西藏中部野生宿主植物AM真菌生态分布的研究

摘要[目的]为阐明高寒生态区域下野生宿主植物与AM真菌的共生关系。[方法]以西藏中部草地生态系统为研究对象。[结果]在主要建群种植物根围土壤中共分离到4属21种AM真菌，AM真菌平均孢子密度为2.74个/g，种的丰度、多样性指数、物种均匀度分别为2.10种/土样、2.68、0.88。[结论]西藏高原AM真菌各属分布极不平衡， 摩西球囊霉为优势种；近明球囊霉为最常见种。莎草科、藜科等以前被认为不能与AM真菌形成菌根的植物其根系在研究中均能被AM真菌侵染。根区孢子密度、种的丰度均为最高，而豆科植物侵染率及其丛枝丰度最高。12种寄主植物中，苔草根区AM真菌孢子密度、种的丰度均为最高，猪毛菜最低。

关键词AM真菌； 多样性； 生态分布； 宿主植物； 西藏高原

中图分类号S182文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00003-04

作者简介魏娜（1983-），女，河南新郑人，助理研究员，从事植物营养、农业资源与环境方面的研究，Email：weina0894@163.com。

收稿日期20131202AM真菌不仅能够有效改善植物营养状况，提高植物抗逆性，且能够通过调节植物的种间关系而影响群落的演替、结构和多样性，是决定植物种群结构的重要因子之一，对植物群落和生态系统的稳定起十分重要的调节作用[1-3]。 AM真菌在长期进化的过程中适应某一环境条件，同时与该生境的自然植被形成和谐共处的生态适应性，因此宿主植物类型是影响AM真菌发生和分布的重要因子。国内外学者对宿主植物对AM真菌的影响进行了大量研究，发现不同寄主植物根围内AM真菌组成不同，数量亦不相同[4-6]。西藏高原因所具有的独特的地质历史和自然条件、丰富的生物组成和生物群落类型，可能分布着丰富、独特的丛枝菌根真菌类群。高清明等[7]对藏东南地区AM真菌进行资源调查，发现国内新分布种4个。蔡晓布等[8-9]分别就藏北、藏中南草地植物AM真菌的多样性及其环境影响因子等进行了研究，但目前西藏高原丛枝菌根真菌与野生宿主植物的关系尚待进一步深入研究。因此，笔者以西藏中部草地生态系统为研究对象，主要探讨野生宿主植物对AM真菌生长分布及其多样性的影响规律，以期为西藏草原高效菌株的筛选、生态系统植物多样性的维持、草原植被的恢复和重建提供重要的理论依据和技术指导，对丰富我国真菌资源的综合信息库、增加对不同生态区域（尤其是高寒生态环境）下AM真菌多样性的了解具有重要意义。

1材料与方法

1.1研究区概况研究区域位于29°～ 30°N、88°～ 92°E之间的西藏中部地区。该区南北两侧高山对峙，其间为雅鲁藏布江中游宽谷及其主要支流年楚河、拉萨河中下游等规模较大的河谷盆地。草地面积占区域土地总面积的80%左右，谷地海拔3 500～4 050 m，山原面平均海拔5 000～5 400 m。由于高原特殊的地理环境与地貌结构，研究区域土壤及草地类型丰富多样，草地植被也因草原类型的不同而具有很大差异。参与该次调查的植物共有4属12种，分别为禾本科植物（白茅、早熟禾、针茅、穗序剪股颖、固沙草），豆科植物（棘豆、苜蓿、狼牙刺），莎草科植物（苔草、西藏莎草、矮生嵩草），藜科植物（猪毛菜）。

1.2研究方法 在野外采集土样的同时，记录宿主植物的种类、科属分布，而后将土样风干后采用湿筛倾析——蔗糖离心法筛洗孢子，并进行分类鉴定，计算出AM真菌属（种）的分离频度、种的丰度、多样性指数、均匀度指数，具体方法如下：

（1）分离频度（F）。它指某AM真菌属（种）在样本总体中出现的频率，公式为：

F=（AM真菌某属或某种的出现次数/土样数）×100%

据此将AM真菌划分为4个优势度等级，即分离频度>50%为优势属；分离频度>30%且≤50%为最常见属；分离频度≥10%且≤30%为常见属；分离频度<10%为稀有属。

