高山生态系统植物-AM真菌相互作用对环境胁迫梯度的响应

In recent years the potential significance of plant–microbe interactions under climate change has received increasing attention. Symbioses may be important mechanisms of plant adaptation to the environmental stress. However, how plant-arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) interactions, one of the most widespread symbiotic association, response to stress gradients is not well-understood. The present study conducts field experiments with in-growth core system, plant-soil feedback experiments and reciprocal inoculation experiments to learn how AM symbiosis in regulating plant response to the stress gradients along elevations in Qinghai-Tibetan Plateau. The plant and fungal performance, mycorrhizal growth response and plant-AMF feedback effect will be tested. The results will help understand the importance of biotic interactions for the plant responses to environmental change, and to guide the alpine plants and AMF communities so that their desirable community and ecosystem functions can be maximized.

全球气候变化下的地上-地下生物间相互作用受到了广泛关注。高山生态系统中植物与微生物形成共生是其适应环境的一种重要策略。但目前对于共生微生物，如广泛分布的丛枝菌根真菌(AMF)，与植物间相互作用沿环境梯度的变化规律及内在机制，仍缺乏足够的认识。本研究以青藏高原色季拉山为目标区域，以环境梯度上的AMF群落和不同功能型植物为研究对象，通过田间接种试验(in-growth core system)，植物-土壤反馈试验和交互接种试验等，验证海拔梯度上AMF与植物间相互作用的胁迫梯度假说，揭示不同海拔来源的植物-AMF反馈效应对植物群落稳定性的调控机制，明确温度、土壤养分等环境因子对菌根共生过程、胁迫响应的调控作用。本研究结果将深化当前对青藏高原植物应对环境变化机理的认识，有助于人们对脆弱生态系统的管理和功能调控。

高山生态系统中植物与微生物形成共生是其适应环境的一种重要策略。但目前对于共生微生物，如广泛分布的丛枝菌根真菌(AMF)，与植物间相互作用沿环境梯度的变化规律及内在机制，仍缺乏足够的认识。本研究以青藏高原色季拉山为目标区域，以环境梯度上的AMF群落和不同功能型草本植物（禾草类、双子叶和莎草类）为研究对象，通过原位的盆栽培养试验，植物-土壤反馈试验和交互接种试验等，验证海拔梯度上AMF与植物间相互作用的胁迫梯度假说，揭示不同海拔来源的植物-AMF反馈效应对植物群落稳定性的调控机制，明确温度、土壤养分等环境因子对菌根共生过程、胁迫响应的调控作用。主要研究结果如下：.非菌根植物发秆苔草和菌根植物早熟禾间根内AMF侵染率均受海拔高度及样方内非菌根植物的显著影响，呈现出一定的负相关性; 但其根内AMF多样性和群落组成表现出相似的海拔分布格局。海拔和土壤对早熟禾根内AM群落有显著影响，但对发秆苔草根内AM群落影响不显著。以上证据强调了菌丝网络对于不同功能型植物与AMF相互作用的重要性。进一步通过分室培养试验研究不同功能型植物与AMF相互作用，结果表明无论在温室条件和高山自然条件下，接种AMF均能够显著提高菌根植物白茅、白车轴和紫花苜蓿的生物量，AMF接种剂、海拔来源与邻体植物和接种剂间的交互作用显著影响了发秆薹草地上部菌根效应，发秆薹草地下部菌根效应受到海拔来源和海拔来源和接种剂的交互作用的显著影响。最后通过交互接种试验发现，栖息地条件如温度、土壤等通过调节植物、AMF和环境相互作用，对共生体的适应性产生显著影响，如高海拔温度条件下（9-18℃）和低海拔温度条件下（13-22℃）下，本土AMF群落的侵染率和根外菌丝密度均显著高于外来AMF，表现出明显的本土优势；土壤磷水平显著影响了AM真菌的局域适应性，菌根侵染率和菌丝密度均表现出本土优势。以上研究结果将深化当前对青藏高原植物应对环境变化机理的认识，对于深入理解丛枝菌根对不同海拔生境的适应机理具有重要意义。