保護(hù)地連作土壤中AM真菌多樣性研究.pdf

1、叢枝菌根(arbuscularmycorrhizas，AM)真菌是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的成員之一，眾多國家開展了AM真菌資源調(diào)查等方面的工作，特別是AM真菌物種多樣性方面開展了較為系統(tǒng)的研究。保護(hù)地作物栽培是中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，屬于半開放的特殊農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。然而，與其他生態(tài)系統(tǒng)相比，有關(guān)保護(hù)地生態(tài)系統(tǒng)中AM真菌群落結(jié)構(gòu)、組成與分布特征知之甚少。該系統(tǒng)內(nèi)長期不變的適宜溫濕度、雨水淋溶少、單一作物連作栽培、農(nóng)藥濫用與高水肥投入等

2、，導(dǎo)致土壤化學(xué)性質(zhì)惡化、土壤質(zhì)量下降、土壤微生物區(qū)系平衡狀況改變，其中AM真菌多樣性可能發(fā)生改變。因此，調(diào)查保護(hù)地連作土壤中AM真菌多樣性與分布狀況，不僅具有理論價(jià)值，而且對(duì)于今后進(jìn)一步收集、篩選、保存和利用AM真菌具有實(shí)際意義。
　　 本研究旨在采用傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)鑒定和PCR-DGGE技術(shù)相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究我國北方（北京大興和山東昌樂）保護(hù)地連作（5，10，15和20年）及非保護(hù)地（作為對(duì)照）土壤中AM真菌種類、分布和生物多

3、樣性狀況等。試驗(yàn)于2009年6月在北京大興區(qū)榆岱鎮(zhèn)(N39°07′，E116°03′)和山東昌樂縣堯溝鎮(zhèn)(N36°42′,E118°50′)這兩個(gè)中國西瓜的主要生產(chǎn)地進(jìn)行，分離AM真菌，測(cè)定該真菌物種豐度、頻度、孢子密度、相對(duì)多度、重要值、多樣性指數(shù)，并結(jié)合PCR-DGGE分子生物學(xué)的方法分析了連作土中AM真菌多樣性。主要結(jié)果如下:
　　 1.通過對(duì)保護(hù)地連作土壤根圍AM真菌資源的調(diào)查發(fā)現(xiàn)AM真菌3屬13種，包括球囊霉屬（Glo

4、mus）8種，分別為:聚叢球囊霉（G.aggregatum），蘇格蘭球囊霉（G.caledonium），近明球囊霉（G.claroideum），明球囊霉(G.clarum)，縮球囊霉（G.constrictum），幼套球囊霉（G.etunicatum），地球囊霉（G.geosporum），摩西球囊霉（G.mosseae）;無梗囊霉屬（Acaulospra）4種，分別為凹坑無梗囊霉（A.excavata），淺窩無梗囊霉（A.lacunos

5、a），尼式無梗囊霉（A.nicolsonii），瑞氏無梗囊霉（A.rehmii）和盾巨孢囊霉（Scutellospora）1種為雙疣盾巨孢囊霉（Scut.dipapillosa）。其中球囊霉屬的出現(xiàn)頻度較高。
　　 2.形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)保護(hù)地連作土壤中AM真菌具有較低的多樣性，共分離到13種AM真菌，孢子密度和種的豐度均隨連作年限的增加大致呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，其中AM真菌孢子密度和種的豐度在山東昌樂連作5年西瓜根圍最高。而非連作大田AM

6、真菌孢子密度和種的豐度均與連作保護(hù)地存在顯著差異，孢子密度最高可達(dá)73/100g土樣。Shannon指數(shù)在2個(gè)不同保護(hù)地連作采樣點(diǎn)全部＜2.0，Simpson指數(shù)在0.53-0.84之間，Shannon指數(shù)在北京大興連作5年西瓜(B5)最高1.91，北京大興連作20年(C20)最低均為1.07。而在非連作大田中最高可達(dá)2.22。連作5年，10年，15年，20年作物根圍AM真菌物種多樣性指數(shù)呈現(xiàn)顯著差異，而且Shannon指數(shù)和Simps

7、on指數(shù)均隨連作年限的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　 3.綜合利用PCR-DGGE分子生物學(xué)技術(shù)分析了保護(hù)地連作土壤中AM真菌多樣性，發(fā)現(xiàn)隨著連作年限的增加AM真菌物種豐度大致呈下降趨勢(shì)，而AM真菌物種多樣性指數(shù)呈現(xiàn)的規(guī)律不明顯，總體趨于下降趨勢(shì)，但是，無論是AM真菌物種豐度還是Shannon指數(shù)非連作大田土樣均比連作土壤高。
　　 結(jié)論認(rèn)為，無論是形態(tài)學(xué)鑒定還是PCR-DGGE技術(shù)，保護(hù)地連作作物根圍土壤中AM真菌物種豐度同

8、樣呈現(xiàn)隨連作年限的增加而下降，這說明在長期保護(hù)地條件下，AM真菌多樣性受到強(qiáng)烈的抑制。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因很可能與土壤速效磷含量過高、連作、大量施用化肥和農(nóng)藥等有關(guān)。其具體因素造成影響的分子機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
　　 本論文在國內(nèi)外首次同時(shí)采用形態(tài)鑒定方法和分子技術(shù)系統(tǒng)研究了保護(hù)地連作土壤中AM真菌多樣性與分布特點(diǎn)，分離獲得了連作保護(hù)地的優(yōu)勢(shì)種，為進(jìn)一步篩選高效AM真菌菌種創(chuàng)造了有力的條件，為保護(hù)地連作土壤中AM真菌的種質(zhì)資源開發(fā)