丛枝菌根真菌对外来植物紫茎泽兰入侵的反馈及其机制

论文摘要

外来植物对本地植物的入侵竞争替代机制是目前国际上的研究热点,其中入侵地土壤微生物对外来植物入侵的反馈效应及反馈机制的研究更是备受关注。本研究以入侵中国西南地区的外来恶性有毒杂草-紫茎泽兰（Ageratina adenophora）为研究对象,基于土壤微生物-植物互作理论,并以AMF为切入点,深入研究外来植物-AMF-本地植物之间的互作及响应,探究AMF对外来植物入侵的反馈及其机制。一方面揭示并阐述紫茎泽兰入侵对AMF群落的影响,另一方面探究土壤AMF对外来植物紫茎泽兰和本地植生长及对二者互作及资源竞争的影响,探究AMF对外来植物入侵中的反馈及其作用机制。主要结果与结论如下：1.嵌套PCR结果表明紫茎泽兰入侵改变了包括AMF在内的土著菌根真菌群落结构,并更多的在其根周积累了球囊霉属AMF。形态学评估结果表明,紫茎泽兰入侵不仅抑制了AMF对本地植物的侵染,还在种的水平上改变了土著AMF的群落结构和多样性,并在其根周选择积累了近明球囊霉（Glomus claroideum）。2.野外条件下,紫茎泽兰入侵地杀真菌剂处理实验结果表明,AMF能够促进紫茎泽兰的光合作用,增加其叶面积,促进其对N、P、K营养元素的吸收；但入侵进程不同,AMF对紫茎泽兰产生正反馈的途径也不尽一致。3.AMF-植物反馈的温室盆栽实验结果表明,被紫茎泽兰入侵所改变了的土著AMF群落,对紫茎泽兰入侵起到了正反馈调节作用,同时降低了本地植物的竞争力。AMF对紫茎泽兰与本地植物的竞争性互作影响,因本地植物种的差异而不同。改变入侵地菌根真菌群落结构,破坏AMF与土著植物的互利共生,并通过与入侵土壤AMF形成互利共生,提高对入侵土壤资源的利用能力,是紫茎泽兰自我促进式及对本地植物抑制式入侵的土壤微生物学机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 外来植物入侵的土壤微生物学机制
• 1.1 外来植物入侵对土壤微生物的影响
• 1.2 土壤微生物对外来植物入侵的反馈
• 2 丛枝菌根真菌（AMF）的生态功能
• 2.1 AMF与宿主植物营养
• 2.1.1 AMF与植物碳营养
• 2.1.2 AMF与植物氮营养
• 2.1.3 AMF与植物磷营养
• 2.1.4 AMF对植物其它营养元素吸收的影响
• 2.2 AMF群落与植物群落的互作
• 3 丛枝菌根真菌（AMF）对外来植物入侵的反馈及其机制
• 3.1 外来植物入侵对土著AMF群落结构和功能的影响
• 3.1.1 外来植物通过释放化感物质和营养物质影响AMF
• 3.1.2 外来植物通过改变土壤理化性质及土壤微生物群落结构影响AMF
• 3.2 AMF对外来植物入侵的反馈调节
• 3.2.1 AMF介导的入侵植物与本地植物生长情况的差异影响
• 3.2.2 AMF通过营养吸收影响外来植物与入侵地植物竞争互作
• 3.2.3 AM-植物互利共生促进及入侵动力学过程
• 4 分子生物学技术在丛枝菌根真菌（AMF）群落评估中的应用
• 4.1 基于PCR的分子生物学技术
• 4.1.1 嵌套PCR
• 4.1.2 PCR—TRFLP
• 4.2 其它分子生物学技术
• 5 本研究的立题依据、研究思路和总体设想
• 5.1 立题依据
• 5.2 技术路线
• 5.3 总体设想和主要研究内容
• 第二章 嵌套PCR评估紫茎泽兰入侵对土著菌根真菌（MF）群落的影响
• 1 材料和方法
• 1.1 野外样品采集区信息
• 1.2 样品的采集及处理
• 1.2.1 样品采集
• 1.2.2 样品的处理
• 1.3 DNA的提取
• 1.4 嵌套PCR（NESTED—PCR）
• 1.4.1 第1轮PCR
• 1.4.2 第2轮PCR
• 1.5 第2轮PCR产物的回收
• 1.6 第2轮PCR产物的克隆及测序
• 1.6.1 克隆
• 1.6.2 阳性克隆的筛选
• 1.6.3 阳性克隆的测序及序列分析
• 2 结果与分析
• 2.1 样品DNA提取质量检测
• 2.2 嵌套PCR条件优化及电泳检测
• 2.2.1 模板浓度实验及第1轮PCR电泳检测
