuria songarica)、艾比湖沙拐枣(Calligonum ebinuricum)、猪毛菜(Salsola collina)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、沙漠绢蒿(Seriphidium santolinum)、大白刺(Nitraria roborowskii)和露果猪毛菜(Salsola aperta)。选择间距50 m以上的7株胡杨幼苗(保护林中部3株,外围4株(编号为1hy-7hy),分别采集7株胡杨幼苗根组织,根组织直径小于0.3 cm,根组织与根围土壤(取样以胡杨幼苗为中心,半径为15 cm范围内的土壤作为根围土,深度5~30 cm)装入无菌聚丙烯折角袋中,此外在保护林内随机采集4个点的背景土(4个样点介于保护林中部和外围胡杨采样带间,编号为1~4),4 ℃保存,运回实验室后-80 ℃冻存备用。

1.2 试剂和仪器

ZR Soil Microbe DNA KitTM(Zymo Research Cor-poration,USA),LA Taq DNA聚合酶(TaKaRa Bio,Dalian),Hha I和Rsa I(Fermentas,USA),pCR2.1T vector(invitrogen,Shanghai),DNA凝胶回收试剂盒(Axygen,Hangzhou)、DNA Marker(Takara Bio,Dalian)、其他生化试剂均为国产分析纯。光学显微镜(Classica,麦克奥迪E221),体视显微镜(舜宇SZ-6745),PCR 扩增仪(Biometra,GER),电泳仪(北京六一),凝胶成像仪(UVP,USA)。

1.3 试验方法 1.3.1 土壤样本理化因子测定和分析

供试土壤理化性状指标测定采用常规方法进行测定(鲁如坤,2000)。采用SAS软件对土壤理化因子进行分析。

1.3.2 胡杨根围土壤中AM真菌孢子鉴定

取100 g自然风干土样,采用湿筛倾析—蔗糖离心法,分离胡杨幼苗根围土壤中AM真菌孢子(Ianson et al., 1986)。在体视镜下先观察孢子颜色、大小、连孢菌丝、孢子果等形态特征,进行初步分类。然后用移液枪吸取孢子置于载玻片上,加不同浮载剂进行压片观察。根据Schenck(1988)及国际AM真菌保藏中心(INVAM)(http://invam.caf.wvu.edu)的分类描述和图片,比对文献鉴定结果对分离的孢子进行种属鉴定。计算根围土壤中AM真菌孢子密度(spore density)以每克土样中含有的孢子数表示;相对多度(relative abundance,RA)指该采样点AM真菌某属或某种孢子数占总孢子数的比率,即RA=(该采样点AM真菌某属或某种孢子数/该采样点AM真菌总孢子数)×100%。

1.3.3 胡杨根系AM真菌侵染率观察与计算

胡杨根系内AM真菌侵染率按照Berch等(1982)方法测定。将洗净根段用10%的KOH溶液于92 ℃进行脱色至透明,后用2%的HCl溶液酸化5 min,洗净后用0.05%的酸性品红染液92 ℃染色20 min。每株胡杨幼苗样本在显微镜下检查50个0.5 cm长的根段,观察根系内AM真菌结构,如丛枝(vesicle)、泡囊(arbuscule)、菌丝圈(hyphal coils)和无隔菌丝(non-septate hyphae),同时计算AM真菌在胡杨幼苗根系的浸染率(为被AM真菌浸染的根系长度占所观察根系总长度的百分比)。

1.3.4 根组织总DNA的提取

7株胡杨根组织在0.1%的升汞中浸泡5 min,无菌水冲洗数次后用无菌滤纸吸干根组织表面水分。将根组织用液氮研磨至细粉状后,用ZR土壤基因组DNA提取试剂盒提取胡杨根组织总DNA,提取后电泳检测。

