广西甘蔗根际土壤丛枝菌根（AM）真菌多样性研究

发布时间：2017-06-23 15:10

  本文关键词：广西甘蔗根际土壤丛枝菌根（AM）真菌多样性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：广西是我国最大的甘蔗种植区,干旱和长期单一连作引致土壤退化,已成为制约甘蔗产业发展的主要问题之一。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizas, AM)真菌能促进宿主对水分和养分(特别是磷)的吸收和利用,促进土壤生态系统的良性循环。本研究在我们对广西甘蔗根际土壤AM真菌初步调查的基础上,系统采集广西主要甘蔗种植区不同土壤类型的甘蔗根系和根际土壤,通过分子生物学辅助技术,鉴定AM真菌种类,以了解不同土壤类型AM真菌的侵染特点,揭示广西甘蔗根际土壤AM真菌多样性、优势种群及分布特点,以及探究土壤理化性质对AM真菌多样性的影响,为进一步利用AM真菌提高甘蔗抗逆性和土壤养分的利用率提供理论依据。主要结果如下：1.本研究共采集了26个市(县/区),包含7种不同土壤类型的甘蔗根系和根际土壤作为研究对象,获得52份根系、52份土壤。测定了土壤pH值、有机质、总氮、有效磷和交换性Mg2+。研究表明,广西甘蔗土壤酸化严重,pH 6.0以下的占61.5%,其中pH 4.0以下的占5.8%,pH 4.0-5.0占28.8%,pH 5.0-6.0占26.9%。pH 6.0-7.0占25%,pH 7.0以上的占13.5%。有机质、氮含量等土壤营养物质含量偏低。除了有效磷,其余各项土壤理化性质的最高值均为石灰土,而最低值均为砖红壤。2.甘蔗属于菌根型作物。研究表明,甘蔗根系均能与AM真菌形成互惠共生体。经Pearson相关性分析结果表明,根上菌丝与根内菌丝侵染率(R=0.558,P=0.00)、与泡囊的侵染率(R=0.588,P=0.00)呈极显著正相关。根内菌丝侵染率与泡囊侵染率(R=0.435,P=0.001)呈极显著正相关。3.甘蔗根系菌根侵染率受到土壤理化性质的影响。pH值(R=0.367,P=0.007)、有效磷(R=-0.609,P=0.000)与根内菌丝侵染率呈极显著负相关。土壤理化性质对甘蔗根系侵染率的影响因土壤类型不同而存在差异。在赤红壤中,有机质(R=-0.478,P=0.028)、总N(R=-0.541,P=0.01 1)和有效P(R=-0.709,P=0.00)与根内菌丝侵染率呈显著负相关。在砖红壤中,总N与根内菌丝侵染率(R=-0.823,P=0.044)呈显著负相关；有效P和根内菌丝侵染率(R=-0.926,P=0.008)呈极显著负相关。在红壤中,pH值与根内菌丝侵染率(R=0.924,P=0.008)呈极显著正相关；有机质(R=-0.865,P=0.026)、总N(R=-0.860,P=0.028)、有效P(R=-0.877,P=0.022)与根内菌丝侵染率均呈显著负相关。4.本研究采用Nested-PCR扩增AM真菌18S rDNA目的片段,对广西主要甘蔗种植区甘蔗根系和根际土壤样品AM真菌克隆文库进行分子多样性分析。以97%的阈值划分操作分类单元(OTU),将所得到的AM真菌序列划分为32个OTU,通过聚类分析划分为7科13属32种AM真菌。分别为球囊霉科(Glomeraceae)有5属17种；多样孢囊霉科(Diversisporaceae)有2属3个科,：无梗囊霉科(Acaulosporaceae)1属1个种；巨孢囊霉科(Gigasporaceae)有2属2个种；Claroideoglomeraceae科有1属5个种；原囊霉科(Archaeosporaceae)有1属2个种；类球囊霉科(Paraglomaceae)有1属2个种。在32个分子种中,有7个分子种和己知种聚在一起。所有土壤类型均以球囊霉科为主,其次为Claroideoglomeraceae科和类球囊霉科,其他科在所有样地均比较稀有。所以球囊霉科为7种土壤类型的优势科；Rhizophagus属为优势属。5.不同土壤类型的AM真菌多样性。赤红壤发现7科11属22种,砖红壤发现5科7属11种,红壤发现4科8属12种,石灰土发现4科8属14种,其他类型土壤发现5科9属12种。