不同森林生态系虫生真菌生物多样性研究

论文摘要

本论文以虫生真菌的群落多样性和生态位测度以及球孢白僵菌的遗传多样性为研究对象,首次对三种不同森林生态系统中虫生真菌分布特点、生态位各项指标及资源竞争进行了系统分析研究。并利用ISSR分子标记技术研究了3种森林生态系统中球孢白僵菌的遗传多样性,综合比较分析了各森林生态系统中球孢白僵菌的遗传特点。调查发现:皖东琅琊山虫生真菌资源丰富,共确认分离得到672个菌株,分属于4科9属20种,其中以球孢白僵菌最多,占菌株总数的比例高达92.7%。发现虫草属一新变种根足虫草琅琊山变种,其无性型为被毛孢一新种。该群落的多样性指数（H）和均匀度（E）均在温湿度较低的季节较大,而在高温高湿季节较小;6～8月的均匀度显著地低于其他月份,但多样性指数普遍较小,最高仅为1.9505。同时研究了3种优势虫生真菌各项生态位指标,研究表明:球孢白僵菌的营养、时间生态位宽度最大,而粉棒束孢空间生态位宽度最大;环链棒束孢与粉棒束孢的营养生态位重叠度最大;球孢白僵菌和环链棒束孢之间时间生态位重叠度较大,最高达0.8957;球孢白僵菌与环链棒束孢空间生态位重叠度较小。本文研究了大别山鹞落坪的虫生真菌群落多样性,研究发现:该区虫生真菌资源非常丰富,共采集标本687个,约27种,隶属于4目4科11属,其中下垂虫草为最多。该区夏季虫生真菌丰度和多度均达到最高峰。研究发现该区虫生真菌群落多样性指数以1100～1150m海拔最高,第一优势属—虫草属分布主要集中在1050～1200m范围内,以下垂虫草分布最为明显,而棒束孢属则分布广泛。生态位研究表明:鹞落坪球孢白僵菌的营养、时间、空间资源生态位宽度均为最大。其中下垂虫草与其他3种优势虫生真菌的营养重叠度最小,下垂虫草与粉棒束孢时间生态位重叠度最大,粉棒束孢与细脚棒束孢的空间资源生态位重叠度最大。4种虫生真菌的空间-时间二维生态位重叠度均不大,但依据不同公式获得的结果有所不同。总体来看,仅下垂虫草与粉棒束孢的二维生态位重叠度较大。此外,还研究了皖南麻姑山林场马尾松人工纯林的虫生真菌群落多样性,确认得到355个菌株,约14种,隶属于3科5属,均为常见种,其中以环链棒束孢的多度最大。6月菌种数最多,早春、晚秋、冬季虫生真菌丰度和多度都很低,总体来说,该林区多样性指数较低。同时还研究了3种优势虫生真菌的生态位宽度,麻姑山林场内球孢白僵菌时间生态位宽度和营养生态位宽度最大。研究生态位重叠度发现:环链棒束孢和粉棒束孢营养生态位重叠度最大,而环链棒束孢和球孢白僵菌的时间资源生态位重叠度最大,结果与营养生态位重叠正好相反。3种虫生真菌二维生态位宽度依据不同的计算公式结果相同,球孢白僵菌的营养-时间生态位宽度最大,是3种虫生真菌中生存能力最强的;其次是粉棒束孢,而环链棒束孢的二维生态位最小,表明其对生存环境的要求比较苛刻。利用ISSR分子标记技术研究了琅琊山阔叶次生林497株球孢白僵菌遗传多样性和种群遗传结构。8个引物共得到90个位点,其中多态位点比率为95.56%。球孢白僵菌具有丰富的遗传变异（不同采集地水平,H=0.2687,I=0.4181,以山谷多样性指数最高;不同采集时间水平,H=0.2696,I=0.4193,以6月份多样性指数最高;不同寄主水平,H=0.2652,I=0.4128,以鳞翅目多样性指数最高）。Nei’s遗传多样性分析了各种群间的遗传分化系数（不同采集地居群,Gst=0.0198,Nm=24.7810;不同采集时间居群,Gst=0.2634,Nm=1.3980;不同寄主居群,Gst=0.0800,Nm=5.7473）。不同采集地种群遗传距离很小,溪旁与山坡的遗传距离最小,为0.0052;鞘翅目和鳞翅目之间遗传距离也很小,仅为0.0059;不同采集时间种群的遗传距离相对较大,其中9月与11月的遗传距离最小,为0.0253。可见该实验地球孢白僵菌具有很高的多态位点比率,较强适应环境能力。对鹞落坪天然阔叶林的35株球孢白僵菌的遗传多样性研究结果发现:8个引物共得到69个位点,其中多态位点比率为92.75%。Nei’s基因多样性（H）为0.2896,Shannon信息指数（I）为0.4416,种群间的基因分化系数（Gst）为0.3181,基因流Nm=1.0718,其中7月和10月间的遗传距离最小为0.0438;Nei’s基因多样性（H）为0.2871,Shannon信息指数（I）为0.4850,种群间的基因分化系数（Gst）为0.2180,基因流Nm=1.7935,其中海拔900m和1000～1050m间的遗传距离最小为0.0086。