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丛枝菌根真菌种间及与解磷细菌间的生物互作促进玉米磷吸收的机制

石宁  
【摘要】:在植物-AM真菌-细菌三位一体的生态系统中,不同微生物间的相互作用对土壤磷的活化和植物P养分的改善发挥着重要作用,但是其互作机理和生态功能还不清楚。本论文利用室内盆栽模拟试验和田间试验,以不同种群AM真菌之间的相互作用及真菌与解磷细菌之间的互作为切入点,利用隔网分室微环境培养体系、Real time-qPCR、T-RFLP、13C-DNA-SIP和高通量测序(454测序平台和Illumina MiSeq测序平台)等微生物分子生态学方法和技术,分别从生理和分子水平上研究AM真菌种间互作及其与解磷细菌互作加速土壤有机磷矿化和促进玉米P吸收的机制,得到以下主要结果:1.当三种AM真菌Rhizophagus intraradices、Funneliformis mosseae和Gigaspora margarita,共存于同一根系统中时,R. intraradices在群落中属于优势的真菌种群,对玉米生长和磷吸收的贡献发挥主要作用,F. mosseae在群落中属于非优势的真菌种群,Gig. margarita优势地位居于其它两种真菌之间。群落中,真菌R. intraradices对F. mosseae的竞争最强烈,Gig. margarita对F.mosseae的竞争最弱,真菌R. intraradices对Gig. margarita的竞争居于中间,但是真菌G姆margarita的竞争强度会随着玉米生育时期的推进而逐渐增强。2.干旱胁迫影响AM真菌之间的相互作用。真菌群落中,优势真菌R. intraradices占据主导地位,对宿主生长和磷吸收的主要贡献不受干旱的影响。干旱导致真菌R. intraradices和F. mosseae之间的竞争更加激烈,但是F. mosseae和Gig. margarita之间的互作关系会从竞争逐渐转向协同。3.宿主植物种类显著改变菌丝上定殖的细菌以及具有碱性磷酸酶(ALP)基因的细菌群落结构,AM真菌与这些细菌的互作加速了土壤有机磷的矿化,玉米菌丝际的互作效应比大豆菌丝际更为强烈。在玉米和大豆生长105天时,土壤中AM真菌的类群主要是Funneliformis属和Rhizophagus属;宿主种类和土壤有机磷浓度显著改变菌丝上定殖的细菌群落结构;菌丝上定殖的具有碱性磷酸酶(ALP)基因的细菌群落结构受宿主种类的影响,但不受有机磷浓度的影响,当宿主为玉米时这些具有ALP基因的细菌类群主要包括黄单胞菌属(Xanthomonas)和戴尔福特菌属(Delftia),而当宿主为大豆时的主要类群包括黄单胞菌属(.Xanthomonas)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium)。4.通过细菌回接试验和13C-DNA-SIP发现,回接的解磷细菌能够定殖在R. intraradices的菌丝上,菌丝表面的细菌群落和菌丝际土壤中的细菌群落存在差异。


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