1.3.5 AM真菌核糖体RNA基因序列的PCR巢式扩增

利用Krüger等(2012)设计的AM真菌核糖体RNA基因序列的特异性引物组,以胡杨根组织总DNA为模板,对样本中AM真菌群落核糖体RNA基因序列进行扩增,该序列包含部分核糖体小亚基基因(the small subunit,SSU)250 bp;转录间隔区1(internal transcribed spacer1,ITS1)、5.8S rDNA、转录间隔区2(ITS2)(该部分475~520 bp)和核糖体大亚基基因(large subunit,LSU)800 bp的序列信息,大小为1,500 bp左右。第1轮反应条件为: 94 ℃ 5 min;94 ℃ 30 s,60 ℃ 30 s,72 ℃ 2 min,40个循环;72 ℃ 10 min;第2轮反应条件为: 94 ℃ 5 min;94 ℃ 30 s,63 ℃ 30 s,72 ℃ 2 min,30个循环;72 ℃ 10 min。第1轮扩增后,电泳检测,将PCR扩增产物稀释50倍后作为第2轮巢式PCR的模板。每轮扩增体系为25 μL,平行扩增3个重复,混合扩增产物进行凝胶回收,以避免单次PCR扩增的偏向性。

1.3.6 克隆文库构建

凝胶回收产物与pCR2.1T vector连接,转大肠杆菌DH感受态细胞,并进行蓝白斑筛选。随机挑取48个白斑进行培养,构建胡杨AM真菌核糖体RNA基因特征序列的克隆文库。

1.3.7 阳性克隆子筛选与RFLP分型

利用碱裂解法提取克隆文库质粒DNA,稀释50倍后作为模板,用T载体通用引物M13-47和M13-48对插入片段进行PCR扩增。反应条件为: 94 ℃ 5 min;94 ℃ 30 s,53 ℃ 30 s,72 ℃ 2 min,30个循环;72 ℃ 7 min。PCR扩增结果进行1%的琼脂糖凝胶电泳检测,筛选后将阳性克隆子PCR产物,用限制性内切酶Hha I 37 ℃过夜酶切,酶切产物用2.5%的琼脂糖凝胶电泳检测。Hha I酶切检测后,用Rsa I进行酶切复检,最后将不同RFLP条带类型所对应的克隆子送英骏公司进行测序,所得AM真菌核糖体特征序列提交至GenBank数据库。

1.3.8 系统发育分析与核酸序列收录号

根据测序结果,用Blast搜索程序从GenBank 公共数据库中调出相似性较高的相关AM菌株的基因序列,用CLUSTALX进行多序列比对(Thompson et al., 1997),用MEGA5.0(Molecular Evolutionary Genetics Analysis)软件采用邻接法(Neighbor-Joining)进行聚类分析及系统进化树构建(Saitou et al., 1987)。

2 结果与分析 2.1 艾比湖胡杨保护林土壤理化因子测定和分析

土壤理化因子测定结果如表 1所示,对土壤理化因子采用SAS软件进行相关性及差异性分析。结果表明,土壤中的氮、磷和硫含量跟有机质含量为高度的正相关,而钾、钙和钠的含量与有机质含量为负相关(表 2)。

表1 艾比湖流域胡杨背景土和根围土土壤理化性状指标 Tab.1 Soil properties indices of P.euphratica background and rhizosphere soil in Ebinur Lake Basin

表2 艾比湖流域胡杨背景土和根围土土壤理化性状指标相关性分析 Tab.2 Correlation analysis of soil properties indices of P.euphratica background and rhizosphere soil in Ebinur Lake Basin

刘东伟等(2009)研究表明,艾比湖干涸湖底可溶性盐的阳离子主要是Na+,Mg2+和Ca2+ 。从艾比湖胡杨保护林背景土和根围土理化因子分析可知,背景土和根围土之间表征土壤盐浓度的Na+,Mg2+和Ca2+浓度存在显著性差异,此外背景土和根围土中的有机质含量也存在差异,说明胡杨保护林中不同样点的盐浓度存在局部差异,而背景土中K+浓度分布较为均匀。

通过对背景土和根围土理化因子的差异性分析可知,胡杨根围土中盐离子浓度显著的低于背景土的盐浓度,这是由于胡杨的生长对水分的提升作用,可能对其根围土中的盐离子具有慢化的背离根系的拒盐作用。另一方面胡杨根围土中有机质、全氮、全磷和全硫的含量也高于背景土,这可能是植物凋落物被根围微生物分解所导致(Standing et al., 2003)。

