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西双版纳热带雨林植物根内真菌多样性研究

张兴涛  
【摘要】: 西双版纳热带雨林处于热带的北缘(北纬21°08'-22°36',东经99°56'-101°50'),是热带植被向亚热带植被过渡的一类特殊植被类型,是中国生物多样性最丰富的地区,世界上公认的生物多样性中心。目前对西双版纳热带雨林动、植物的多样性已有很好的了解,而对这一地区真菌的多样性,特别是与植物关系紧密的植物内生真菌的多样性和资源了解甚少。本研究以西双版纳热带雨林2种生境——原始林和次生林为研究对象,首先对两种生境中深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophyte,DSE)和丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)在植物根系上的定殖情况进行了调查,并从相应的植物根内分离鉴定一批DSE菌株;然后,从两种生境中各选取两种代表植物,对其根内生真菌的物种多样性进行了分子生物学研究。研究取得的主要结果和结论如下: 1.用碱解离、酸性品红染色法分别对西双版纳热带雨林原始林和次生林植物根内的AMF和DSE定殖特征进行了研究。研究结果表明,在所调查的47科70种原始林植物中,58种(83%)植物形成典型的AM结构,不能确定的有7种(10%),5种(7%)无AMF定殖;56种(80%)植物具有典型的DSE结构,不能确定的有12种(17%),2种(3%)无DSE定殖。在所调查的28科46种次生林植物中,45种(98%)形成典型的AM结构,不能确定的有1种(2%);35种(76%)形成典型的DSE结构,不能确定的有9种(20%),2种(4%)无DSE定殖。原始林和次生林中分别有69%和74%的植物根内同时有AMF和DSE的定殖。t-检验表明AMF和DSE在原始林和次生林之间的定殖均无显著性差异。相关性分析表明,无论是原始林还是次生林植物根内AMF的定殖可以显著促进DSE的定殖,反之亦然,提示着DSE可能和AMF一样在热带雨林这一特殊生态环境下发挥着重要的生态学功能。 2.从原始林12种植物根内分离得到DSE菌株16株,次生林13种植物根内分离得到DSE菌株45株,这些菌株分属于子囊菌中的5个目。原始林和次生林分离的菌株没有各自的特异性。Herpotrichiellaceae中的真菌在次生林中广泛存在,是次生林的优势类群。 3.以原始林和次生林中各2种代表植物(原始林为羽萼和勐仑翅子树;次生林为金锦香和宽管花)为研究对象,通过nested PCR技术构建了这些植物根中真菌ITS区基因文库,并对这些文库中的1945个克隆分别用Alu I、HInf I、Msp I三种限制性内切酶进行RFLP分析,从中选择595个克隆进行测序。除去嵌合序列和重复序列后,共获得509条真菌ITS序列。4种植物中的已知地位序列分布于4个亚门(接合菌亚门、半知菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门)的17个目中,这表明定殖于热带雨林植物根系上的真菌具有很高的多样性。 从目的分类水平上看,原始林和次生林差异不大,样本与样本之间在目的水平上所涵盖的分类单元差异也不大,但是克隆数分布有较大差异。毛霉目、马勃目仅在次生林中出现,毛霉目在金锦香中只有1个克隆,马勃目仅有的1个克隆出现在宽管花中,内孢霉目仅在原始林2种植物的3个文库中出现且在羽萼中只有1个克隆。在每个文库中子囊菌和担子菌所占的克隆比例达到70%以上,其中子囊菌中的球壳目在所有的文库中都有分布,克隆比例从4.96%到77.97%不等,且在9个文库中所占的比例最高,说明球壳目与植物根的关系比较密切;座囊菌目在15个文库中都有分布,克隆比例从2.46%到58.97%不等,其中在宽管花的两个文库中占有最高的比例,分别达到58.97%和40.48%,担子菌中的伞菌目和银耳目都在4种植物的13个文库中有分布,比例分别从0.85%到59.84%和0.82%到25.00%不等,伞菌目在不同植物的7个文库中所占的比例都达到20%以上,银耳目在勐仑翅子树的一个文库中占到最高比例25.00%。球囊霉目在四种植物的10个文库中都有分布,所占的比例最高只有9.09%,在4个文库中都仅有1个克隆。球壳孢目在金锦香的4个文库中没有出现,隐球酵母目在勐仑翅子树的4个文库中没有出现,木耳目在金锦香的4个文库中没有出现。非褶菌目和锈菌目分别在原始林的羽萼和勐仑翅子树的文库中有分布,而在次生林中这2个目仅在宽管花的文库中出现而金锦香的文库中没有。上述研究结果表明,子囊菌和担子菌是定殖于4种代表植物根系上的优势菌,在目一级的分类单元水平上,球壳目,座囊菌目,伞菌目,银耳目和球囊霉目是定殖在四种植物根系上的常见类群。


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