（2）种的丰度（SN、SR）。SN指某生境中AM真菌物种数；SR指植物根层土壤中含有的AM真菌种的平均数，即

SR=AM真菌总种数/土壤样本数

（3）物种多样性（H）。采用ShannonWeiner指数，描述AM真菌的物种多样性。均匀度指数可用于描述物种均匀度。

假设有i个包含N个个体的随机样本，其中i的个体数为Ni，则Pi=Ni /N。

故H可用下式表示：

（4） 物种均匀度（J）。以均匀度指数描述，即

1.3数据处理方法据Trouvelot等的方法，按菌根侵染率和丛枝丰度分级标准输入等级参数，用Mycocalc软件计算菌根侵染率（F）、整个根系的菌根侵染强度（M）、侵染根段的侵染强度（m）、整个根系的丛枝丰度（A）和侵染根段的丛枝丰度（a）。采用SPSS软件进行相关分析、回归分析。

2结果与分析

2.1宿主植物对AM真菌生长侵染及其寄生情况的影响研究表明，西藏中部野生宿主植物根围土壤中，AM真菌孢子密度、菌根侵染率、整个根系的菌根侵染强度、侵染根段的菌根侵染强度、侵染根段的丛枝丰度、整个根系的丛枝丰度平均值分别为2.74个/g、94.32%、36.38%、38.02%、46.72%、17.53%。

对西藏中部4科12种植物调查表明，包括莎草科、藜科等以前被认为不能与AM真菌共生的所有样品的植物根系均能被AM真菌侵染，与其形成互惠共生体，侵染率高达100%。由表1可知，不同科属植物根围土壤AM真菌孢子密度差异在0.05水平显著，莎草科植物在0.05水平显著高于其他科植物，比禾本科植物、豆科植物、藜科植物分别增加1.45、2.40、19.87倍。禾本科植物作为该地区植被中主要的建群种植物和优良牧草。调查中绝大多数根围土壤AM真菌孢子数量较丰富，但不同样品间孢子密度存在较大差异，如寄主植物同为早熟禾的根围土壤中，孢子密度最低仅为0.45个/g，最高可达15.69个/g。所有植物按菌根侵染率排序，最高为豆科植物，平均为97.50%；其次是禾本科植物，平均为95.14%；莎草科植物为91.47%；藜科植物相对较低，为86.67%。从AM真菌丛枝丰度来看，从高到低依次是豆科植物、禾本科植物、莎草科植物、藜科植物。豆科植物的菌根侵染、丛枝丰度均为最高，但其根围土壤的孢子密度明显低于莎草科和禾本科植物。

由表2可知，不同种类植物根围土壤孢子密度相差悬殊，最高为苔草，孢子密度高达16.73个/g，最低为固沙草，孢子密度仅为0.22个/g，二者相差75倍。同一科不同种植物孢子密度相差很大，诸如同为禾本科的穗序剪股颖和固沙草孢子密度相差将近6倍，同为豆科植物的狼牙刺、苜蓿孢子密度相差6倍，而同为莎草科植物的苔草、西藏莎草孢子密度相差7倍。各种植物菌根侵染率都很高，且相差不大，苔草、狼牙刺、穗序剪股颖植物侵染率均为100%，侵染率最低为固沙草，仅为80%；各种植物丛枝丰度在3.70%～37.90%之间，最高为苜蓿，最低为猪毛菜，二者相差9倍，穗序剪股颖丛枝也较丰富，丛枝丰度为34.87%，固沙草、苔草、针茅、棘豆、西藏莎草、早熟禾、白茅、矮生蒿草植物丛枝丰度相差不大，均在13.66%～19.00%之间。

由表3可知，孢子密度与菌根侵染率、侵染强度、丛枝丰度相关性都不大；侵染率和丛枝丰度呈0.01水平显著正相关，相关系数为0.566 4，菌根侵染率与整个根系的菌根侵染强度、侵染根段的菌根侵染强度、整个根系的丛枝丰度均呈0.01水平显著正相关，直线回归方程分别为：M=-87.015 5+1.308 3 F，m=-61.635+1.056 6 F，A=-49.011+0.705 5 F；无论是整个根系菌根侵染强度（M）或是侵染根段的菌根侵染强度（m）都和侵染根段的丛枝丰度（a）相关性不大，但都与整个根系的丛枝丰度（A）在0.01水平上呈极显著正相关。

