论文部分内容阅读
克朗奎斯特植物分类系统中的(广义)百合科是十分庞杂的植物群系,其分类单元级别和归属一直是分类学争议的热点;部分属分类单位在APG分类系统中被列为科/亚科分类单位。丛枝菌根真菌可以与包括百合科植物在内的80%以上的陆生维管植物共生发育成不同类型的菌根(Arum-type,Paris-type,Intermediate-type),并显示科属水平上的差异。本文以内蒙古百合科植物为对象,观察比较植物属种的AM菌根结构类型,探索百合科植物分类的菌根学佐证;并采用形态学和分子生物学方法测定植物根内及根际土壤的AMF群落组成以及多样性,并分析与土壤因子的关系,获得了以下结果:1.百合科常见的10属22种植物均是AM共生植物,其AM菌根结构具有属水平上的差异。葱属、铃兰属、黄精属植物共12种,菌根结构类型为Arum型,占比54.5%;贝母属、萱草属、百合属、重楼属植物共6种,菌根结构为Paris型,占比27.2%;舞鹤草属、藜芦属、天门冬属植物共4种,菌根结构类型为Ⅰ型,占比18.3%。按照菌根结构类型进行的尝试性分类结果更支持APG Ⅳ分类系统。2.百合科植物的AM菌根侵染率表现出不同属、种间的水平差异,葱属植物的平均侵染率47%,其次是萱草属26%、天门冬属12%、铃兰属12%、百合属11%、舞鹤草属11%、重楼属10%;而贝母属、黄精属和藜芦属的较低,分别为6%、2.7%和3.5%。葱属与其它属间的菌根侵染率有显著性差异(p<0.05)。该结果支持将葱属植物划出百合科。3.从百合科植物根际土壤中共鉴定出AM真菌孢子形态物种4科 8 属 52 种,其中 Acaulosporaceae 2 属 20 种,Claroideoglomeraceae 1 属 3 种,Glomeraceae 4 属 26 种,Gigasporaceae 1 属 3 种。Glomus属为优势属,Acaulospora bireticulata,Claroideoglomus etunicatum,Funl.mosseae,G.aggregatum为常见种。AMF孢子的密度为28~198个/20g 土壤、物种丰富度为3~13种/20g 土壤、香农维纳指数0.96~2.41、辛普森指数0.57~0.89、均匀度指数0.67~0.93。4.百合科植物根系高通量测序获得的OTU注释出AM真菌共10科13属113种;Glomeraceae球囊霉科和Glomus球囊霉属是优势科属。葱属植物中注释出的种数最多,重楼属注释出的种数最少。根系AMF多样性依次为:Shannon指数0.30~3.23、Simpson指数0.06~0.84、Chao1 指数 9.67~206.94。5.植物群落土壤AMF高通量测序OTU共注释出AMF10科1 1属89种;Glomus为优势属。植物群落土壤AMF多样性指数为:Shannon 指数 1.162~4.119、Simpson 指数 0.036~0.429、Chao1 指数27.444~319.269。植物群落土壤细菌OTU共注释出35门,98纲,253目,451科,891属细菌;多样性表现为Shannon指数6.134~6.792、Simpson 指数 0.00335~0.00823、Chao1 丰富度指数为 2753~4280。6.百合科植物的根际土壤因子的范围分别是:pH:4.67~8.05;铵态氮含量:6.321~59.680 mg·g-1;有效钾:6.464~30.795 mg·g-1;速效磷:9.070~19.741 mg·g-1;脲酶:65.994~1011.150 μg·d-1·g-1;过氧化氢酶:13.530~57.050 μmol·d-1·g-1;蔗糖酶:42.146~219.096 mg·d-1·g-1;磷酸酶:11.732~21.220 μmol·d-1·g-1。7.土壤脲酶与根际土壤AMF孢子的三个多样性指数均有显著相关性(p<0.05);过氧化氢酶仅与孢子密度显著相关(p<0.05);土壤因子与植物根内AMF的遗传多样性无显著相关性(p>0.05)。只有植物根际土壤AMF孢子的Pielou均匀度指数与根系AMF的Shannon指数呈显著正相关(p<0.05),与Simpson指数呈极显著负相关(p<0.01)。植物群落土壤中细菌的Shannon指数以及Chaol指数都与对应群落土壤中AMF遗传多样性的Shannon指数、Chaol指数呈极显著正相关(p<0.01),而与AMF的Simpson指数呈极显著负相关(p<0.01),细菌Simpson指数与AMF的三种指数无显著相关性(p>0.05)。本研究结果说明,AM菌根形态类型及结构对百合科植物及其系统分类有一定的参考价值;百合科植物及其群落具有较丰富的AMF群落组成及多样性,具有AMF多样性区系和生物地理分布特征;AMF的多样性受土壤因子、细菌多样性的影响;本文的研究也为草地生物资源的保护和利用提供依据。