中国桦木属植物外生菌根真菌多样性及分布格局研究

Ectomycorrhizal (ECM) fungal diversity and distribution pattern is one of the hot research points in mycorrhizal ecology. Species of Betula are widely distributed in China, and little is known about the ECM fungi associated with them. In China, species of Betula origined in the southwest, distributed to the neighbor areas and formed the modern distribution patterns. In this study, 454 pyrosequencing and ITS barcoding technique will be applied to detecte the ECM fungal diversity associated with Betula spp.; the relative effects of various biotic, geographic, edaphic and climatic factors on taxonomic richnese and distribution of Betula-associated ECM fungal community will be analyzed. This study can help us understand ECM fungal diversity and distribution pattern and will be provide the scientific insights into the application of mycorrhizal technology in ecosystem restoration.

外生菌根真菌多样性和分布格局是菌根生态研究的热点之一。桦木属植物分布广泛，具有重要的生态和经济价值。在我国，桦木属植物起源于西南地区，发育、分化并向周围扩散，形成现代分布格局。目前对该属植物的外生菌根真菌多样性和分布格局知之甚少。本研究利用高通量测序方法和ITS条形码技术鉴定外生菌根真菌，揭示我国桦木属植物外生菌根真菌的多样性和分布格局；利用非度量多维尺度（NMDS）、Pearson相关分析、Mantel test、冗余分析（RDA）等方法分析外生菌根真菌的分布格局与桦木属植物系统发育和分布、海拔、气候（温度和降水）以及土壤因子之间的相关性，阐释桦木属外生菌根真菌分布格局的形成机制。通过本研究可丰富对外生菌根多样性和分布的认识，为菌根技术在人工造林、干扰生态系统的植被恢复和重建过程的应用提供理论依据。

本项研究旨在通过高通量测序和ITS条形码技术分析、揭示我国桦木属植物外生菌根（ECM）真菌的生物多样性和分布格局；利用非度量多维尺度(NMDS)、PerMANOVA、冗余分析（RDA）等方法分析外生菌根真菌的分布格局与空间距离、桦木属植物系统发育、土壤因子以及气候条件之间的相关性，阐释桦木属外生菌根真菌分布格局的形成机制。通过本研究可以丰富对外生菌根真菌多样性和分布格局的认识，为菌根生物技术在人工造林、干扰生态系统的植被恢复和重建过程的应用提供理论支持。本研究主要取得如下结果：.（1）从中国18地区采集6种桦木属植物(西桦、硕桦、黑桦、亮叶桦、白桦和糙皮桦)根样116份，通过高通量序列分获得了1023 ECM真菌OTUs，其中152个OTUs为子囊菌门、871个为担子菌门。桦木属植物ECM真菌群落由少量优势类群和大量的稀有种组成。1023个桦木属植物ECM真菌OUTs按照亲缘关系划分为43个类群，其中物种丰富度最高的族群是tomentella-thelephora（304个OTUs），占总OTUs数的30%，随后是sebacina（141），russula-lactarius（107）和cortinarius（86），分别占总OUT数的14%，10%和8%。.（2）tomentella-thelephora类群是桦木属植物ECM真菌群落中优势度最高的类群，也是分布最广泛的类群，在所有的样本中均能检测到。一些ECM真菌类群受空间距离（扩散限制）和宿主植物的影响表现出分布上的局限性。如sebacina类群，在哀牢山采集的西桦的根样中，该类群多度仅为0.05%，而在其余地区ECM真菌群落中多度为7%-17%。在西藏（米林和鲁朗）采集的糙皮桦，其ECM真菌群落中tazetta类群多度为3%，该类群在哀牢山的西桦根样中未检测到，而在其他地区多度小于0.1%；同时，russula-lactarius类群在西藏地区（米林和鲁朗）分布较少，多度仅为2.1%，而在其余地区，该类群多度为15.8%-34.3%。.（3）桦木属植物ECM组成和分布与空间距离（扩散限制）、土壤因子、宿主植物和气候存在显著的相关性。PerMANOVA分析和方差分解结果均显示桦木属植物ECM真菌群落组成受空间距离（扩散限制）、宿主植物和环境的共同作用，其中空间距离起主导作用,之后依次是土壤因子、宿主植物和气候。