2.2不同宿主植物的AM真菌种群分布由表4可知，在西藏高原4科12种植物根围土壤中共分离到4属21种AM真菌（尚有1个未定种），其中球囊霉属13种，无梗囊霉属6种（含1个未定种），巨孢囊霉属1种，类球囊霉属1种。在西藏高原生态条件下，种的丰度SN为21种，SR为2.10种/土样；多样性指数为2.68；物种均匀度为0.88。

由表4可知，球囊霉属在各科植物根围土壤中均有分布，但主要分布在禾本科植物与豆科植物根围土壤中，无梗囊霉属主要分布莎草科植物根围土壤中，巨孢囊霉属和类球囊霉属仅寄生在禾本科的早熟禾植物中。从各种AM真菌分布情况看，摩西球囊霉分布在禾本科植物（白茅、早熟禾、针茅）、豆科植物（棘豆、苜蓿、狼牙刺）根围土壤中；近明球囊霉分布在禾本科植物早熟禾、针茅、穗序剪股颖中，豆科植物棘豆、狼牙刺，藜科植物猪毛菜根围土壤中均有分布；透光球囊霉分布在禾本科植物针茅、莎草科植物西藏莎草根围土壤中；地表球囊霉分布在禾本科植物针茅、莎草科植物苔草根围土壤中；幼套球囊霉分布在苔草、西藏莎草植物根围土壤中；德里球囊霉、聚集球囊霉二者仅寄生在西藏莎草植物中；根内球囊霉、缩球囊霉、小果球囊霉、双型球囊霉、苏格兰球囊霉、多梗球囊霉分别只分布在早熟禾、白茅、早熟禾、针茅、固沙草、苔草植物根围土壤中；细凹无梗囊霉分布在矮生蒿草、西藏莎草植物根围土壤中；詹氏无梗孢囊霉、未定种、蜜色无梗囊霉仅在西藏莎草植物根围土壤中有分布；刺无根囊霉、膨胀无梗囊霉分别分布在苔草、矮生蒿草根围土壤中；隐类球囊霉、珠状巨孢囊霉仅寄生在早熟禾植物中。

研究表明，在4属AM真菌中，球囊霉属的分离频度高达90%，占绝对优势，为优势属；其次是无梗囊霉属、巨囊霉属，均属于常见属，类球囊霉属分离频度则最低，仅为5.88%，为稀有属。这一结果很大程度反映了西藏中部AM真菌分布的不均衡性。将各种AM真菌按分离频度进行优势度等级划分。由表5可知，西藏中部生态条件下摩西球囊霉为优势种；近明球囊霉为最常见种；细凹无梗囊霉、透光球囊霉、幼套球囊霉、地表球囊霉、珠状巨孢囊霉为常见种；其余分离频度没有差异，均为稀有种。

42卷1期魏 娜西藏中部野生宿主植物AM真菌生态分布的研究表5不同种类AM真菌分离频度%

AM真菌种类分离频度AM真菌种类分离频度AM真菌种类分离频度种摩西球囊霉52德里球囊霉5地表球囊霉10刺无根囊霉5近明球囊霉31双型球囊霉5多梗球囊霉5膨胀无梗囊霉5聚集球囊霉5根内球囊霉5小果球囊霉5蜜色无梗囊霉5苏格兰球囊霉5缩球囊霉5细凹无梗囊霉15未定种5幼套球囊霉10透光球囊霉15詹氏无梗孢囊霉5珠状巨孢囊霉10隐类球囊霉5

2.3宿主植物对AM真菌多样性的影响AM真菌作为与寄主植物专性共生的一类土壤微生物，寄主植物的种类和群落组成显著影响它的多样性，不同宿主植物根围内的AM真菌组成和丰富度不同。研究表明，宿主根区莎草科AM真菌种的丰度最多，SN为12种，SR为2.80种/土样；禾本科植物次之，SN为11种，SR为2.20种/土样；豆科植物与莎草科、禾本科相差很大，SN仅为2种，SR为1.25种/土样；蓼科植物最低，SN、SR 数值均为1。在各种植物中，苔草植物种的丰度SR高达4种/土样，分别比针茅、西藏莎草、早熟禾增加14.28%、49.81%、81.82%；狼牙刺、矮生蒿草种的丰度均为2种/土样，是苔草的一半。

