温度升高对濒危植物夏蜡梅共生AMF群落组成及两者共生关系的影响

As one of major problem of global change, climate warming had brought significant impact on both plant and related microbial communities. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are important soil organisms that form obligate symbiotic associations with about 80% terrestrial plants. AMF taxa promote plant growth and nutrient uptake through differentiation of niches and functions. Researches on AMF under condition of rising temperature can make us understand climate warming effects on ecosystem function. However, we have no idea either to climate warming effects on AMF community composition and symbiotic associations or role AMF played on responses of endangered plant to climate warming.. Endangered plant Sinocalycanthus chinensis was considered as research object and combining control experiment (artificial simulated warming) and field investigation (elevation transformation) to research on: 1) effects of rising temperature on AMF community composition and phylogenetic relationships of S. chinensis; 2) effects of rising temperature on symbiotic associations and AMF colonize strategies; 3) effects of simulated warming on AMF ecosystem function (growth and resource utilization of S. chinensis), to explore response rules of AMF community composition and symbiotic associations of S. chinensis to climate warming, and provide important basis for revealing the role AMF played in responses of S. chinensis to global climate change.

作为全球变化主要问题，气候变暖对植物生长和分布带来重要影响，同时也作用于相关微生物群落。丛枝菌根真菌（AMF）可与约80%的陆生植物形成共生，不同AMF类群通过生态位与功能分化促进植物生长和养分吸收。对温度升高条件下植物共生AMF群落的研究可以使我们更好的了解气候变暖对生态系统功能的影响。但是，气候变暖对濒危植物AMF群落组成及两者共生关系的影响，和AMF在濒危植物响应气候变暖过程中的作用并不清楚。. 以濒危植物夏蜡梅为研究对象，结合控制实验（人工模拟增温）和野外调查（不同海拔），研究温度升高对：1）夏蜡梅AMF群落组成及种系发生关系；2）夏蜡梅—AMF共生关系及AMF侵染策略；3）夏蜡梅共生AMF生态系统功能（夏蜡梅生长和对资源的利用）的影响，探索AMF群落组成及与濒危植物共生关系对气候变暖的响应规律，对揭示AMF在濒危植物应对全球气候变化过程中扮演怎样的角色提供重要依据。

近年来，全球气候变暖及其引起的生物学和生态学效应备受关注。气候变暖不仅作用于植物，还会影响与之共生的微生物群落，尤其是与大多数维管植物均有共生关系的丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）。对于分布范围狭小的濒危植物，气候变暖对其共生AMF群落结构及两者共生关系会产生怎样的影响还不清楚。本研究以濒危植物夏蜡梅（Sinocalycanthus chinensis）为材料，将人工室内红外辐射模拟增温实验与野外不同海拔调查相结合，探究气温升高对夏蜡梅共生真菌AMF群落结构和两者共生关系的影响，并对接种和不接种AMF处理条件下夏蜡梅生长生理指标进行测定和比较。对野外不同海拔夏蜡梅根系和根际土中AMF进行扩增和克隆测序发现，野生夏蜡梅具有丰富的AMF种系型多样性，在夏蜡梅根系内和根际土中分别检测到54个和95个种系型，且根系和根际土中AMF科在不同海拔上具有类似的分布情况。海拔对AMF群落有显著的影响，AMF种系型多样性随海拔先升高后降低，在中海拔具有最高的多样性，夏蜡梅的AMF侵染率也呈现出相同的趋势。非度量多维尺度分析表明，海拔、土壤pH值、土壤温度和总磷对AMF群落结构有显著影响。亲缘关系相近的AMF种系型倾向于在相同的海拔分布，说明在AMF种系型共存关系中，环境过滤起主要作用。对人工室内红外辐射模拟增温条件下夏蜡梅根系和根际土中AMF进行扩增和二代测序后发现，增温和非增温处理条件下AMF优势属均为Glomus，且在根系中的比例高于根际土。模拟增温明显改变了AMF的群落组成。模拟增温条件下接种AMF对夏蜡梅生长的研究表明，增温抑制了夏蜡梅的生长和改变了夏蜡梅的生物量分配，而接种AMF促进了夏蜡梅的生长。本实验从植物共生微生物角度出发，进行了植物生长指标、土壤理化性质、AMF群落结构和共生情况的研究，不仅为濒危植物抵抗环境变化的相关研究提供证据，也为濒危植物人工栽培过程中共生真菌的利用提供依据。