三种荒漠植物AM真菌群落结构和物种多样性研究

摘要

AM（Arbuscular mycorrhizal）真菌是自然生态系统中根际微生物群落的重要组成部分，在恢复和重建退化生态系统植被，维持生态系统功能和植物多样性方面发挥重要作用。羊柴（Hedysarum laeve）、油蒿（Artemisia ordosica）、沙鞭（Psammochloa villosa）是毛乌素沙地荒漠植物群落的优势种，抗旱性强，有防风固沙和生态修复功能。本研究于2015、2016年7月在毛乌素沙地西北缘鄂尔多斯地区，采集油蒿、沙鞭、羊柴根围0–50cm土样，结合形态学与高通量测序，阐明植物、土壤深度和土壤因子对AM真菌群落结构和物种多样性的影响。为充分利用AM真菌资源，促进荒漠植物生长和植被恢复提供依据。主要试验结果如下：
　　1.共分离鉴定 AM真菌11属47种，其中球囊霉属(Glomus)18种，无梗囊霉属(Acaulospora)11种，根内囊霉属(Rhizophagus)4种，盾巨孢囊霉属(Scutellospora)3种，管柄囊霉属(Funneliformis)3种，巨孢囊霉属(Gigaspora)2种，近明囊霉属(Claroideoglomus)2种，Ambispora1种，多孢囊霉属(Diversispora)1种，硬囊霉属（Sclerocystis）1种，Racocetra1种。AM真菌群落构成在不同植物和土层间差异显著， Glomus，Acaulospora，Scutellospora为共有优势属。Diversispora，Gigaspora，Sclerocystis， Racocetra等为稀有属仅分布在浅土层。羊柴根围共分离 AM真菌45种，油蒿分离42种，沙鞭分离39种。A. bireticulata，A. excauata，A. lavis，G. convolutum，G. melanosporum， F. geosporum，Scu. nigra等分布广泛。Gigaspora decipiens，G. pansihalos，G. sp1，Ambispora gerdemannii，Rh. diaphanus，Glomus dimorphicum，G. multicaule，G. pustulatum，Rh. Intraradices，Sclerocystis sp.等为偶见种或稀有种。
　　2. A. bireticulata，A. dilatata，G. convolutum，Scu. nigra较农田等生态系统，孢子直径明显变小，孢子表面有深浅不一、分布不均的凹坑和划痕。A. bireticulata孢子在沙鞭根围呈灰色，其他植物根围为暗黄色。
　　3.油蒿、羊柴根围AM真菌孢子密度、种丰度、香农维纳指数显著高于沙鞭；3个指标随土层加深而降低。孢子密度、种丰度与土壤全磷正相关，与pH负相关。综合分析可知，植物种类和土壤深度能直接显著影响AM真菌群落结构。
　　4.高通量测序分析得到AM真菌OTUs73个，共130298条序列，通过Blast比对，分为4科9属。11个AM真菌OTUs鉴定到种，其中，Diversispora aurantia，Entrophospora nevadensis，Otospora bareae，Septoglomus furcatum，Paraglomus occultum等未在形态学观察中分离鉴定。种丰度、Simpson指数、Chao1指数、ACE指数油蒿与羊柴较为接近，显著大于沙鞭，羊柴AM真菌系统发育多样性指数高于油蒿，并显著高于沙鞭。
　　5. NMDS分析可知，植物种类显著影响AM真菌群落结构。AM真菌种丰度、Simpson指数、Chao1指数、ACE指数与植物种类极显著相关；SEM模型分析可知，植物种类、土壤碳氮比及土壤湿度是影响AM真菌群落的主要因子。

目录

第1章 文献综述

1.1 AM真菌

1.1.1 AM真菌研究现状

1.1.2 AM真菌分类地位

1.1.3 AM 真菌生态功能

1.2 三种目标荒漠植物

1.3 采样地概况

1.4.1 研究背景

1.4.2 技术路线

第2章 三种荒漠植物AM 真菌群落结构形态学研究

2.1.1 样品采集

2.1.2 AM真菌孢子分离与鉴定

2.1.3 AM真菌多样性指标

2.1.4 土壤理化性质测定

2.1.5 数据处理

2.2 结果与分析

2.2.1 AM真菌种质资源

2.2.2 AM真菌主要形态特征

2.2.3 AM真菌多样性与土壤因子分析

2.2.4 AM真菌群落差异与相关性分析

2.3 讨论

2.3.1 不同植物对AM真菌群落结构的影响

2.3.2 不同土壤深度对AM真菌群落结构的影响

2.3.3 土壤因子对AM真菌群落结构的影响

第3章 三种荒漠植物AM 真菌高通量测序

3.1 材料与方法

3.1.1 样品采集与处理

3.1.2 样品总DNA提取与PCR扩增

3.1.3 文库构建与测序

3.1.4 序列比对与统计分析

3.2 结果与分析

3.2.1 土壤总DNA提取与PCR检测

3.2.2 序列数据统计分析、稀释曲线及物种注释

3.2.3 AM真菌群落分析

3.3 讨论

3.3.1 AM真菌群落分析

3.3.2 植物种类及土壤深度对AM真菌群落的影响

3.3.3 土壤因子对AM真菌群落的影响

第4章 结论

4.1 主要结论

4.2 创新点

4.3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果