结果表明:鹞落坪自然保护区球孢白僵菌有很高的遗传多样性,种群间遗传变异稍大,种群内表现出较高水平的遗传分化。对麻姑山马尾松人工纯林的111株球孢白僵菌进行遗传多样性分析,7个引物共得到58个位点,其中多态位点比率为93.10%。不同采集时间种群的Nei’s基因多样性（H）为0.2552,Shannon信息指数（I）为0.3825,种群间的基因分化系数（Gst）为0.2269,基因流Nm=1.7037,其中5月和7月间的遗传距离最小为0.0408;不同寄主居群的Nei’s基因多样性（H）为0.2623,Shannon信息指数（I）为0.3884,种群间的基因分化系数（Gst）为0.1965,基因流Nm=2.0441,其中鞘翅目和鳞翅目间的遗传距离最小为0.0163。根据基因流可知麻姑山球孢白僵菌居群内的遗传变异相对较大,群体间的遗传变异较小。以上结果表明:森林生态状况对其中虫生真菌群落多样性和球孢白僵菌的各项遗传多样性指数影响很大。地形复杂、雨水充足、郁闭度大的原始落叶阔叶林,其虫生真菌物种资源丰富,球孢白僵菌的遗传多样性也丰富;而人为干扰频繁、生态环境单一的马尾松人工纯林区不仅虫生真菌资源单调,而且球孢白僵菌的遗传多样性也单调;人为干扰较少的天然次生林居中。不同的森林生态系中球孢白僵菌的生态位宽度较大,与其他虫生真菌生态位重叠度相对较小,可见球孢白僵菌适应森林环境能力最强,可以长期、广泛地存在于各种林区。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附图清单
• 附表清单
• 主要缩略词和符号表
• 第一章 文献综述
• 第一节 虫生真菌研究概述
• 第二节 虫生真菌群落多样性的研究
• 1 虫生真菌群落多样性研究意义
• 2 虫生真菌群落多样性的研究进展
• 第三节 生态位研究及测度
• 1 生态位研究的意义
• 2 生态位测度
• 2.1 生态位宽度
• 2.2 生态位重叠
• 第四节 球孢白僵菌遗传多样性的研究
• 1 球孢白僵菌遗传多样性的研究意义
• 2 分子标记方法
• 第二章 引言
• 第三章 琅琊山虫生真菌群落多样性及主要虫生真菌生态位宽度与资源竞争的分析
• 第一节 琅琊山虫生真菌群落多样性研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 菌种及其来源
• 2.1.2 培养基
• 2.1.2.1 菌株分离、纯化培养基
• 2.1.2.2 菌株培养、鉴定培养基
• 2.1.3 主要仪器和试剂
• 2.1.3.1 主要试剂及耗材
• 2.1.3.2 主要仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 样地设置
• 2.2.2 采集方法
• 2.2.3 菌株分离纯化
• 2.2.4 菌种鉴定
• 2.2.4.1 半知菌类的鉴定
• 2.2.4.2 虫霉目真菌的鉴定
• 2.2.4.3 虫草类真菌的鉴定
• 2.2.5 虫生真菌群落多样性研究
• 2.2.5.1 丰度、多度和相对多度
• 2.2.5.2 Shannon-Wiener信息多样性指数
• 2.2.5.3 均匀度
• 2.2.5.4 优势度
• 2.2.6 虫生真菌标本采集、分离、鉴定的流程图
• 3 结果与分析
• 3.1 琅琊山虫生真菌调查结果
• 3.2 琅琊山虫生真菌的种类、数量及主要寄主
• 3.3 不同月份虫生真菌的分布及其多样性
• 3.4 白僵菌和拟青霉的季节变化
• 4 讨论
• 第二节 琅琊山3种主要虫生真菌生态位与资源竞争分析
• 1 材料与方法
• 1.1材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 生态位宽度
• 1.2.2 生态位相似性比例
• 1.2.3 生态位重叠
• 2 结果与分析
• 2.1 三种虫生真菌营养、空间、时间生态位宽度分析
• 2.1.1 三种虫生真菌营养（不同寄主）生态位宽度分析
• 2.1.2 三种虫生真菌时间（不同采集季节）生态位宽度分析
• 2.1.3 三种虫生真菌空间（不同采集地）生态位宽度分析
