梵凈山4種林型的土壤叢枝菌根真菌多樣性1)

袁騰 陶光耀 江龍

(貴州大學(xué)，貴陽(yáng)，550025)

在自然界中80%維管植物可與叢枝菌根(AM)真菌形成菌根，可改善宿主植物根系表面積以及根系礦質(zhì)元素(尤其是磷)的吸收[1]，有助于提高宿主植物的抗性[2]。在長(zhǎng)期演替形成的自然生態(tài)林地中，叢枝菌根真菌是林地生態(tài)形成的重要調(diào)節(jié)因子，菌根真菌群落變異影響著植物群落，其種類和數(shù)量，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用。Van der Heijden et al.[3]研究指出，自然生態(tài)系統(tǒng)中AM真菌的多樣性決定著植物的生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)的變化以及植物的生產(chǎn)力。趙文靜等[4]對(duì)額爾古納6種林型土壤真菌群落結(jié)構(gòu)多樣性研究指出，森林土壤真菌區(qū)系與林型密切相關(guān)，林型相似則土壤真菌種類越接近。所以研究自然生態(tài)系統(tǒng)中不同林型AM真菌多樣性具有重要意義。

梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于貴州省銅仁市，最高海拔2 572 m，是武陵山系主峰。自然植被為亞熱帶常綠闊葉林，保護(hù)區(qū)內(nèi)植物種類約2 000余種，有著地球上同緯度保存最完好最典型的原始森林和世界上少有的亞熱帶原生生態(tài)系統(tǒng)。梵凈山AM真菌資源豐富，但目前尚未見有關(guān)AM真菌資源研究報(bào)告。本研究對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)4種林型AM真菌多樣性進(jìn)行了調(diào)查，以期為研究梵凈山植物群落與AM真菌群落間相互關(guān)系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

2017年7月從梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)毛竹(Phyllostachysedulis)林、柳杉(Cryptomeriajaponica)林、山茶(Camelliajaponica)林和箭竹(Fargesiaspathacea)林中采集13份根際土壤。取樣時(shí)，避開雜草，去除表面2 cm厚的土壤，采集距地表5～20 cm的土層根際土壤2.0 kg，混勻，裝入無(wú)菌塑料袋，自然風(fēng)干7 d，于冰箱中4 ℃保存，3個(gè)月內(nèi)處理。

1.2 AM真菌孢子的分離和形態(tài)鑒定

采用濕篩傾析-蔗糖離心法[5]分離AM真菌孢子。稱取50 g土樣加入500 mL燒杯中，加入適量蒸餾水浸泡20～30 min；待土樣泡散開，攪拌過(guò)3層分樣篩(分樣篩孔徑自上而下依次為0.900、0.250、0.055 mm)；自來(lái)水輕微沖洗至流下的水清澈為止；用蒸餾水將留在0.250 mm和0.055 mm層篩的物質(zhì)洗至小燒杯后分裝進(jìn)50 mL離心管，3 000 r/min離心3 min，取沉淀加入60%蔗糖溶液，1 500 r/min離心1.5 min；取上清液于0.055 mm篩上過(guò)濾，自來(lái)水沖洗除去蔗糖后，用生理鹽水收集于培養(yǎng)皿中備用[6]。

將收集于培養(yǎng)皿中的AM真菌孢子置于體視顯微鏡下(Olympus SZX16)，根據(jù)孢子的形狀、顏色、連孢菌絲、大小初步分類統(tǒng)計(jì)；吸取AM真菌孢子置于生物顯微鏡(Olympus BX53)和攝影系統(tǒng)(Olympus DP70)下記錄孢子形狀、顏色、大小，孢壁的構(gòu)造、層次、顏色、厚度，孢子表面紋飾、附著物、內(nèi)含物；Melzer’s試劑和棉藍(lán)試劑反應(yīng)等特征。

