丛枝菌根共生适应性对海拔环境梯度的响应

Symbiotic organisms adapt to one another and their abiotic environment. This process varies spatially among populations such that evolutionary mosaics of symbiotic function can arise from geographic differences in the environment. The degree to which geographic mosaics of symbioses are caused by variation in the biotic or abiotic environment is not well-understood,but this knowledge is critical for development of a mechanistic understanding of their function within ecosystems. The elevational gradients are characterized by dramatic changes in climate and biotic turnover over short geographic distances, mycorrhizas from which provide an ideal system to uncouple the importance of biotic (plant and fungal) and abiotic (soil and temperature) variation to adaptation by symbionts. .The Qinghai-Tibetan Plateau is a vast and high plateau with an average elevation of over 4000 meters, which is very sensitive to the climate change. The present study conduct the local investigation and reciprocal inoculation experiments to learn how the environmental factors affect local adaptation in arbuscular mycorrhizal (AM) symbioses. Ecotypes of grasses and sedges from three altitudes of Segrila and Mila Mountain were grown with all possible "home and away" combinations of soils(or temperature) and AM fungal communities.We hypothesize that adaptation of plants to their biotic and abiotic environment may structure AM symbioses such that plant fitness, fungal biomass and mutualistic function between plant genotypes and AM fungal communities will be maximized in their original conditions. The results will help guide the plants and AM fungal communities in Qinghai-Tibetan Plateau so that their desirable community and ecosystem functions can be maximized.

共生是植物适应环境的一种重要策略。在适应过程中，环境的异质性是影响共生体双方适合度和功能效果的重要因素。但目前关于环境因子对不同地理斑块上共生体功能的作用程度仍缺乏足够的认识。丛枝菌根真菌作为一类在全球广泛分布的土壤微生物，能与陆地上80%的维管植物形成独特的专性共生体系，在影响植物生长发育、养分吸收和生态适应性等方面起到了关键作用。本研究以青藏高原色季拉山和米拉山为目标区域，以不同海拔高度上的AM真菌群落、宿主植物生态型和环境条件为研究对象，通过野外调查和交互接种试验，分析生物（宿主植物和AM真菌群落）和非生物因子（温度、土壤和综合环境）对菌根共生功能的调节作用；阐明形成菌根对不同功能型植物局域适应性的影响；明确菌根共生体双方对海拔所引起的环境变化的局域适应性。本研究结果将深化人们对青藏高原AM菌根生态适应机理的认识，有助于人们对脆弱生态系统的管理和功能调控。

共生是植物适应环境的一种重要策略。目前关于环境因子对不同地理斑块上菌根共生体功能的作用程度仍缺乏足够的认识。本研究以青藏高原高山生态系统为目标区域，以不同海拔高度上的AM真菌群落、宿主植物生态型和环境条件为研究对象，通过野外调查和交互接种试验，研究环境梯度对菌根共生功能的调节作用,以明确菌根共生体双方对海拔所引起的环境变化的局域适应性。主要研究结果如下：.通过SEM模型综合分析了海拔梯度上的各种环境因子对菌根共生体适合度的影响，发现海拔通过直接路径强烈影响植物的生物量，温度通过直接路径强烈影响植物生物量和根冠比。海拔主要通过影响土壤有机质、土壤有效磷和土壤质地间接影响AM 真菌侵染、菌丝密度和孢子密度。进一步对海拔梯度上六种植物的功能特征、AM菌根形成情况和菌根共生关系研究发现，高山植物的功能性状与AM真菌的侵染具有一定的相关性，低海拔植物的适合度与AM真菌的侵染性状匹配度较好；而对于高海拔植物，二者的关系主要受植物种类的影响。.对不同海拔来源的枚红叶青茅、AM真菌菌剂进行控温交互接种实验，结果发现温度能够调控菌根共生体的功能分化，植物生长仅在低温条件下表现出本土优势，而AM 真菌在高、低两个温度条件下均没有局域适应性。但植物和接种剂来源都显著影响了菌根的共生功能。在西藏色季拉山西坡的两个海拔高度（3270 m和4540 m a.s.l.）对两种植物（须弥紫菀和白心球花报春）进行了为期两年的交互移植试验，结果发现苯菌灵处理显著抑制了AM 真菌的侵染，植物对局域气候的适应性受AM 真菌和植物种类的影响。无论在本土和外来的环境条件下，两种植物的菌根效应均为正效应。以上研究结果对于深入理解高山植物对环境变化的响应具有重要的理论价值。