2.2 胡杨幼苗根围土壤中AM真菌群落组成

试验共从艾比湖流域胡杨保护林中的7株胡杨幼苗根围土中分离出AM真菌3属8种(图 1),其中球囊霉属(Glomus)4种: 道氏球囊霉(G. dominikii)、粘质球囊霉(G. viscosum)、网状球囊菌(G. reticulatum)、黑球囊霉(G. melanosporum);无梗囊霉属(Acaulospora)3种: 毛氏无梗囊霉(A. morrowae)、凹坑无梗囊霉(A. excavata)、波状无梗囊霉(A.undulata);巨孢囊霉属(Scutellospora)1种: 红色盾巨孢囊霉(Scu. erythropa)。

图1 AM真菌孢子形态(×400) Fig.1 Photos of AM fungal spore(×400) A:道氏球囊霉G.dominikii;B:粘质球囊霉G.viscosum;C:网状球囊菌G.reticulatum;D:黑球囊霉G.melanosporum;E:毛氏无梗囊霉A.morrowae;F:凹坑无梗囊霉A.excavata;G:波状无柄囊霉A.undulata;H:红色盾巨孢囊霉Scu.erythropa.

7株胡杨幼苗根围土中AM真菌孢子平均为35个·g-1,各种AM真菌孢子相对多度为表 3所示。其中球囊霉属AM真菌孢子占到50%,无梗囊霉属为44%,该2属AM真菌为胡杨幼苗根围土中主要AM真菌种类。

表3 胡杨保护林内胡杨幼苗根围土中各种AM真菌孢子相对多度 Tab.3 The relative abundance of AM fungal in P.euphratica rhizosphere soil

此外胡杨根系AM真菌侵染结构如表 4所示,丛枝、泡囊、菌丝圈和无隔菌丝结构均存在,其中无隔菌丝所占比例最多,AM真菌侵染率经计算为90.5%,这表明AM真菌对胡杨根系具有很高的侵染率,并且在其在幼苗期就已达到较高的侵染率。

表4 AM真菌结构和侵染率 Tab.4 AM fungi common structure and infection rate
2.3 AM真菌核糖体RNA基因特征序列的RFLP分析

采用T载体上通用引物对胡杨根际AM真菌核糖体RNA特征序列的克隆文库进行PCR筛选,共有2个假阳性。对克隆文库进行RFLP分析,将PCR产物用限制性内切酶Hha I酶切,但部分PCR产物并不能被酶切。随后将未被Hha I酶切的PCR产物用Rsa I酶切,2次限制性内切酶检测共检测出13个不同的RFLP带型。

2.4 同源性分析

将不同RFLP条带类型所对应的克隆子送英骏公司进行测序,所得AM真菌核糖体RNA基因特征序列提交至GenBank数据库,得13个新的AM真菌分类单元,Genbank登录号为: KJ209699-KJ209711。将获得的AM核糖体特征序列在Genbank中进行Blast同源性比对,下载相似性最高或相关的序列信息作为标准菌株,胡杨根际AM真菌核糖体序列同源分析结果如表 5所示。

表5 艾比湖流域胡杨根际共生AM真菌核糖体RNA基因特征序列分析结果 Tab.5 Phylogenetic affiliations of AMF SSU-ITS-LSU fragments from P.euphratica in Ebinur Lake Basin
2.5 系统发育分析

根据AM真菌核糖体RNA基因特征序列测序结果,用Blast搜索程序从GenBank公共数据库中调出相似性最高的序列信息,并用MEGA5.0软件构建系统进化树,如图 2所示。经过聚类分析和Blast同源比对可以得到,HY-20,HY-21与HY-40,HY-9,HY-1相似性均小于93%(Yang et al., 2013),因此推测利用分子生态学方法从胡杨根际分离获得的AM真菌分为2个类群。2个类群AM真菌都属于Rhizophagus属,其中1个类群均为R.irregularis,另1个类群为非培养研究获得的Rhizophagus的AM真菌。图 2 新疆艾比湖流域胡杨林根际AM真菌核糖体RNA特征序列系统发育树 Fig 2 Phylogenetic tree based on AMF SSU-ITS-LSU fragment from P.euphratica in Ebinur Lake Basin

