亚热带森林中菌根真菌与植物互作机制研究

亚热带森林是我国典型的生态系统之一，具有丰富的植物和菌根真菌多样性；由于人类活动和自然灾害频发的干扰，对该地区的生态环境造成了巨大压力，因此，寻找应对策略、减轻危害、实现人与自然和谐、已迫在眉睫。菌根是土壤真菌与植物根系形成的互惠共生体，广泛分布于自然生态系统中，在生态系统的演替和干扰生态系统的植被恢复与重建过程中发挥重要的功能。因此，本项目以我国典型的亚热带森林生态系统为研究对象，结合天然林固定样地和大型野外控制实验平台，利用分子生物学技术检测土壤与根系中菌根真菌种类组成和多样性的变化，揭示不同植物群落组成和多样性水平对菌根真菌种类组成和多样性的作用机制，以及菌根真菌与亚热带森林演替的关系；通过室内控制实验，阐明菌根真菌在植物种间互作中的功能。因此，该项目从菌根真菌角度揭示亚热带森林生态系统中生物多样性的保护和维持机制，为荒山造林和干扰生态系统的植被恢复与重建提供重要的理论和实践指导。

本项目以我国亚热带森林生态系统为研究对象，进行了植物群落组成和多样性水平对菌根真菌种类组成和多样性的作用机制，菌根真菌与亚热带森林演替的关系以及菌根真菌在植物种间互作中的功能研究，并完成了项目计划书的研究内容和预期目标。. 主要取得如下创新成果：（1）通过对代表不同植物多样性水平的12个样方外生菌根（EM）真菌群落组成的分子分析结果表明，EM植物多样性水平显著影响EM真菌进化分支组成，EM植物属的多样性决定EM真菌多样性；同时对前人温带和热带研究的宏分析也证实EM植物属的多样性是EM真菌多样性的决定因子。（2）通过对13种植物根系EM真菌群落组成分子分析，揭示了EM共生网络结构具有显著的嵌套性，而且EM植物多度、凋落物和土壤等相关变量是EM共生网络结构形成的驱动因子。（3）通过对17种优势木本植物根系丛枝菌根（AM）真菌的454高通量分析结果表明，宿主植物和土壤因子对AM真菌的多样性和群落组成有显著影响；AM共生网络结构具有显著的嵌套性、高连结性和低专一性特征，而且植物和AM真菌的系统发育关系是AM网络结构形成的主要驱动因子。（4）通过对3个森林演替阶段的24个样方内植物根系EM真菌的454高通量分析，发现随着森林的演替影响EM真菌群落组成的环境因素不同，而且EM真菌群落变异度的解释量逐渐降低。同时对不同森林演替阶段地上真菌子实体多样性分析，发现真菌多样性受样地坡度、森林演替、木本植物的生产力、草本层盖度、土壤有效磷等因素影响。（5）通过对15个地点的大白杜鹃根系菌根真菌的分子分析表明，杜鹃菌根真菌群落组成显著受宿主植物基因型和纬度等因素影响。（6）通过对6组植物-菌根真菌配对的温室控制试验发现，AM真菌隐类球囊霉、摩西球囊霉、近明球囊霉、象牙白球囊霉和混合接种显著提高植物盐肤木对黄果朴、香樟以及南酸枣的生长竞争力。EM真菌彩色豆马勃、双色蜡蘑、土生空团菌和混合接种降低枹栎对马尾松的生长竞争力，而彩色豆马勃、土生空团菌和混合接种显著提高马尾松对石栎的生长竞争力，彩色豆马勃和混合接种提高乌冈栎对青冈栎的生长竞争力。