兰科植物生长形式与菌根真菌区系组成的相关性研究

摘要

兰科植物(Orchidaceae)是典型的菌根植物，自然条件下其种子的成功萌发和生长的早期阶段对菌根真菌有绝对的依赖性，在有些成年兰科植物中菌根真菌仍起着重要的作用。众所周知，兰科植物具有不同的生长形式（地生、附生和石生），然而关于这种格局产生的原因却一直鲜有报道，是否附生是植物为脱离土壤的进化？抑或是植物在基因遗传上的选择？还是其共生者菌根真菌的区系组成影响了这种生长形式的选择？这些问题都还尚未有明确答案。鉴于兰科植物天然的菌根共生关系，本文以云南省西双版纳国家级自然保护区为研究区域，以生长在该地区的三种不同生长形式的兰科植物为研究对象，采用生态学分析方法，以期从菌根真菌的角度为解释这种自然现象提供理论参考，与此同时，这种共生的生态学研究，为进一步揭开兰科植物-菌根真菌的互作机制奠定基础，更有助于兰科植物的物种保护和野生种群的生态恢复。主要研究内容及结果如下:
　　1)通过分子生物学手段，对兰科植物根内菌根真菌的核糖体基因内转录间隔区序列(rDNA-ITS)采用PCR扩增、克隆、测序、构建克隆文库的方法，共研究了兰科29属44种植物的菌根真菌多样性，共得到87个真菌可操作分类单元(OTUs)，其中“丝核菌Rhizoctonia”类真菌共有53个OTUs:胶膜菌科Tulasnellaceae真菌共有39个OTUs，占全部发现菌根真菌的80.4％，为优势类群;角担菌科Ceratobasidiaceae真菌共11个OTUs，占全部菌根真菌的4.8％;蜡壳耳科Sebacinaceae真菌共3个OTUs，占全部菌根真菌的2.1％;
　　2)对三种生长形式兰科植物的菌根分别研究，分析菌根真菌种类和多样性指数，发现附生＞地生＞石生，三种生长形式存在多样性差异;分析OTU丰富度，9属13种地生兰中发现25个OTUs，16属25种附生兰中发现50个OTUs，10属14种石生兰中发现24个OTUs，三种生长形式在OTU数量上无显著性差异;
　　3)利用ANOVA、PERMANOVA、PCoA等多种统计分析方法，分析生长形式作为唯一环境因子时不同生长形式兰科植物的菌根真菌区系差异，发现生长形式能显著地影响兰科植物菌根真菌的区系组成(p＜0.05);
　　4)胶膜菌科真菌在三种生长形式兰科植物的菌根中均占优势，从进化角度分析其在地生、附生和石生兰科植物之间的差异，发现附生与石生、石生与地生、地生与附生之间均表现显著性差异;
　　5)构建兰科植物-菌根真菌互作网络结构，分别对地生、附生和石生兰科植物的整体网络结构和亚网络结构进行嵌套性分析，发现整体网络结构和附生兰-菌根真菌网络具有显著嵌套性(p＜0.05)，而其他两种没有发现显著性的嵌套性。

目录

声明

摘要

引言

第一章 兰科菌根生态学研究进展

(一)兰科菌根简介

(二)形成兰科菌根的真菌类群

(三)影响兰科菌根真菌区系组成的生态因素

(四)菌根真菌与兰科植物生态适应的相关性

(五)兰科菌根生态功能及应用的研究

(六)兰科菌根分子生态学研究方法

(七)兰科菌根生态学研究展望

第二章 不同生长形式兰科植物的菌根真菌多样性研究

第一节 地生兰的菌根真菌多样性研究

第二节 附生兰的菌根真菌多样性研究

第三节 石生兰的菌根真菌多样性研究

第三章 不同生长形式兰科植物与菌根真菌区系组成相关性研究

(一)材料与方法

(二)不同生长形式兰科植物的菌根真菌

(三)不同生长形式兰科植物的菌根真菌多样性

(四)不同生长形式兰科植物的菌根真菌区系组成

(五)不同生长形式兰科植物的菌根网络结构

(六)相关性分析

主要结论

参考文献

作者简介

致谢