图2 新疆艾比湖流域胡杨林根际AM 真菌核糖体RNA 特征序列系统发育树 Fig.2 Phylogenetic tree based on AMF SSU-ITS-LSU fragment from P. euphratica in Ebinur Lake Basin
3 讨论 3.1 AM真菌与胡杨幼菌共生对其根围土壤理化因子的影响

本研究鉴定确有AM真菌与胡杨共生,已有研究证明AM真菌与植物共生后形成的根外菌丝具有水力提升作用(Hart et al., 2003),而荒漠区胡杨为了维持其正常生长对地下水具有普遍的提升作用(木巴热克·阿尤普等,2012郝兴明等,2009),胡杨幼苗根系AM真菌形成的菌丝对于水力提升具有辅助作用有待进一步研究。

胡杨幼苗根围土中有机质、全氮、全磷和全硫的含量高于背景土,而相关性分析表明土壤中的氮、磷和硫含量跟有机质含量为高度的正相关。以往的研究对这一结果的产生有2种解释: 一是由于植物凋落物被根围微生物分解所导致;二是荒漠植物能对土壤中的氮、磷、钾等营养物质进行富集,在其冠下形成营养富集区,根围土中营养物质浓度高于背景土壤(Shlesinger et al., 1998)。而本试验胡杨幼苗由于冠幅太小,其根下凋落物难以固定,因而凋落物的微生物降解作用就很小。此外有研究表明,AM真菌与植物根系共生之后可以改变营养物质在植物群落间的分配及营养物质的利用效率。AM真菌可以显著提高宿主植物对磷的利用效率。除此之外,AM真菌的存在也可以显著降低土壤中磷的流失,当有AM真菌存在时土壤中速效磷的淋洗显著低于没有AM真菌存在的土壤(Van et al., 2010)。由于胡杨是深根系植物,为了更好的采集胡杨根组织,试验选择的是幼龄胡杨植株。幼龄胡杨根系并不是很发达,根量主要集中在80~100 cm的土层中(杨丽等,2006),而试验所采集的土壤为根围5~30 cm表层土,因此可以推断胡杨根系共生的AM真菌对于营养物质的汇集可能具有一定的作用。

在艾比湖流域土壤理化因子是植被群落分布格局形成的主要原因,其表现在土壤类型、结构、盐分、养分以及局部水分条件的改变所引起的植物建群种和优势种的变化(钱亦兵等,2003)。可见与胡杨共生的AM真菌可以通过根外菌丝形成的网络改变养分在物种间的分配率,以这种方式影响不同物种在群落内的竞争能力,并最终影响以胡杨为建群种的植物群落的形成。

3.2 胡杨幼苗根围土壤AM真菌的孢子鉴定

本研究利用孢子鉴定的方法从艾比湖胡杨幼苗根围土壤中鉴定出AM真菌共3属8种,为球囊霉属4种,无梗囊霉属3种,盾巨孢囊霉属1种。而王幼珊等(2010)采用孢子鉴定法对塔里木河中游和昌吉老龙河下游采集胡杨根围土壤中AM真菌进行研究,结果显示AM真菌优势种为缩球囊霉(Glomus constrictum)、大果球囊霉(G. macrocarpum)、沙荒球囊霉(G.deserticola)、透光球囊霉(G.diaphanum)和象牙白球囊霉(G.eburneum),该结果与本研究艾比湖胡杨幼苗根围土中AM真菌有明显的差异。此外杨玉海等(2012)以塔里木河下游处于干旱胁迫下的天然胡杨幼苗为研究对象,采用分子方法对其根际共生AM真菌25S rDNA D1/D2区序列进行分析,试验鉴定出与塔河下游胡杨幼苗共生的AM真菌为Glomus mosseae。而本研究通过比对所得与胡杨幼苗共生的AM真菌为Rhizophagus属的2个不同种,与杨玉海等(2012)研究结果不同。从以往研究结果对比得出,在不同研究地点与胡杨共生的AM种类会因为土壤理化因子的不同而有显著的差异。

