兰州百合根系内生真菌生态学的研究

论文摘要

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza fungi; AMF）是一类专性活体营养共生的球囊霉门真菌,至今我们无法像其他真菌一样对其进行培养基纯培养,它们可以和大约80%的陆地植物（其中包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物等）形成互惠共生体。它们广泛分布非常广泛,陆地生态系统中除常见的农田、森林、湿地、沙漠外,盐碱土壤、工业污染区以及贫瘠土壤等几乎只要有植被分布的地方均能发现丛枝菌根真菌的分布,目前作为公认的有益共生真菌,丛枝菌根真菌在促进植物生长、营养吸收、增强植物抗病性和抗逆性、促进生态系统稳定以及植被恢复等方面具有非常重要的作用。兰州百合（Lilium daidii var: willmortiae）在我国所有食用百合中品质最佳,但近年来兰州百合也出现了不同层次的问题,主要表现在百合品质下降、品种退化、病虫害严重等。本文主要运用传统显微技术以及PCR-DGGE分子技术从共生角度探讨兰州百合在不同施肥以及杀真菌剂处理下共生的丛枝菌根真菌（AMF）的季节多样性变化,从而进一步阐明AMF与兰州百合之间的共生效应,一方面为开发适合兰州百合生长的“生物肥料”提供理论基础、另一方面从共生角度探讨导致兰州百合连作障碍的微生物方面的因素,期望为解决农作物连作问题提供一个可靠的切入点。本研究主要结果如下：1、兰州百合的基生根（肉质根）和茎生根（纤维根）均有丛枝菌根真菌（AMF）、深色有隔内生真菌（DSE）以及细丛枝菌根真菌（fine AMF）等内生真菌的共生,其中丛枝菌根真菌（AMF）主要为重楼型（Paris-type）,也能在根系中观察到少量的疆南星型（Arum-type）的丛枝结构。一年生百合AMF的侵染率在5%-55%之间,肉质根系中AMF的侵染率要高于同期纤维根系中的侵染。2、兰州百合纤维根系中DSE的侵染率一般要比肉质根中的侵染率高,侵染率总体在15%以下,最高侵染率可达45%。DSE的侵染情况与土壤中有效磷含量成显著性正相关（相关系数为0.43）,与土壤pH值呈显著负相关（相关系数为-0.43）。3、通过湿筛法和蔗糖悬浮法筛选出兰州百合根际土壤中AMF孢子,并进行计数分析,压片,根据孢子大小、形状、颜色和有无连孢菌丝等外部形态初步鉴定出2属的8个种,分别是摩西球囊霉（Glomus mosseae）、土球囊霉（Glomus geosporum）、聚丛球囊霉（Glomus aggregatum）、幼套球囊霉（Glomus etunicatum）、根内球囊霉（Glomus intraradices）、苦丝球囊霉（Glomus sinuosum）、和平孢囊霉（Pacispora franciscana）、疣突球囊霉（Glomus verruculosum）,目前尚有8种只鉴定到属水平,需要进一步鉴定。4、对于不同肥料处理,1年生兰州百合共生AMF侵染率呈现不同的季节性变化。对于未施肥样地（CK）而言,AMF菌丝、泡囊以及丛枝等侵染率有明显的季节变化,均在8月份达到最高侵染率,同时最低侵染率出现在5月份。5、对8月份以及11月份DGGE图谱分析,共克隆了29个不同位置的条带,根据18srDNA序列最终归为7种AMF,其中8月份种类较少,只有4个种,且全部属于Glomus属。6、苯菌灵对AMF有明显的抑制作用,但只是降低了AMF的侵染频度,并未改变AMF的群落结构,实施全肥（MNPK）可以有效地阻止或延时苯菌灵对AMF的抑制。苯菌灵对DSE并没有显著性的抑制作用。7、通过对比高产田与低产田之间理化指标的差异,有机质含量、氮元素、速效钾等可能是制约兰州百合鳞茎产量的重要因素,兰州百合生长过程中对有效磷的利用率较低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 一、引言
• 1.1 引言
• 1.2 AMF研究进展
• 1.2.1 丛枝菌根真菌（AMF）简介
• 1.2.2 丛枝菌根真菌（AMF）在生态系统中的作用
• 1.2.3 丛枝菌根真菌群落结构研究方法
• 1.3 研究思路
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 研究内容及目的
• 1.3.3 研究思路
• 二、材料与方法
• 2.1 实验样地
• 2.2 样品的采集与处理
• 2.3 百合植株相关数据的采集
• 2.4 土壤理化测定
• 2.5 根样DNA提取
• 2.6 根样染色与AM侵染率测定
• 2.7 AMF孢子计数
• 2.8 AMF 18SrDNA的Nested-PCR
• 2.9 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
• 2.10 DGGE条带的克隆、测序及序列分析
• 2.11 数据转换与统计
• 三、结果
• 3.1 兰州百合根内共生AMF、DSE结构
• 3.2 兰州百合根际AMF孢子形态
• 3.3 施肥对兰州百合共生AMF、DSE影响
• 3.3.1 鳞茎失重期
• 3.3.2 鳞茎膨大期
• 3.3.3 百合休眠期
• 3.4 兰州百合AMF侵染率季节变化
• 3.5 苯菌灵对兰州百合共生AMF、DSE影响
• 3.5.1 鳞茎失重期
• 3.5.2 鳞茎迅速膨大期
• 3.5.3 百合休眠期
• 3.5.4 苯菌灵处理对AMF孢子的影响
• 3.6 兰州百合鳞茎重量
• 3.7 土壤理化性质分析
• 3.8 相关性分析
• 3.9 苯菌灵对兰州百合AMF分子多样性的影响
• 3.10 DGGE图谱条带的克隆测序分析
• 四、讨论
• 4.1 兰州百合内生真菌的侵染状况
• 4.1.1 AM真菌的侵染
• 4.1.2 DSE、细AMF的共生
• 4.2 AMF季节变化
• 4.3 苯菌灵对AMF、DSE群落结构的影响
• 4.4 施肥、苯菌灵处理对兰州百合鳞茎生长量的影响
• 五、结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