入侵植物紫茎泽兰对土壤自生固氮菌和丛枝菌根真菌群落的影响

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1、中国农业科学院硕士学位论文入侵植物紫茎泽兰对土壤自生固氮菌和丛枝菌根真菌群落的影响姓名：任玉晶申请学位级别：硕士专业：生物安全指导教师：刘万学201106摘要生态系统的地上和地下部分紧密联系、互为依存。土壤微生物作为植物地下生态系统中重要的生物因子，在生态系统中形成了一个强大的动力资源库，它直接参与植物残体的分解、土壤的物质循环和能量流动等生态过程。由丁植物与十壤微生物的互作关系可以决定植物群落的演替方向和进程，因此，外来植物对入侵地十壤微生物群落的影响或入侵地十壤微生物群落是如何对外来植物入侵产生响应和如何通过反馈作用影响外来植物入侵力及入侵进程，就成为近年外来

2、植物入侵机制研究的重点。自生固氮菌(free—livingnitrogenfixingmicroorganism)和丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhizalfungi，AMF)是土壤中的2类重要功能菌，在植物的种间竞争和十壤营养循环中具有重要的调控作用。如丛枝菌根真菌可以改变甚至逆转植物种间竞争关系，在植物群落竞争演替、物种多样性的形成及群落空间分布格局中均起着重要的调‘肖作用；而白生固氮菌是解决那些生活在贫瘠的土壤中且无法与共生固氮菌形成根瘤的植物的氮源的重要工具。外来入侵植物紫苇泽兰已对我国西南地区造成了严重的经济损火和生态灾难，探究其成功入侵

3、的十壤微生物机制不仅能补丰富植物群落演替理论和外来植物的入侵机制，而且对于外来植物的管理和入侵地生态系统的修复有着重要的指导意义。因此，本文基于紫茎泽兰竞争排斥本地植物而形成单优群落的野外生态学现象，从外来植物与入侵地土壤微生物互作的角度，在本室前期研究工作的基础上，采用微生物学、分子生物学和生态学相结合的方法，重点研究了紫茎泽兰对入侵地土壤自生固氮菌和丛枝菌根真菌群落结构的影响及其一些相关生态效应的影响。主要结果如下：1．T-RFLP技术优化T-RFLP技术是新近发展起来的分析环境微生物多样性的一种分子生物学方法，已被广泛用于分析各种环境中某类微生物的群落结构及

4、动态，但鲜有报道T—RFLP技术各操作流程对结果真实性的影响。为了能更好的使用该技术解决本研究提出的问题，本试验分别将T-RFLP技术的三个步骤--PCR、限制性内切酶消化和毛细管电泳重复操作三次，通过比较T-RFLP各流程的可重复性来说明各流程所产生的系统误差对实验结果真实性的影响，进而找出解决方案。结果表明，毛细管电泳步骤的可重复性好，T-RFLP技术结果的准确性不受毛细管电泳的影响。采用ABl3730型遗传分析仪进行毛细管电泳结果也同样可靠。对于样品处理过程而言，PCR扩增步骤的可重复性差，PCR扩增步骤对结果的真实性影响较大，且对不同样品的影响程度不同；限

5、制性内切酶的选择也会对T—RFLP的结果产生巨大的影响，相同的样品用不同的限制性内切酶消化后产生的图谱之间相似度很低，但是对不同样品的影响较一致。就结果评估参数而言，海灵格距离能较好的显示不同样品微生物群落结构之间的差异，并能保持重复样品之间的可重复性，优y-Sorenson系数。综上所述，混合多次PCR产物和选用合适的、一致的限制性内切酶是T-RFLP技术成功的关键；将该技术用丁群落结构比较时宜采用海灵格距离作为比较参数。2．紫茎泽兰对入侵地土壤碳氮含量和固氮能力的影响通过比较测定紫茎泽兰单优区(DA)、混生区(T)和本地植物单优区(DN)根围十壤中的总氮、铵态

6、氮、硝态氮和活性有机碳含量，以分析紫茎泽兰入侵对入侵地十壤碳氮营养含量的影响。结果显示，紫苹泽兰单优区_十壤中的总氮、铵态氮和硝态氮均显著地高于混生区士壤和本地植物单优区土壤中的含量。其中，紫茎泽兰单优区土壤中总氮含量分别是混生区土壤和本地植物单优区土壤的2．0倍和2．6倍，铵态氮含量分别是混生区土壤和本地植物单优区土壤的1．6倍和1．3倍，硝态氮含量分别是混生区土壤和本地植物单优区+壤的1．5倍和1．4倍。而就混生区和本地植物而言，混生区十壤中总氮含量显著的高于本地植物土壤中的含量，硝态氮含晕没有显著差异，铵态氮含量显著的低于本地植物七壤。紫茎泽兰单优区土壤的同

7、氮能力显著的高于混生区土壤和本地植物单优区土壤的同氮能力，分别是混生区土壤和本地植物单优区十壤的1．2倍和1．4倍；混生区土壤剐氮能力显著的人于本地植物单优区的固氮能力，是后者的1．2倍。综上所述，紫茎泽兰入侵显著的提高了十壤中总氮、铵态氮、硝态氮和活性有机碳的含量；同时显著增强了土壤的固氮活性。这种士壤肥力的增加和l古l氮能力提高可能有助于紫苹泽兰的生长反馈并可能有助于促进其入侵扩张，同时这也可能是紫茎泽兰入侵后土壤中自生同氮菌群落变化导致的结果。3．紫茎泽兰对入侵地土壤中自生固氮菌群落结构的影响在上面结果和取样设置的基础上，1)采用阿须贝(Ashhby’s)无

8、氮培养基，