西北沙区梭梭深色有隔内生真菌物种多样性及促生抗旱机制研究

Haloxylon ammodendron (C. A. Mey.) Bge. is a xerophytic desert shrub belonging to the plant family Chenopodiaceae. It is usually the pioneer plant and native dominant specie in the desert areas of northwest China, and is also the second important protected plant in our country. As H. ammodendron plays vital roles in vegetation recovery as well as constructing agriculture and pasture shelterbelts, it has attracted more and more attention. In this project, we are going to collect plant and soil samples from H. ammodendron in six desert regions for two consecutive years. DSE colonization and species diversity in H. ammodendron will be investigated by morphological method, chemical analysis and molecular biotechnology. Second, an inoculation experiment using the isolated DSE was designed under drought conditions. We will examine the effects of DSE inoculation on the performance and ecological roles of H. ammodendron and explore the relationship of DSE and H. ammodendron. This research would contribute to the further understanding of the ecological function of DSE fungi in vegetation restoration and in reducing erosion and desertification in arid ecosystems.

梭梭[Haloxylon ammodendron (C.A.Mey.) Bge.]隶属于藜科梭梭属，是国家二级保护物种和温带荒漠中的先锋植物和植被建群种，主要分布于我国西北荒漠地区，其特殊的物种生长特性和科学价值倍受关注。本项目以沙生植物与土壤真菌共生关系作为切入点，通过连续两年沿梭梭天然分布带采集土壤和根系样品，分离培养深色有隔内生真菌(Dark septate endophyte, DSE)，通过形态学、组织化学和分子生物学方法研究相结合，研究梭梭DSE真菌定殖规律、群落组成和物种多样性特征，发掘和保育DSE真菌资源；人工接种试验研究梭梭与DSE真菌相互作用，揭示梭梭与DSE真菌共生机制及其适应极端环境的生态策略，为充分利用DSE真菌促进梭梭资源保护和植被恢复提供依据。

土地荒漠化不仅严重阻碍了社会经济发展，同时也给国家生态安全带来巨大威胁。而菌根生物技术能够在一定程度上克服荒漠地区气候干旱和土壤表层缺水等问题，被证明是有效且经济可行的生物修复途径。因此，研究荒漠环境共生真菌多样性及促生效应至关重要。梭梭是温带荒漠的重要植被建群种，主要分布于我国西北荒漠地区，在防风固沙等方面具有重要作用。本项目连续两年在梭梭天然分布区采集土壤和根系样品，分离培养深色有隔内生真菌(Dark septate endophyte, DSE)，结合形态学和分子生物学方法研究梭梭DSE真菌定殖规律、群落组成和物种多样性特征，发掘和保育真菌资源；人工接种试验研究梭梭与DSE相互作用，揭示其共生机制。结果表明，DSE真菌在自然生境梭梭根系广泛定殖，形成具有时空异质性的典型暗色有隔菌丝和微菌核结构。共分离鉴定14属24种，其中Canariomyces microsporus、Alternaria alstroemeriae、Botryotrichum murorum、Alternaria sorghi和Lophotrichus fimeti为荒漠地区首次报道。相关性分析表明，DSE定殖率及真菌形态特征受土壤理化性质影响，其中土壤湿度、有效磷是影响真菌定殖率的主要环境因子，土壤湿度、有效磷和碱解氮是影响真菌定殖形态的主要环境因子。体外培养试验表明，荒漠植物DSE不仅自身具有较高的抗旱性，还能够增强宿主梭梭对水分胁迫的抵御能力。在干旱条件下，接种DSE的梭梭植株生物量及渗透调节物质含量显著增加；通过对照组和接菌处理组比较，差异表达基因在与干旱胁迫相关的代谢通路如糖代谢、氨基酸代谢、脂类代谢等通路中差异明显，说明接菌条件下差异基因通过参与这些代谢过程来响应植物的干旱胁迫。这些研究结果对丰富荒漠真菌资源及利用DSE真菌促进梭梭资源保护和植被恢复提供依据。