土壤MVOCs作用下游击型克隆植物觅食行为响应及其生理生态适应机制

Soil microbial volatile organic compounds (MVOCs) exist generally in many plant growth habitats. Many affected plants are guerilla clonal plants which have the strong ability of ramets selectivity mobility and clonal integration. However, behavioral and ecophysiological adaptation of these affected plants under potential clonal integration effects have been little studied. Based on theories of experimental ecology and population ecology, we will take some guerilla clonal plants as research objects, such as Duchesnea indica, and use the technologies of field, glasshouse control experiments, GC-MS and carry out a series of relative research. Specifically, we will test the following two hypotheses: (1) soil MVOCs is important driving factor of foraging behavior of guerilla clonal plant. (2) Clonal integration could effectively affect the foraging behavior responses of clonal ramets suffered those volatiles. We want to clarify the relevant mechanisms of foraging behavior in guerilla clonal plants under those volatiles. The project will contribute greatly to the development of the theories and ways in clonal plant ecology and soil microbial ecology, and the findings will provide certain theory value for agriculture application of soil microbial volatile organic compounds.

土壤微生物挥发物（MVOCs）在植物生存环境中广泛存在，受其影响的植物中相当一部分是具备分株选择性放置和较强克隆整合能力的游击型克隆植物。然而，目前对土壤微生物挥发物作用下克隆植物的觅食行为响应及其克隆整合作用影响下的分株生理变化还缺乏深入认识。本项目拟以蛇莓等游击型克隆植物为研究对象，以实验生态学、种群生态学理论为基础，采用野外调查、室内控制实验和GC-MS等研究方法，进行土壤微生物挥发物作用下游击型克隆植物的觅食行为及克隆整合作用影响下的生理研究，检验假说“土壤微生物挥发物是游击型克隆植物觅食行为的重要驱动因子”、“克隆整合能够显著影响游击型克隆植物对土壤微生物挥发物的觅食行为响应”，阐明土壤微生物挥发物作用下游击型克隆植物的觅食行为相关机制，丰富和发展克隆植物生态学和土壤微生物生态学的研究理论和方法。同时，本项目研究成果也可为土壤微生物挥发物在农业上的应用提供一定理论参考。

土壤微生物挥发物作用下克隆植物的觅食行为研究是当前克隆植物生态学的研究热点之一。本项目以蛇莓、积雪草、空心莲子草等游击型克隆植物为研究对象，以实验生态学、种群生态学理论为基础，采用野外调查和人工控制实验等研究方法，开展了MVOCs影响下克隆植物觅食行为相关研究。主要研究结果如下：.（1）灭菌处理会降低蛇莓、积雪草、空心莲子草等克隆植物根部土壤微生物所释放出的挥发物种类数量，并显著影响其种类组成，特别是一些烯烃类物质。.（2）相比灭菌土、草炭土和除草剂添加土这三种土壤类型，上述克隆植物匍匐茎上的先端分株更倾向选择未灭菌土、沙土和除草剂未添加土。这样的结果预示，土壤微生物挥发物是游击型克隆植物觅食行为的重要驱动因子，而这种驱动性可能跟土壤微生物挥发物的具体种类密切相关。.（3）当与蛇莓母株保持匍匐茎连接的新生子株，分别生长在灭菌和未灭菌两种不同的土壤基质上方时，生长在未灭菌土壤基质上方的子株会产生更多的根系和更大的根冠比，而且这种促生效应跟相连蛇莓母株的个体大小呈正相关。这预示着克隆整合可以显著改变土壤微生物挥发物作用下克隆植物分株间的资源分配，进而影响克隆植物的觅食行为响应。.（4）不同浓度的壬酸挥发物实验处理，对积雪草的叶片数量、叶柄均长、叶片生物量、叶柄生物量和愈伤组织生物量等未产生显著影响，但2 µL和4 µL浓度处理会显著提高其叶柄总长度、根生物量、匍匐茎生物量、总生物量和叶绿素荧光Fv/Fm含量。而类似的处理，却会对入侵克隆植物空心莲子草的生长产生一定的抑制效应。.上述研究为揭示克隆植物的觅食行为机制，丰富和发展克隆植物生态学相关理论提供了重要依据，同时，也为土壤微生物挥发物在农业栽培和生物防控等方面的应用提供了一定技术参考。本研究较好的完成了项目申请书设定的研究目标。