典型荒漠样带AM和DSE真菌物种多样性对克隆植物生长的生态响应研究

Clonal plant with powerful clonal growth and spatial invading capacity became the vanguard and dominant species of desert ecosystem.Among the adaptive mechanism of clonal plants to desert,the symbiosis relationship of plant and soil microbe is a very important strategy.Beginning with the symbiosis relationship between soil fungi and clonal plants in desert conditions,soil samples and root segments in the rhizosphere of clonal plants of Psammochloa villosa, Hedysanum leave and Artemisia ordosica will be collected in different seasons, habitats,host plants and soil layers during three years at three research stations in Saibei desert steppe,Maowusu desert and Tenggeli desert,soil fungal species be identified and classified with morphology characteristic,electronic microscope and molecular biological technics,the content and distribution of glomalin related soil protein be analysed.Species diversity and ecological variation of AM and DSE fungi be investigated by comparing and the analysis the community composition and growth pattern of AM and DSE fungi under different clonal plants and interrelation with host plants and soil factors.The influence mechanism of clonal plant growth on AM and DSE fungal activity and ecological distribution be discussed. The symbiosis mechanism between AM and DSE fungi and clonal plants and ecological strategy of adaptation to extreme desert conditions be disclosed. So AM and DSE fungal resourse be found and preserved,and the scientific basis for application of mycorrhizal biological technology and recovery of the desert vegetations will be provided.

本项目以沙生克隆植物与土壤真菌共生关系作为切入点，从位于塞北荒漠草原、毛乌素沙地和腾格里沙漠等野外试验站，连续三年分不同季节、生境、宿主植物和土壤层次的定位试验，从羊柴（Hedysarum laeve）、沙鞭（Psammochloa villosa）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）等克隆植物群落样地采集土壤样品，在以物种多样性和菌根共生体结构特征为主要内容的基础上，结合AM真菌代谢产物-球囊霉素，通过比较分析不同种类克隆植物共生真菌群落组成、生长规律及其与宿主植物和土壤因子之间的相互作用，系统研究我国北方荒漠样带克隆植物AM真菌和DSE真菌物种多样性和生态异质性；探明克隆植物生长对土壤AM真菌和DSE真菌活动和生态分布的影响机制；揭示沙生克隆植物与土壤真菌共生机理和适应极端环境的生态对策。发掘和保育漠境土壤共生真菌种质资源，为菌根生物技术应用和荒漠植被恢复提供材料和依据。

植被恢复是荒漠化治理的重要途径和步骤，植被对沙丘的固定作用取决于侵入活动沙丘植物的“生态邻域”。与非克隆植物相比，克隆植物具有更大的生态邻域，对提高流动沙丘斑块植被盖度，增强景观稳定性更加迅速有效。同时，在植被恢复过程中，克隆植物对群落环境的改变和生态功能维持起主导作用。本项目以克隆植物与土壤真菌共生关系为切入点，在高度生态异质性环境中，研究羊柴（Hedysarum laeve）、沙鞭（Psammochloa villosa）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）等克隆植物根围土壤真菌群落组成、生长规律及其与宿主植物和环境因子之间的相互作用。共分离鉴定14属49种AM真菌，6属7种DSE真菌。3种克隆植物均能与AM真菌形成I-型菌根，AM菌丝和泡囊非常发达，丛枝更新很快，孢子体积小、颜色深、孢壁厚，整体形态不饱满，孢子表面多具附属物。首次发现DSE能够高度感染荒漠克隆植物根皮层和维管组织，形成典型深色有隔菌丝和微菌核结构，并发现DSE菌丝变形形成类似泡囊的新结构以及自然条件下DSE真菌产孢现象。孢子表面纹饰、附属结构等微形态特征和分子特征对于AM和DSE真菌系统分类有重要参考价值。AM和DSE真菌物种多样性和生态分布具有明显时空异质性，并与宿主植物和土壤因子密切相关，AM真菌主要分布在0-30cm浅土层，而DSE不产孢菌株多分离自0-10cm土层，产孢菌株多分离自20-50cm土层。植物克隆生长对土壤真菌生态分布和菌根形成有显著影响，与“密集型”克隆植物黑沙蒿相比，AM和DSE真菌对羊柴、沙鞭等“游击型”克隆植物根组织有更高定殖率和定殖强度。共生真菌对极端荒漠环境具有良好的生态适应性，沙生植物与土壤真菌共生是其适应极端荒漠环境的重要因素。AM和DSE真菌生态分布和定殖活动能够作为监测和评估土地荒漠化程度的有效指标。本项研究成果丰富了荒漠恢复生态学的基础理论，也为菌根生物技术在荒漠植被恢复和生态重建中的应用提供了科学依据和种质资源。