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土壤微生物群落间的动态互作影响森林生态系统的稳定和服务功能。外生菌根真菌主导的土壤微生物多样性特征如何,在不同的宿主森林生态系统内是否具有稳定的微生物群落结构是有待回答的科学问题。松口蘑是具有高附加值的大型野生食用真菌,与宿主植物根系形成外生菌根,并在土壤内形成垫状菌塘。前期研究表明松口蘑菌塘内微生物群落结构与周围环境土壤存在显著不同。过去的研究受技术的限制,多基于分离培养法、形态学鉴定、ITS多态性分析、PCR-变性梯度凝胶电泳技术和磷脂脂肪酸生物标记法等传统方法,不能全面和精确地对菌塘内土壤微生物群落多样性和结构进行概括。宏基因组学技术的运用,使我们有机会深度解析松口蘑对土壤微生物群落结构的影响。韩国学者已经运用宏基因组学技术分析了赤松林下松口蘑菌塘内的真菌和细菌群落结构,尚缺乏对其他宿主森林菌塘微生物群落特征研究,以及在此基础上的对比分析及其与环境因子的关系研究。本研究以云南省五种主要的松口蘑宿主森林(云南松林、高山松林、华山松和云南松混交松林、高山栎林、云南松和帽斗栎混交林)为研究对象,包括研究较少的高山栎林,采取环境土壤为对照,运用磷脂脂肪酸(PLFA)生物标记法和宏基因组学技术分别对不同宿主森林菌塘内土壤的总微生物群落和真菌群落结构进行了研究,探讨松口蘑与其他微生物的相互关系。同时分析土壤理化特征和地上植被群落特征,通过方差分析、相关分析、典范对应分析(CCA)和非度量多维尺度分析(NMDS)等统计方法明确不同宿主森林菌塘和非菌塘土壤微生物群落结构特征和差异,及与其相关的环境因子。研究结果如下: (1)PLFA研究结果表明:菌塘的土壤微生物群落结构与非菌塘显著不同;菌塘的GNB、GPB、放线菌和AMF的百分含量低于非菌塘,而真菌百分含量高于非菌塘;菌塘的总PLFAs生物量和各微生物类群(真菌、GNB、GPB、放线菌和AMF)的生物量低于非菌塘,而F/B高于非菌塘。上述土壤微生物群落特征在菌塘和非菌塘间的差异在各个林型的表现基本一致,表明松口蘑主导的土壤微生物群落特征在不同的宿主森林生态系统内具有共同的规律。 (2)宏基因组学研究表明:在所有的测试样品中,共有6341条序列,分别归属于1395个OTUs。菌塘样品共检测到711个OTUs(平均每个样品108(±39)个OTUs)少于非菌塘的1203个OTUs(平均每个样品160(±26)个OTUs)。与非菌塘相比,菌塘中一些真菌缺失,如Phaeocollybia attenuate,Russulaceae和Lactarius hygrophoroides(华山松和云南松混交松林);Amanitasp.和Russulaglutinosa(云南松林);Tephrocybe ambusta(高山松林);Lactifluus bertillonii,Hygrophorus pudorinus和R.chloroides(高山栎林);L.bertillonii,Boletopsisleucomelaena和R.subnigricans(云南松和帽斗栎混交林)。此外,菌塘的真菌群落结构与非菌塘显著不同;菌塘的真菌多样性指数(Fisher-α多样性指数=19.01(±8.19)、丰度=108.60(±39.23)、Pielou均匀度指数=0.41(±0.14))低于非菌塘的真菌多样性指数(Fisher-α多样性指数=30.10(±6.08)、丰度=160.30(±26.17)、Pielou均匀度指数=0.59(±0.07)),且各林型菌塘的真菌多样性特征表现一致。 (3)分析与菌塘和非菌塘微生物群落特征相关的环境因素,发现土壤化学性质(特别是全碳和全氮含量)与菌塘和非菌塘的微生物百分含量、多样性、生物量和群落结构差异最为相关,且菌塘的土壤全碳、全氮和全磷含量低于非菌塘。针对真菌群落,松口蘑的存在会影响地上植被群落和地下真菌群落的相互关系。总体上,地上植被组成差异与地下真菌群落组成差异存在正相关,然而在松口蘑菌塘内,这种正相关关系有所减弱。 (4)在松口蘑菌塘形成过程中,有些真菌可能始终与松口蘑形成共存的伙伴关系,如树粉孢属(Oidiodendron);而有些真菌可能与松口蘑相互拮抗,作为竞争者或病原菌,如柔膜菌目(Helotiales)和被孢霉属(Mortierella);大部分真菌(93.26%)与松口蘑的关系则表现随机,几乎不受松口蘑菌塘形成和发生的影响。 综上所述,两种研究方法均表明松口蘑主导的菌塘与环境土壤中的微生物群落结构存在显著差异,菌塘的微生物多样性较低、结构相对简单。松口蘑菌塘的微生物多样性和群落结构特征在不同林型间基本表现一致,具有相对稳定的群落结构。