• 2.2 三种虫生真菌营养、空间、时间生态位重叠度分析
• 2.2.1 三种虫生真菌营养资源生态位重叠度分析
• 2.2.2 三种虫生真菌时间资源生态位重叠度分析
• 2.2.3 三种虫生真菌空间资源生态位重叠度分析
• 2.3 三种虫生真菌空间-时间二维生态位宽度分析
• 2.4 三种虫生真菌营养-时间二维生态位重叠度分析
• 3 讨论
• 第四章 琅琊山球孢白僵菌遗传多样性的研究
• 第一节 琅琊山球孢白僵菌遗传多样性研究意义及其季节变化
• 1 琅琊山球孢白僵菌遗传多样性研究意义
• 2 球孢白僵菌季节变化
• 第二节 利用ISSR分子标记研究琅琊山球孢白僵菌遗传多样性
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 供试材料
• 1.1.2 主要器材及试剂
• 1.2 方法
• 1.2.1 菌丝体制备
• 1.2.2 主要试剂与配方
• 1.2.3 DNA的提取与纯化
• 1.2.4 DNA浓度和质量的检测
• 1.2.5 引物的筛选
• 1.2.6 ISSR扩增条件及PCR扩增程序
• 1.2.7 ISSR扩增产物的检测
• 1.2.8 ISSR电泳图谱统计与分析
• 1.2.8.1 数据统计方法
• 1.2.8.2 统计分析
• 1.2.8.2.1 多态位点百分率
• 1.2.8.2.2 Shannon信息多样性指数
• 1.2.8.2.3 杂和度
• 1.2.8.2.4 实际观察等位基因数和有效等位基因数
• 1.2.8.2.5 遗传分化系数
• 1.2.8.2.6 群体遗传距离与聚类分析
• 1.2.9 球孢白僵菌遗传多样性研究的流程图
• 2 实验结果
• 2.1 ISSR扩增引物的筛选
• 2.2 ISSR-PCR扩增
• 2.3 ISSR扩增产物的多态位点分析
• 2.3.1 不同采集时间多态位点分析
• 2.3.2 不同寄主菌株的多态位点分析
• 2.3.3 不同采集地菌株的多态位点分析
• 2.4 球孢白僵菌种群内的遗传结构
• 2.4.1 不同采集地的球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.4.2 不同季节球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.4.3 不同寄主球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.5 球孢白僵菌种群不同居群的遗传一致度和遗传距离
• 2.5.1 按不同采集地划分
• 2.5.2 按不同寄主为居群划分
• 2.5.3 按不同采集时间为居群划分
• 2.6 所有球孢白僵菌菌株的聚类分析
• 3 讨论
• 第五章 鹞落坪虫生真菌物种多样性与生态分布及4种主要虫生真菌生态位与资源竞争分析
• 第一节 鹞落坪虫生真菌群落多样性与生态分布的研究
• 1 引言
• 2 鹞落坪自然概况
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.2 方法
• 3.2.1 样地的设置和取样方法
• 3.2.2 调查方法
• 3.2.3 数据分析
• 4 结果与分析
• 4.1 虫生真菌的群落结构
• 4.2 虫生真菌科书的统计分析
• 4.3 垂直分布规律
• 4.4 季节分布规律
• 5 讨论
• 第二节 鹞落坪4种主要虫生真菌生态位与资源竞争分析
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 四种虫生真菌营养、空间、时间生态位宽度分析
• 2.1.1 四种虫生真菌营养（不同寄主）生态位宽度分析
• 2.1.2 四种虫生真菌时间（不同采集季节）生态位宽度分析
• 2.1.3 四种虫生真菌空间（不同海拔高度）生态位宽度分析
• 2.2 四种虫生真菌营养、空间、时间生态位重叠度分析
• 2.2.1 四种虫生真菌营养资源生态位重叠度分析
• 2.2.2 四种虫生真菌时间资源生态位重叠度分析
• 2.2.3 四种虫生真菌空间资源生态位重叠度分析
• 2.3 四种虫生真菌空间-时间二维生态位宽度分析
• 2.4 四种虫生真菌营养-时间二维生态位重叠度分析
• 3 讨论
• 第六章 鹞落坪球孢白僵菌遗传多样性的研究
• 第一节 鹞落坪球孢白僵菌季节及海拔分布特点