根據(jù)Schnck和Perez編著的《VA菌根真菌鑒定手冊(cè)》[7]、國(guó)際AM真菌保藏中心(http://fungi.invam.wvu.edu/)、國(guó)際AM分類系統(tǒng)(http://www.amf-phylogeny.com/)提供的文獻(xiàn)、貴州大學(xué)植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室AM真菌資源以及《中國(guó)叢枝菌根真菌資源與種質(zhì)資源》[8]描述進(jìn)行AM真菌種類鑒定。

1.3 AM真菌多樣性分析

孢子密度=每100 g風(fēng)干土樣中的孢子總數(shù)。

物種豐富度=該采樣點(diǎn)土樣所含AM真菌孢子種類。

優(yōu)勢(shì)度=(某種AM真菌孢子數(shù)/該采樣點(diǎn)AM真菌孢子總數(shù))×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林型中AM真菌的種類

梵凈山4種典型林型根圍土壤中AM真菌資源豐富，已確定10屬20種AM真菌(圖1)，包括無(wú)梗囊霉屬(Acaulospora)4種、球囊霉屬(Glomus)7種、近明囊霉屬(Claroideoglomus)1種、兩性囊霉屬(Ambispora)1種、巨孢囊霉屬(Gigaspora)1種、盾巨孢囊霉屬(Scutellospora)2種、和平囊霉屬(Pacispora)1種、有隔球囊霉屬(Septoglomus)1種、管孢囊霉屬(Funneliformis)1種、硬內(nèi)囊霉屬(Sclerocystis)1種。其中球囊霉屬7種占已確定20種的35%，無(wú)梗囊霉屬4種占20%，以上2屬為梵凈山典型林型根圍土壤AM真菌優(yōu)勢(shì)屬。4種林型土壤中都檢出沙荒球囊霉、美麗盾巨孢囊霉(Scutellosporacalospora)，以上2種為梵凈山典型林型根圍土壤AM真菌共有種。

由表1可知，4種林型中毛竹林特有菌種為波狀無(wú)梗囊霉(Acaulosporaundulata)、珠狀巨孢囊霉(Gigasporamargarita)、懸鉤子硬內(nèi)囊霉(Sclerocystisrubiforme)；柳杉林特有菌種為彎絲球囊霉(Glomussinuosum)、黑球囊霉(Glomusmelanosporum)、幼套近明囊霉(Claroideoglomusetunicatum)、沙荒有隔球囊霉(Septoglomusdeserticola)；山茶林特有菌種為具皰無(wú)梗囊霉(Acaulosporapustulata)、網(wǎng)狀球囊霉(Glomusreticulatum)、長(zhǎng)孢球囊霉(G.dolichosporum)、膨果球囊霉(G.pansihalos)、網(wǎng)紋盾巨孢囊霉(Scutellosporareticulata)、褐色管孢囊霉(Funneliformisbadium)；箭竹林特有菌種為皺壁無(wú)梗囊霉(Acaulosporarugosa)、小果球囊霉(Glomusmicrocarpum)、厚皮兩性囊霉(Ambisporacallosa)。

表1 梵凈山4種林型根圍土壤AM真菌分布

注：+表示含有該AM真菌種質(zhì)資源。

2.2 不同林型中AM真菌多樣性

由表2可知，梵凈山AM真菌的種類多樣性及生長(zhǎng)狀況與其共生的植物種類密切相關(guān)。梵凈山4種典型林型中，毛竹林土壤AM真菌孢子密度最大，為11.04個(gè)·g-1，柳杉林次之，為7.62個(gè)·g-1，山茶林、箭竹林分別為6.42、5.66個(gè)·g-1。山茶林AM真菌物種豐富度最高，為21種；箭竹林和柳杉林均為15種，毛竹林最低，為10種。

