青藏高原高寒草甸毒草根际微生物多样性对草地退化的影响机制研究

China is a grassland country with almost half of its total areas covered by various types of grassland plant species. Prevented noxious plants massive growth has far-reaching economic of political significance on sustainable utilization of fine pasture and protection of vegetation communities and stability of grassland ecosystem on Qinghai-Tibetan Plateau. This project focused on a noxious plant--Ligularia virgaurea, which was dominant species since grassland degeneration. We research the mechanism of plant＆rhizosphere microorganisms. We want to explain the relationship between noxious weeds community and rhizosphere microorganisms by finding out the differences between pastue (Kobresia Willd.) and noxious weeds(Ligularia virgaurea) on composition, diversity of rhizosphere microorganisms and the abundance and expression of nutrient cycle key genes. To explore the interactive mechanism of rhizosphere microorganisms’ community with rhizosphere micro-environment; as well as dynamic change by integrated with characteristic of root exudate and rhizosphere soil. We can provide more valuable information about degenerative grassland recovery and resources rational utilization of rhizosphere microorganisms.

我国是一个草原大国，如何防护有害植物大量生长对于青藏高原草地优良牧草的可持续利用，草地植被的保护和草地生态系统的稳定有着重要的经济和战略意义。本项目以青藏高原草地易入侵的毒草黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)为研究对象，紧紧围绕毒杂草根际微生物对草地退化的影响机制这一科学问题，全面比较同一生境下优良牧草（嵩草）和毒草（黄帚橐吾）根际微生物群落结构和多样性差异、营养循环利用关键基因的丰度及表达活性的差异，阐明毒草根际微生物在植被群落建成中的作用；并结合根系分泌物组成与根周土壤特性，探索草地生态系统中根际微生物群落与根际微环境之间的相互作用机制及其动态变化过程，为退化草地恢复技术的发展和草地植物根际微生物资源的合理利用方面具有重要的理论意义和实践价值。

本项目以青藏高原草地易入侵的毒草黄帚橐吾(Ligularia virgautea)为研究对象，紧紧围绕毒杂草根际微生物对草地退化的影响机制这一科学问题，全面比较同一生境下优良牧草（嵩草）和毒草（黄帚橐吾）根际微生物群落结构和多样性差异、营养循环利用关键基因的丰度及表达活性的差异，阐明毒草根际微生物在植被群落建成中的作用；并结合根系分泌物组成与根周土壤特性，探索草地生态系统中根际微生物群落与根际微环境之间的相互作用机制及其动态变化过程，为退化草地恢复技术的发展和草地植物根际微生物资源的合理利用方面具有重要的理论意义和实践价值。项目研究发现（1）相同海拔梯度下黄帚橐吾、矮生嵩草根际土与生境土之间均无显著差异；（2）当海拔为3431 m时，细菌的Chao1指数和Shannon指数最大，表明该海拔下细菌的多样性和丰富度最大；（3）2994 m和3431 m处，矮生嵩草根系分泌物中酮类、烷烃类、脂肪酸及其衍生物、酯类均显著高于黄帚橐吾（P <0.05），3431 m处湿地和3910 m处草甸中则黄帚橐吾根系分泌物中上述物质的相对含量显著高于矮生嵩草（P <0.05）；（4）矮生嵩草和黄帚橐吾的差异代谢物主要包括氨基酸类、醇类及有机酸等，例如羟胺、环亮氨酸、戊氨酸、丙二酸、环己基甲酰胺、L-谷氨酸等。以上结果表明黄帚橐吾根际微生物的多样性有可能是其营养代谢能力更高的关键因素之一，这一条件也成为其入侵草地的主要方式之一。