廣西甘蔗根際土壤從枝菌根(AM)真菌多樣性研究.pdf

1、廣西是我國最大的甘蔗種植區(qū)，干旱和長期單一連作引致土壤退化，已成為制約甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題之一。叢枝菌根（Arbuscular mycorrhizas，AM）真菌能促進(jìn)宿主對水分和養(yǎng)分（特別是磷）的吸收和利用，促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。本研究在我們對廣西甘蔗根際土壤AM真菌初步調(diào)查的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)采集廣西主要甘蔗種植區(qū)不同土壤類型的甘蔗根系和根際土壤，通過分子生物學(xué)輔助技術(shù)，鑒定AM真菌種類，以了解不同土壤類型AM真菌的侵染特點(diǎn)，揭示

2、廣西甘蔗根際土壤AM真菌多樣性、優(yōu)勢種群及分布特點(diǎn)，以及探究土壤理化性質(zhì)對AM真菌多樣性的影響，為進(jìn)一步利用AM真菌提高甘蔗抗逆性和土壤養(yǎng)分的利用率提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1.本研究共采集了26個市（縣/區(qū)），包含7種不同土壤類型的甘蔗根系和根際土壤作為研究對象，獲得52份根系、52份土壤。測定了土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、總氮、有效磷和交換性Mg2+。研究表明，廣西甘蔗土壤酸化嚴(yán)重，pH6.0以下的占61.5％，其中pH4.0

3、以下的占5.8％，pH4.0-5.0占28.8％，pH5.0-6.0占26.9％。pH6.0-7.0占25％，pH7.0以上的占13.5％。有機(jī)質(zhì)、氮含量等土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量偏低。除了有效磷，其余各項(xiàng)土壤理化性質(zhì)的最高值均為石灰土，而最低值均為磚紅壤。
　　2.甘蔗屬于菌根型作物。研究表明，甘蔗根系均能與AM真菌形成互惠共生體。經(jīng)Pearson相關(guān)性分析結(jié)果表明，根上菌絲與根內(nèi)菌絲侵染率(R=0.558，P=0.00)、與泡囊的侵染

4、率（R=0.588，P=0.00）呈極顯著正相關(guān)。根內(nèi)菌絲侵染率與泡囊侵染率(R=0.435，P=0.001)呈極顯著正相關(guān)。
　　3.甘蔗根系菌根侵染率受到土壤理化性質(zhì)的影響。pH值(R=0.367，P=0.007)、有效磷（R=-0.609，P=0.000）與根內(nèi)菌絲侵染率呈極顯著負(fù)相關(guān)。土壤理化性質(zhì)對甘蔗根系侵染率的影響因土壤類型不同而存在差異。在赤紅壤中，有機(jī)質(zhì)(R=-0.478，P=0.028)、總N(R=-0.541，

5、P=0.011)和有效P(R=-0.709，P=0.00)與根內(nèi)菌絲侵染率呈顯著負(fù)相關(guān)。在磚紅壤中，總N與根內(nèi)菌絲侵染率(R=-0.823，P=0.044)呈顯著負(fù)相關(guān);有效P和根內(nèi)菌絲侵染率（R=-0.926，P=0.008）呈極顯著負(fù)相關(guān)。在紅壤中，pH值與根內(nèi)菌絲侵染率(R=0.924，P=0.008)呈極顯著正相關(guān);有機(jī)質(zhì)(R=-0.865, P=0.026)、總N(R=-0.860, P=0.028)、有效P(R=-0.877

6、, P=0.022)與根內(nèi)菌絲侵染率均呈顯著負(fù)相關(guān)。
　　4.本研究采用Nested-PCR擴(kuò)增AM真菌18S rDNA目的片段，對廣西主要甘蔗種植區(qū)甘蔗根系和根際土壤樣品AM真菌克隆文庫進(jìn)行分子多樣性分析。以97％的閾值劃分操作分類單元(OTU)，將所得到的AM真菌序列劃分為32個OTU，通過聚類分析劃分為7科13屬32種AM真菌。分別為球囊霉科(Glomeraceae)有5屬17種;多樣孢囊霉科(Diversisporacea

7、e)有2屬3個種;無梗囊霉科(Acaulosporaceae)1屬1個種;巨孢囊霉科(Gigasporaceae)有2屬2個種;Claroideoglomeraceae科有1屬5個種;原囊霉科(Archaeosporaceae)有1屬2個種;類球囊霉科(Paraglomaceae)有1屬2個種。在32個分子種中，有7個分子種和已知種聚在一起。所有土壤類型均以球囊霉科為主，其次為Claroideoglomeraceae科和類球囊霉科，其他

8、科在所有樣地均比較稀有。所以球囊霉科為7種土壤類型的優(yōu)勢科;Rhizophagus屬為優(yōu)勢屬。
　　5.不同土壤類型的AM真菌多樣性。赤紅壤發(fā)現(xiàn)7科11屬22種，磚紅壤發(fā)現(xiàn)5科7屬11種，紅壤發(fā)現(xiàn)4科8屬12種，石灰土發(fā)現(xiàn)4科8屬14種，其他類型土壤發(fā)現(xiàn)5科9屬12種。在不同的土壤類型中，根系及根際土壤AM真菌的豐富度和香農(nóng)維納指數(shù)最高值均為紅壤。不同土壤類型的AM真菌物種豐富度、香農(nóng)維納指數(shù)不存在顯著性差異。
　　6.經(jīng)P

9、earson相關(guān)性分析表明，在磚紅壤、紅壤、石灰土以及其他類型的土壤中，土壤理化性質(zhì)與AM真菌物種豐富度沒有顯著的相關(guān)性;在赤紅壤中，土壤的pH值與根系A(chǔ)M真菌的物種豐富度呈顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.474，P=0.03)，交換性Mg2+與根系A(chǔ)M真菌的物種豐富度呈極顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.583，P=0.006)。
　　7.對AM真菌分子種進(jìn)行群落排序發(fā)現(xiàn)，根部和根際土壤的AM真菌的群落分布差異較顯著。雖然不同類型的根際土壤中，AM真