石漠化地区桑树丛枝菌根真菌对宿主根系吸水的促进作用

Soil water deficit is the main obstacle factor of plant reconstruction in the karst rocky desertification area of Southwest China.However,mycorrhizal mulberry could couple with main ecological barriers, that is the seasonal drought,in the rocky desertification area.Therefore,the reasearch takes the mulberry of tapical rocky desertification area in Guizhou Province as a research subject.To begin with,the project,which analyses mublerry grown in different karst habitats to soil water use ratios and ways of water use of different depths by hydrogen and oxygen stable isotope technique,probes the most active and non-active areas of water absorption of mulberry roots.Furthermore,the reasearch assesses species diversity as well as selectes dominant species through identifying arbuscular mycorrhizal fungi of mubelerry roots inside and outside between the most active and non-active areas of water absorption with the aid of morphology method and modern molecular biology method-454 pyrosequencing.Finally,using pot experiments,the reasearch analyses and compares the promoting function of the dominant species to mulberry water absorption bewteen different inoculation and inoculation-noninoculation.To sum up,the reasearch is for the sake of providing theories for water effective use of mulberry,the ecological adaptation of mulberry and the ecological restoration in the rocky desertification area.

西南喀斯特石漠化地区植被恢复重建的主要障碍因子是土壤水分的亏缺,然而菌根桑能与此障碍因子相耦合。基于此，本课题以典型的石漠化地区贵州省种植的桑树为研究对象，利用氢、氧稳定同位素技术分析生长于不同喀斯特生境的桑树对不同深度土壤水分的利用比例、利用方式等，探索桑树根系吸水最活跃区和非活跃区；借助形态学方法和现代分子生物学方法即454焦磷酸测序技术对桑树根系吸水最活跃区和非活跃区根内外AM真菌进行鉴定，评价物种多样性，筛选出根内外AM真菌优势菌种；最后通过盆栽实验分析和比较不同接种间和接种与不接种间优势菌种对桑树根系的促水吸收性，为石漠化地区桑树水分高效利用和下一步开展石漠化地区桑树适生机制研究和生态修复工作提供理论支撑。

土壤水分亏缺是阻碍石漠化地区植被恢复重建的一个主要生态因子。然而，桑树用于石漠化治理已取得良好效果，这可能因根系与丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌共生，从而对桑树水分吸收利用有一定影响。因此，本研究将主要解决两个关键科学问题：一是阐明石漠化地区菌根桑对土壤水分吸收能力的季节变化，揭示对水分的利用策略。二是认识石漠化地区桑树根系内外AM真菌群落组成与多样性，论证优势菌种对桑树根系吸水具有促进作用，并揭示AM真菌促进桑树水分吸收利用的机制。对此，以石漠化地区种植的桑树(Morus alba L.)为研究对象开展相关工作。⑴ 基于氢、氧稳定同位素分析桑树水分吸收利用策略，结果发现在不同季节桑对土壤水分的吸收利用策略不同，其中春季先主要吸收10-30cm土层水，随着降雨增多开始主要吸收利用50-60cm深层水；进入秋季降雨量较大时亦是主要吸收利用50-60cm的深层水，而降雨减少时转变为主要吸收利用0-10cm的土壤水。⑵ 借助454 焦磷酸测序技术分析共获得桑树根内外AM真菌有7 科8 属83个VT种。退耕植桑10年的桑树根系中AM真菌多样性高于植桑1年，Shannon-Wiener指数随土壤深度降低；桑树根系与土壤AM真菌群落均以Glomus为优势属，并且样品中均出现了VTX00067和VTX00105两个分子种(初步判断分别为F. mossease和R. intraradices)，为后续研究奠定了基础。⑶通过盆栽实验将AM真菌优势菌种接种于桑树根系，利用叶片有机物δ18O和δ13C变化表征一段时间内AM真菌对桑树吸水与水分利用的效应，结果证实AM真菌促进桑树水分吸收利用，并且接种F. mosseae的促进作用优于R. intraradices。AM真菌通过改善土壤团聚体、调节养分及调控桑树水通道蛋白表达而促进桑树水分吸收利用。