由表4可知，每种寄主植物都能与AM真菌共生。AM真菌种类因宿主植物的不同而有所变化，且同一AM真菌可以同时分布在多种植物中。在西藏高原中部采样植物群落中，西藏莎草根围土壤中AM真菌总种数最高，为8种，其中球囊霉属4种，无梗囊霉属4种，且这8种AM真菌是其独有的种类，在其他宿主植物均无分布；早熟禾次之，有4属7种AM真菌种类，球囊霉属4种，无梗囊霉属、巨孢囊霉属、类球囊霉属各1种，摩西球囊霉、 珠状巨孢囊霉分别为最常见种、常见种；针茅有5种AM真菌与之共生，且5种全是属球囊霉属，摩西球囊霉、透光球囊霉均为其常见种；苔草、白茅、棘豆、狼牙刺、矮生蒿草分别与4、2、2、2、2种AM真菌共生，其余寄主植物中的多样性较差，每种植物仅与1种AM真菌共生。

3结论与讨论

（1） 西藏高原草地宿主植物群落根围AM真菌资源较丰富，共分离到4属21种AM真菌，种的丰度、多样性指数、物种均匀度分别为2.10种/土样、2.68、0.88。球囊霉属在各科植物根围土壤中均有分布；无梗囊霉属主要分布在莎草科植物根围土壤中；巨孢囊霉属、类球囊霉属则仅寄生在禾本科的早熟禾植物中。摩西球囊霉、近明球囊霉与宿主植物具有相对高的亲和力，广泛分布于各种植物根围土壤中。值得注意的是，适应能力强、分布广泛的摩西球囊霉却未在具有良好侵染率的莎草科植物中有分布，其原因有待于进一步研究。

（2） 西藏高原草地植物与AM真菌有着良好的共生关系，AM真菌的平均孢子密度略高于我国东南沿海植物根围土壤[10]。西藏高原菌根植物根系均具有良好的侵染率、侵染强度及丛枝丰度。对西藏中部4科12种植物的调查表明，所有采样的植物根系均能被AM真菌侵染，与其形成互惠共生体，侵染率高达100%。这可能是由于所调查的植物均为草本，易获得完整根系用于染色。在西藏高原生态条件下，不同科属植物或同一科不同种植物抑或同一宿主植物不同样品间根围土壤AM真菌孢子密度差异显著。

（3）AM真菌孢子密度与菌根侵染率、丛枝丰度的相关系数不大，侵染率和丛枝丰度呈显著正相关（r=0.566 4），其中孢子密度与菌根侵染率之间无相关性的研究结果与国内外多数研究相一致[4，6，11-12]。究其原因，可能是土壤中部分失去活力或处于休眠状态的AM真菌孢子降低或丧失对植物的侵染能力。但也有部分研究表明，植物的侵染率与孢子密度关系密切。王桂君[13]对吉林省西部盐碱草甸草原研究表明，秋季植物的侵染率与孢子密度呈显著相关，相关系数高达0.728 1。Peat等[14]研究表明，AM真菌孢子密度与丛枝定殖率呈0.05水平显著负相关，但研究中AM 真菌孢子密度与丛枝丰度相关性不大。研究还表明，侵染率和丛枝丰度呈显著正相关，相关系数为0.566 4。究其原因，可能是侵染率高，AM真菌在宿主根系内部形成较多的侵染单元，增加与植株进行营养物质交换的场所，促进碳水化合物从宿主向真菌的转移，从而形成较多的丛枝结构。

（4）在4科植物中，AM真菌孢子密度、种的丰度均呈莎草科植物>禾本科植物>豆科植物>藜科植物。由于豆科植物普遍能与根瘤菌、AM真菌形成共生联合体，其菌根侵染率、丛枝丰度最高。该研究再次证实莎草科、藜科等以前被认为不能与AM真菌形成菌根植物的根系也能被AM真菌侵染，且莎草科植物能与丛枝菌根建立良好的共生关系，根区孢子密度、种的丰度均为最高，而豆科植物侵染率及其丛枝丰度最高。在12种寄主植物中，苔草根区AM真菌孢子密度、种的丰度均为最高，猪毛菜最低。

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