本研究利用孢子鉴定的方法与利用分子鉴定的方法得出的AM真菌种类结果截然不同。推测原因可能是在胡杨保护林中还存在其他植物种类,经调查有梭梭、柽柳、芦苇、红砂、艾比湖沙拐枣、猪毛菜、骆驼刺、沙漠绢蒿、大白刺和露果猪毛菜,可能是由于这些植物的外生菌丝产生的孢子。黄土高原人工柠条林根围土壤中的高丰度AM真菌孢子却未与柠条根系共生(Liu et al., 2009)。据此推测采用孢子鉴定法会高估共生AM真菌种类。因此,笔者认为今后在研究AM真菌多样性时,也应该对分离的单孢子进行分子鉴定,借此校正AM真菌孢子鉴定方法的缺陷。

3.3 胡杨幼苗根际发生AM真菌的分子鉴定

本实验鉴定的与胡杨幼苗共生的Rhizophagus属中多个种的AM真菌原属Glomus属,采用分子鉴定的方法将多个AM真菌的种从Glomus分类进入Rhizophagus(Schüßler et al., 2010)。本研究从艾比湖流域胡杨幼苗根际中鉴定Rhizophagus irregularis就原属于GlomusRhizophagus irregularis DAOM-197198菌株于2013年完成全基因组测序,该菌株基因组中缺少离体生长所必须的基因,但包含了辅助植物进行营养吸收和代谢过程的基因(Tisserant et al., 2013)。该种AM真菌与艾比湖流域盐渍沙质土上生长的胡杨幼苗共生后,可以协助胡杨幼苗进行营养物质的吸收,这对提高胡杨适应逆境胁迫非常有益。在艾比湖流域的胡杨保护林中的胡杨幼苗根际只鉴定出1个属的AM真菌,同种AM真菌形成的地下菌丝网络不会发生拮抗作用,可使胡杨株间的营养竞争趋于缓和,保证了在该植物区系内胡杨成为优势物种,从而形成以胡杨为建群种的植物区系。

4 结论

1)土壤样品理化因子的测定分析结果得出,背景土和根围土之间Na+,Mg2+和Ca2+浓度存在显著性差异,而K+浓度差异不显著,此外胡杨根围土中有机质、全氮、全磷和全硫的含量也高于背景土。相关性分析表明,土壤中的氮、磷和硫含量跟有机质含量为高度的正相关,而钾、钙和钠的含量与有机质含量为负相关。

2)本研究利用孢子鉴定的方法从艾比湖胡杨幼苗根围土壤中鉴定出AM真菌3属8种,为球囊霉属4种,无梗囊霉属3种,盾巨孢囊霉属1种。胡杨幼苗根围土中AM真菌孢子平均为35个·g-1,其中球囊霉属AM真菌孢子占到50%,无梗囊霉属为44%,该2属AM真菌为胡杨幼苗根围土中主要AM真菌种类。胡杨根系AM真菌侵染结构检测结果表明,丛枝、泡囊、菌丝圈和无隔菌丝结构均有存在,其中无隔菌丝所占比例最多,AM真菌侵染率为90.5%。

3)利用分子生态学方法从胡杨根际分离获得的AM真菌通过比对分析分为2个类群,2个类群AM真菌均属于Rhizophagus属,其中1个类群为R.irregularis,另1个类群为非培养研究获得的Rhizophagus的AM真菌。

本研究揭示了艾比湖流域胡杨保护林内胡杨幼苗根际共生AM真菌的种类,并与以往研究结果进行比较,比较结果得出AM真菌种类会随着植物生长环境的不同而有很大的差异。此外研究揭示了艾比湖流域内以胡杨为建群种的植物区系内,其根系AM真菌种类单一,以保证建群种植物之间营养竞争趋于缓和,再次证明AM真菌具有调节地上植物群落的生态学功能。那么该区系内其它植物AM真菌共生情况,以及其他地区以胡杨为建群种的植物区系中与胡杨共生的AM真菌是否有同样的结果等一系列问题都有待于深入研究。

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