红松倒木腐解过程中真菌群落组成变化

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木材腐朽真菌(简称木腐真菌)在森林生态系统的物质循环和生态响应中扮演着重要角色,其具有依赖于各种倒木作为基质的生存特点。相关研究表明红松倒木是木腐真菌优良的栖息场所,在红松倒立木上己发现120余种木腐真菌子实体的存在,在红松倒木等重要树种的降解过程中起着关键作用,而有关红松倒木中的木腐真菌群落在腐解过程中的动态变化目前还不明确,因此本文以长白山地区原始红松林中红松倒立木为研究对象,用电钻向红松倒木取木样,根据腐朽程度和寄主特征确立5个(DC0、DC1、DC2、DC3、DC4)腐朽等级,即5组处理,每个处理各3个重复。以真菌ITS2区作为目标序列,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对木屑样品的DNA进行测定,利用BIPES和QIIME、R软件进行生物信息学分析,又对倒木样品的理化性质:pH值、C/N比、木质素和纤维素比、含水率等进行测定。查明了红松倒木不同腐朽阶段的样品中降解真菌的群落组成差异及其动态变化;通过对各环境因子的相关性分析揭示了真菌群落组成差异的主要影响因子;结合不同阶段木腐真菌群落的组成变化初步明确了木腐真菌的生态功能。并得到以下结论:  1、不同腐朽阶段的红松倒木真菌群落组成有很大差异,DCO处理与DC1处理之间的群落成分相似,共有的木腐真菌物种较多;DC2、DC3、DC4群落成分相似,但DC2、DC3与DC4处理也有较明显的组成差异。说明木腐真菌群落成分在随着腐朽等级变化的过程中有显著性差异,而DC2、DC3作为腐朽过程的过度阶段,具有较多的物种数;不同腐朽等级的相同取样位点,随腐朽等级的加深,每个点位的子囊菌和担子菌数量都是随之减少的。特别担子菌变化趋势更为明显;同时随着取样点向后的延伸,倒木底部的真菌数量较树干部位丰度高;随着腐朽等级的增加,在3级和4级出现外生菌根真菌物种;  2、对于红松活树和新倒木,其上生长的木腐真菌群落分布与红松倒木的直径和pH值具有正相关;对于腐朽级为2、3、4的倒木,直径和pH值呈负相关;随着腐朽等级的变化,木材的基本性质在变化,pH值在降低,木质素纤维素比在减少,C/N比也在降低,其作为环境因子的变化,进而导致了菌群组成成分的变化,群落成分的变化,进而又会导致木材腐朽过程的加速,因此二者也是相互影响的关系。  3、对红松倒木上木腐真菌优势物种及功能进行分析,发现不同腐朽阶段同棵红松倒木不同取样位置木腐真菌数目变化呈现先减少后增加的大趋势,但在B、C变化差异较大;不同腐朽阶段红松倒木相同取样位置A和B点发现,都是先减少后增加,特别在DC1阶段变化最为剧烈;发现每个腐朽等级上很多菌的功能是未知功能和不能确定的腐生菌种类很多;Ericoid Mycorrhizal(欧石楠菌根真菌)、Endophyte(植物内生真菌)在DCO阶段未出现,从DCl→DC4呈现逐渐增加的趋势,说明随着倒木腐朽程度的加深,其中一些在内在的木腐真菌会表现出其功能属性;Plant Pathogen(植物病原菌)在5个腐朽阶段都较为均匀的出现,说明植物病原菌是木腐真菌群落组成中潜在分布的伴生功能属性。  通过解析不同腐朽阶段红松倒木中真菌丰度和群落结构的变化及其与倒木理化性质的相关性,认识不同的木腐真菌在不同腐朽阶段所担任的功能、认识天然林(红松)的自然更新与保育过程以及为保护微生物的多样性提供科学依据。
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