在4種典型林型根際土壤里，毛竹林的沙荒球囊霉優(yōu)勢(shì)度為31.70%，懸鉤子硬內(nèi)囊霉優(yōu)勢(shì)度為15.76%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他種，物種優(yōu)勢(shì)顯著。柳杉林的方竹和平囊霉優(yōu)勢(shì)度為37.53%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他種，物種優(yōu)勢(shì)顯著。山茶林的3種優(yōu)勢(shì)種褐色管孢囊霉、沙荒球囊霉和網(wǎng)紋盾巨孢囊霉的優(yōu)勢(shì)度差別不顯著，優(yōu)勢(shì)度在12.15%～20.25%。箭竹林優(yōu)勢(shì)種沙荒球囊霉優(yōu)勢(shì)度更不顯著，僅為11.66%。

1.波狀無(wú)梗囊霉[9]；2.蜜色無(wú)梗囊霉(Acaulosporamellea)[10]；3.具皰無(wú)梗囊霉[11]；4.皺壁無(wú)梗囊霉[12]；5.珠狀巨孢囊霉[1]；6.沙荒球囊霉[8]49；7.幼套近明囊霉[8]52；8.彎絲球囊霉[8]80；9.沙荒有隔球囊霉[13]；10.黑球囊霉[8]69；11.小果球囊霉[8]70；12.褐色管孢囊霉[14]；13.網(wǎng)狀球囊霉[1]；14.長(zhǎng)孢球囊霉[8]51；15.膨果球囊霉[15]；16.懸鉤子硬內(nèi)囊霉[16]；17.厚皮兩性囊霉[17]；18.網(wǎng)紋盾巨孢囊霉[8]98；19.方竹和平囊霉(Pacisporachimonobambusae)[8]88；20.美麗盾巨孢囊霉[1]。

圖1梵凈山4種林型根圍土壤AM真菌的種類

由以上可以看出，梵凈山4種典型林型AM真菌多樣性表現(xiàn)為以下趨勢(shì)：AM真菌的物種豐富度越小，真菌孢子密度就越大，優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)度顯著(例如毛竹林)；AM真菌的種類越多，真菌孢子密度就越小，優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)度不顯著(例如山茶林)。

3 討論

對(duì)梵凈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)4種林型根圍土壤AM真菌進(jìn)行分離、物種鑒定以及統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，梵凈山植被有著豐富的AM真菌資源，種類達(dá)30余種，已鑒定10屬20種，其中以球囊霉屬種類最多，達(dá)7種，占15%，無(wú)梗囊霉屬4種次之，占20%，這與楊秀麗等[18]對(duì)大興安嶺不同林型AM真菌分布特性研究報(bào)道中的優(yōu)勢(shì)屬相同，證實(shí)球囊霉屬與無(wú)梗囊霉屬是廣譜分布的AM真菌種類。

表2 梵凈山4種林型根圍土壤AM真菌多樣性

研究也證實(shí)了土壤AM真菌物種豐富度、孢子密度和優(yōu)勢(shì)種與林型有關(guān)。毛竹林中孢子密度最高，但分離出的AM真菌種類最少，優(yōu)勢(shì)種沙荒球囊霉優(yōu)勢(shì)顯著；山茶林中孢子密度最小，但分離出的AM真菌種類最多，優(yōu)勢(shì)種物種優(yōu)勢(shì)不顯著。蔡曉布等[19]對(duì)西藏高原草地植物AM真菌多樣性研究指出以下趨勢(shì)：不同環(huán)境與土壤條件下，AM真菌各屬總孢子密度越低，物種多樣性越高，與本研究結(jié)論基本一致。這表明不同植被與AM真菌間長(zhǎng)期相互選擇，不同林型土壤AM真菌的多樣性不同，優(yōu)勢(shì)種屬不同，林型相似AM真菌種類則相近。

近年來(lái)，有關(guān)AM真菌物種多樣性研究越來(lái)越多，重點(diǎn)之一就是環(huán)境中不同生態(tài)因子相互作用的影響，例如，土壤溫度、質(zhì)地、pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷以及海拔等生態(tài)因子影響AM真菌多樣性和豐富度[19-22]等。本研究結(jié)果說(shuō)明，AM真菌是構(gòu)成不同林型穩(wěn)定的生態(tài)因子之一，AM真菌與植物相互選擇，使不同林型的AM真菌多樣性具有顯著差異。

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