• 2.2.2 第2轮PCR电泳检测
• 2.3 PCR产物克隆及阳性克隆的筛选
• 2.4 阳性克隆序列分析
• 3 小结与讨论
• 第三章 紫茎泽兰入侵对土著丛枝菌根真菌（AMF）群落的影响
• 1 材料和方法
• 1.1 土壤及植物根系样品的采集及处理
• 1.2 土壤理化指标测量
• 1.3 植物根系菌根侵染率评估
• 1.4 AMF孢子的的分离和鉴定
• 1.5 数据处理与分析
• 1.5.1 菌根侵染率（PERECENT AMF COLONIZATION）
• 1.5.2 AMF的相对多度（RELATIVE ABOUNDANCE,RA）
• 1.5.3 分离频度（FREQUENCE,F）
• 1.5.4 重要值（IMPORTANCE,I）
• 1.5.5 SHANNON-WIENER多样性指数（SHANNON-WIENER DIVERSITY INDEX,H'）
• 1.5.6 PIELOU均匀度指数（PIELOU UNIFORMITY INDEX,J）
• 1.5.7 SIMPSON优势度指数（SIMPSON DOMINANCE INDEX,D）
• 1.5.8 MARGALEF丰富度指数（MARGALEF RICHNESS INDEX,R）
• 2 结果与分析
• 2.1 紫茎泽兰入侵对土壤理化性质的影响
• 2.2 紫茎泽兰入侵对本地植物AMF侵染率及本地植物对紫茎泽兰AMF侵染率的影响
• 2.3 紫茎泽兰入侵对土著AMF群落结构的影响
• 2.3.1 紫茎泽兰入侵对土著AMF种多度的影响
• 2.3.2 紫茎泽兰入侵对土著AMF相对多度的影响
• 2.3.3 紫茎泽兰入侵对土著AMF分离频度及重要值的影响
• 2.4 紫茎泽兰入侵对土著AMF群落多样性的影响
• 2.4.1 SHANNON-WIENER多样性指数（H'）分析
• 2.4.2 PIELOU均匀度指数（J）分析
• 2.4.3 SIMPSON优势度指数（D）分析
• 2.4.4 MARGALEF丰富度指数（R）分析
• 3 小结与讨论
• 第四章 丛枝菌根真菌（AMF）对紫茎泽兰与本地植物生长及竞争性互作的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 野外杀真菌剂处理实验
• 1.1.1 处理设置
• 1.1.2 指标测量
• 1.1.3 数据处理与分析
• 1.2 温室AMF-植物反馈实验
• 1.2.1 实验材料
• 1.2.2 研究方法
• 1.2.3 指标测定
• 1.2.4 数据处理与分析
• 2 结果与分析
• 2.1 野外条件下AMF对紫茎泽兰光合作用,叶面积及N、P、K含量的影响
• 2.1.1 AMF对不同入侵进程的紫茎泽兰光合作用的影响
• 2.1.2 AMF对不同入侵进程的紫茎泽兰叶面积的影响
• 2.1.3 AMF对不同入侵进程的紫茎泽兰叶片N、P、K含量的影响
• 2.2 AMF对紫茎泽兰与本地生长及互作的反馈
• 2.2.1 AMF接种剂来源及本地植物对紫茎泽兰菌根侵染率的影响
• 2.2.2 AMF接种剂及本地植物对紫茎泽兰光合作用的影响
• 2.2.3 AMF接种剂来源对紫茎泽兰光合作用的影响
• 2.2.4 AMF接种剂对紫茎泽兰和本地植物株高和生物量的影响
• 2.2.5 AMF来源对紫茎泽兰和本地植物株高和生物量的影响
• 2.2.6 紫茎泽兰和本地植物生长的菌根效应
• 2.2.7 不同来源AMF接种剂对紫茎泽兰与本地植物N、P、K含量的影响
• 2.2.8 AMF接种剂来源对紫茎泽兰与本地植物N、P、K含量的影响
• 2.2.9 不同来源AMF接种剂对紫茎泽兰和本地植物长期水分利用率的影响
• 3 小结与讨论
• 第五章 结论与展望
• 1 结论
• 1.1 紫茎泽兰入侵对土著菌根真菌群落的影响
• 1.2 丛枝菌根真菌对紫茎泽兰与本地植物生长及竞争性互作的反馈
• 1.3 结语
• 2 本文的创新之处
• 2.1 研究思路及结论
• 2.2 研究对象
• 2.3 研究技术
• 3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况
• 作者简历
• 附录