中国西南地区水生植物代表类群内生真菌多样性及分布格局研究

Endophytic fungus play important role in increasing biomass of plant and tolerance of plant to environment pressure. Many studies focused on endophytic fungus of terrestrial plants, and gave few attention to endophytic fungus of aquatic plants which have broader distributions. Limited research show that endophytes of aquatic plants embrace higher biodiversity and differ from those in terrestrial species, which also are important in helping plant resist to environment pressure. What’s more, aquatic plants are a good model in surveying impact of geographic patterns and environmental gradients on biodiversity, and studies on distribution pattern of endophytic fungus in aquatic plants will help further explore biodiversity.. On the basis of previous researches, we will study some representative species of aquatic plants in the Southwest region of China from following aspects: using culture-based and culture-independent technology, and integrating morphology, molecular characters and High-throughput sequencing. This project aims: (1) to explore the endophytic fungus diversity of aquatic plants, distribution pattern and its formation mechanism; (2) to analyse factors driving distribution pattern of endophytic fungus in a bigger scale, and test the hypothesis whether these regulations in terrestrial plants are available for aquatic plants; (3) to provide the new insight and evidence for endophyte biodiversity and coevolution between plant and fungus; (4) to promote the advance of using aquatic plants influenced by endophytic to restore the damaged aquatic ecosystems.

内生真菌在植物对抗环境压力和增加生物量等方面起着重要作用。陆生植物的内生真菌已有相关研究，但分布更为广泛的水生植物的内生真菌却没得到关注。少量的研究结果显示，相对于陆生植物，水生植物的内生真菌种类独特，物种丰富，在水生植物抵抗环境压力方面也发挥着重要作用。而且水生植物在检测地理格局和环境梯度对生物多样性的影响方面是一个好的案例，对水生植物内生真菌分布格局的研究也将丰富生物多样性研究的内涵。. 本项目旨在前期研究的基础上，选择中国西南地区水生植物代表类群，利用可培养与免培养技术，结合形态、分子和高通量测序手段，揭示这一地区水生植物内生真菌的多样性、分布格局及其形成机制，检测大尺度下驱动水生植物内生真菌多样性格局形成的环境因子，为深入探讨内生真菌与植物的协同进化提供新的视野与证据，同时，为利用水生植物修复受损水生生态系统提供潜在的技术支持。

本项目对分布在云南、贵州、四川和西藏境内的水生植物内生真菌多样性进行了调查，样点类型有湖泊、河流、沼泽、溪流、池塘，共计59个样点，海拔跨度从1800到4900米，宿主植物有48种。用可培养法从18560个植物组织片段中分离获得内生真菌2100株，结合形态特征和核糖体内转录间隔区(ITS)测序鉴定后，分属于205个属，分布在74个科，35个目，14个纲和4个门中。.用免培养法对内生真菌分析的结果显示，有75.81%的OTUs仅能鉴定到真菌界，余下的经比对分析，分别属于6个门：子囊菌门、担子菌门、接合菌类、壶菌门、球囊菌门和罗兹壶菌门，18个纲，50个目，91个科和196个属。免培养法检测到的壶菌门、球囊菌门和罗兹壶菌门在可培养法中均没有分离到，而可培养方法中分离到的粘液菌门，3个目，6个科和21个属的真菌在高通量测序中未检测到，说明有必要结合两种方法揭示环境中真菌多样性。用免培养法对相应样点底泥中真菌分析的结果表明，从能和数据库中匹配的OTUs来看，底泥样品中真菌的种类和数量明显高于水生植物内生真菌，但从不能匹配的OTUs来看，免培养法获得的水生植物内生真菌中有75.1%不能鉴定到门，而底泥中仅12.61%不能鉴定门，说明了水生植物组织内蕴藏着巨大的真菌多样性。. 可培养法的分析结果显示，不考虑植物种类，只考虑生境，最高的分离频率在海拔为1722米的抚仙湖，最低的分离频率在海拔为3708米的伍须海；在同一样地，红菱内生真菌的分离频率最高，为60%，荇菜最低，为5.2%；对同一植物，叶片组织分离到的内生真菌多样性稍高，是11.5%，茎内的分离频率最低，是10.5%；针对同一种植物，海拔对内生真菌分离频率和组成也有影响，随着海拔升高，内生真菌的分离频率和多样性整体呈现降低的趋势。免培养法得到的结果分析发现，水生植物内生真菌的组成主要受环境影响，而非宿主本身。. 对木霉属、 炭疽菌属和亚隔孢壳科物种多样性的分析结果揭示，23个木霉菌株分属于8个已知种和8个新种；66个炭疽菌属菌株分属于6个已知种和16个新种，106株亚隔孢科菌株分属于9个已知种、两个新属和24个新种，新种的高频率出现说明水生植物组织内蕴含着丰富的真菌，造成物种高度分化的机制有待进一步探索。