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四子王旗五种植物根际土壤真菌与根系共生真菌的研究

刘瑞霞  
【摘要】:四子王旗位于我国生态环境和地区经济的重要分界线上,属于东西部农牧业的过渡地带,是遏制荒漠化向中东部农耕区扩展的生态屏障,同时也是西部牧区的重要水源涵养带和畜产品供给地。其荒漠生态系统在整个内蒙古具有一定的典型性和代表性。冷蒿(Artemisia frigida)、短花针茅(Stipa breviflora)、红砂(Reumuria songarica)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和白刺(Nitraria tangutorum)是四子王旗从南到北具有代表性的植物,有耐旱抗寒、抗逆性强、根系发达等生理特性,还有防风固沙等生态效应,在四子王旗草原生态系统中扮演着重要角色。土壤真菌多样性及其群落结构组成都对荒漠生态系统的平衡起着重要的作用,部分真菌与植物的共生已成为植物适应极端生境中非生物胁迫的关键策略之一。深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes,DSE)和AM(Arbuscular mycorrhiza)真菌可定殖于植物根部,促进植物对土壤水分和矿质营养的吸收。本试验于2019年8月在四子王旗从南到北采集五种目标植物,短花针茅、冷蒿、红砂、碱蓬和白刺。采集五种植物根际土壤样品和根样,通过高通量测序方法与形态鉴定法研究AM真菌和DSE物种多样性,同时对其促生效果进行验证,以便发掘AM真菌和DSE种质资源,为维持四子王旗草原生态健康发展提供依据。主要试验结果如下:1.经Illumina MiSeq测序可知,五种植物根际土壤真菌共有9门39纲93目239科513属,根际AM真菌共有1门3纲4目6科7属,根际DSE共有1门3纲8目19科35属。冷蒿和碱蓬根际土壤真菌优势属为Alternaria,短花针茅根际土壤真菌优势属为Trichothecium,白刺和红砂根际土壤真菌优势属为Aspergillus。五种植物根际AM真菌优势属均为Glomus。短花针茅、白刺和冷蒿根际DSE优势属为Aporospora,红砂和碱蓬根际DSE优势属为Pleosporales。2.NMDS分析可知,碱蓬、红砂和白刺根际土壤真菌与AMF物种组成差异显著,冷蒿和短花针茅根际土壤真菌与AMF物种组成差异不显著;五种植物根际DSE物种组成差异也不显著。相关性热图分析表明,五种植物根际土壤真菌、AMF和DSE物种都与p H、酸性磷酸酶和总钾显著相关。3.利用曲利苯蓝染色剂对五种植物根系进行染色可知,五种植物均能被AMF和DSE侵染,并形成以菌丝为主的共生结构。五种植物总侵染率为20.13%~95.67%,泡囊侵染率最高为54.13%(短花针茅),最低为0.94%(红砂);AMF菌丝侵染率最高为95.66%(短花针茅),最低为12.69%(白刺);DSE菌丝侵染率最高为63.83%(短花针茅),最低为0.18%(碱蓬);微菌核侵染率最高为17.07%,最低为0.24%。4.利用湿筛倾析与形态鉴定法分离鉴定出AM真菌4属12种,Glomus属6种,Acaulospora属4种,Diversispora和Claroideoglomus属各1种。分离到的12种AM真菌分别为Acaulospora mellea,Glomus melanosporum,Acaulospora scr obiculat,Glomus caledonium,Glomus diaphanum,Glomus fragarioides,Glo mus clarum,Acaulospora laevis,Acaulospora bireticulata,Diversispora spurcu m,Claroideoglomus etunicatum,Glomus reticulatum,其中Glomus melanosporu m、Glomus clarum和Glomus reticulatum是五种植物根际分离频率较高的AMF。5.利用传统的真菌分离培养法分离培养五种植物根系DSE,共获得163株DSE,经鉴定分属于8个属,分别是Phialophora、Pleosporales、Darkidea、Paraphoma、Bipolaris、Curvularia、Chaetomium和Alternaria,其中Pleosporales sp.是冷蒿和短花针茅中分离频率较高的DSE。6.选取筛选出来的优势AMF和DSE以及促生细菌以单一接种和混合接种的方式接种到单一种植或混合种植的黑麦草和紫花苜蓿中。结果显示,AMF、DSE和促生细菌均能促进黑麦草和紫花苜蓿的生长,而且黑麦草与紫花苜蓿混和种植时生长效果优于单一种植的生长效果,且在混合接种DSE和AMF时的促生效果较好,黑麦草苗高、地径、一级侧根、叶片数、地上干重和地下干重分别比CK高出47.35%、8.74%、20.00%、60.00%、64.00%、31.58%;紫花苜蓿苗高、地径、一级侧根、叶片数、地上干重和地下干重分别比CK高出15.34%、0.77%、81.25%、40.00%、14.06%、45.45%。


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