在不同的土壤类型中,根系及根际土壤AM真菌的丰富度和香农维纳指数最高值均为红壤。不同土壤类型的AM真菌物种丰富度、香农维纳指数不存在显著性差异。6.经Pearson相关性分析表明,在砖红壤、红壤、石灰土以及其他类型的土壤中,土壤理化性质与AM真菌物种丰富度没有显著的相关性；在赤红壤中,土壤的pH值与根系AM真菌的物种丰富度呈显著负相关(R=-0.474,P=0.03),交换性Mg2+与根系AM真菌的物种丰富度呈极显著负相关(R=-0.583,P=0.006)。7.对AM真菌分子种进行群落排序发现,根部和根际土壤的AM真菌的群落分布差异较显著。虽然不同类型的根际土壤中,AM真菌的群落结构差异不明显,但在赤红壤和石灰土的甘蔗根系中,AM真菌群落结构分布差异比较明显。此外,将群落排序和环境因子拟合,发现甘蔗根际土壤AM真菌的群落分布与土壤理化性质之间并不存在关系。
【关键词】：甘蔗 根际土壤 丛枝菌根真菌 多样性
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S566.1;S154.3
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 前言10-16
• 1.1 广西甘蔗的重要地位以及制约其产业发展的主要因素10
• 1.2 关于丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizas,AM)真菌10-12
• 1.2.1 AM真菌的概念10-11
• 1.2.2 AM真菌在生态农业中的功能11-12
• 1.3 关于AM真菌多样性研究12-13
• 1.3.1 AM真菌的物种多样性12
• 1.3.2 AM真菌的生境多样性12-13
• 1.3.3 AM真菌的宿主多样性13
• 1.3.4 影响AM真菌多样性和分布的因素13
• 1.4 有关甘蔗AM真菌的研究13-14
• 1.5 研究意义14-15
• 1.6 技术路线15-16
• 第2章 材料和方法16-25
• 2.1 研究材料及采样区域16-17
• 2.2 实验方法17-24
• 2.2.1 样品采集与处理17-18
• 2.2.2 土壤理化性质测定18
• 2.2.3 根系AM真菌侵染率测定18
• 2.2.4 DNA的提取18-20
• 2.2.5 AM真菌18S rDNA分子片段扩增20-24
• 2.3 数据分析24-25
• 第3章 结果和分析25-42
• 3.1 土壤理化性质分析25-30
• 3.2 AM真菌侵染率30-32
• 3.2.1 甘蔗根系AM真菌染色和侵染概况30
• 3.2.2 不同土壤类型的AM真菌侵染率分析30-32
• 3.2.3 AM真菌各种结构的侵染程度相关性分析32
• 3.3 甘蔗根际土壤AM真菌分子多样性32-39
• 3.3.1 样品DNA提取结果32-33
• 3.3.2 Nested-PCR扩增结果33-34
• 3.3.3 克隆文库构建与克隆子筛选34
• 3.3.4 AM真菌聚类分析34-39
• 3.4 不同土壤类型的物种多样性指数39
• 3.5 土壤理化性质与AM真菌的关系39-42
• 第4章 讨论42-47
• 4.1 AM真菌侵染情况42
• 4.2 广西甘蔗根际土壤AM真菌物种多样性42-43
• 4.2.1 Nested-PCR的选择42
• 4.2.2 甘蔗根际土壤AM真菌物种多样性42-43
• 4.3 土壤理化性质与AM真菌43-46
• 4.3.1 土壤理化性质与AM真菌侵染率43-44
• 4.3.2 土壤理化因子与AM真菌多样性44-46
• 4.4 AM真菌群落结构46-47
• 第5章 总结与展望47-49
• 5.1 总结47-48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-56
• 攻读硕士学位期间发表论文情况56-57
• 致谢57-58

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