• 1 球孢白僵菌不同季节分布特点
• 2 球孢白僵菌不同海拔高度分布特点
• 第二节 利用ISSR分子标记研究鹞落坪球孢白僵菌遗传多样性
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 供试材料
• 1.1.2 主要器材及试剂
• 1.2 方法
• 2 实验结果
• 2.1 ISSR扩增引物的筛选
• 2.2 ISSR-PCR扩增
• 2.3 鹞落坪球孢白僵菌遗传多样性分析
• 2.3.1 不同采集时间多态位点分析
• 2.3.2 不同海拔菌株的多态位点分析
• 2.4 球孢白僵菌种群内的遗传变异分析
• 2.4.1 不同月份球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.4.1.1 不同月份球孢白僵菌的遗传变异
• 2.4.1.2 不同月份球孢白僵菌的遗传分化分析
• 2.4.1.3 不同季节球孢白僵菌的遗传一致度和聚类分析
• 2.4.2 不同海拔的球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.4.2.1 不同海拔球孢白僵菌的遗传变异
• 2.4.2.2 不同海拔球孢白僵菌的遗传分化分析
• 2.4.2.3 不同海拔球孢白僵菌的遗传一致度和聚类分析
• 2.5 所有球孢白僵菌菌株的聚类分析
• 3 讨论
• 第七章 麻姑山虫生真菌物种多样性、生态分布及生态位测度的研究
• 第一节 引言及麻姑山自然概况
• 1 引言
• 2 自然概况
• 第二节 麻姑山林场虫生真菌物种多样性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 样地的设置和取样方法
• 1.2.2 调查方法
• 1.2.3 菌种分离纯化
• 1.2.4 菌种鉴定
• 1.2.5 虫生真菌群落多样性研究
• 2 结果与分析
• 2.1 虫生真菌的群落结构
• 2.2 虫生真菌科属的统计分析
• 2.3 虫生真菌季节分布规律
• 3 讨论
• 第三节 麻姑山三种主要虫生真菌生态位与资源竞争分析
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 三种虫生真菌与营养、时间生态位宽度分析
• 2.1.1 三种虫生真菌与营养（寄主）生态位宽度分析
• 2.1.2 三种虫生真菌与时间资源生态位宽度分析
• 2.2 三种虫生真菌营养与时间生态位重叠度分析
• 2.2.1 三种虫生真菌营养资源生态位重叠度分析
• 2.2.2 三种虫生真菌时间资源生态位重叠度分析
• 2.3 三种虫生真菌营养-时间二维生态位宽度分析
• 2.4 三种虫生真菌营养-时间二维生态位重叠度分析
• 3 讨论
• 第八章 麻姑山球孢白僵菌遗传多样性的研究
• 第一节 麻姑山球孢白僵菌季节分布
• 第二节 利用ISSR分子标记研究麻姑山球孢白僵菌遗传多样性
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 供试材料
• 1.1.2 主要器材及试剂
• 1.2 方法
• 2 实验结果
• 2.1 ISSR扩增引物的筛选
• 2.2 ISSR-PCR扩增
• 2.3 麻姑山球孢白僵菌遗传多样性分析
• 2.3.1 不同采集时间多态位点分析
• 2.3.2 不同寄主球孢白僵菌的多态位点分析
• 2.4 球孢白僵菌种群内的遗传变异分析
• 2.4.1 不同月份球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.4.1.1 不同月份球孢白僵菌的遗传变异
• 2.4.1.2 不同月份球孢白僵菌的遗传分化分析
• 2.4.1.3 不同季节球孢白僵菌的遗传一致度和聚类分析
• 2.4.2 不同寄主球孢白僵菌菌株的遗传结构
• 2.4.2.1 不同寄主球孢白僵菌的遗传变异
• 2.4.2.2 不同寄主球孢白僵菌的遗传分化分析
• 2.4.2.3 不同寄主球孢白僵菌的遗传一致度和聚类分析
• 2.5 所有球孢白僵菌菌株的聚类分析
• 3 讨论
• 第九章 总结与讨论
• 第十章 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 攻读硕士、博士期间发表的学术论文目录