| 题名 | 丛枝菌根对不同植物种间关系影响机制研究 |
| 作者 | 雷垚 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈保冬 |
| 关键词 | 丛枝菌根 草原 植物种间相互作用 磷 菌丝网络 arbuscular mycorrhiza steppe plant interactions phosphorus hyphal network |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 近年来，由于资源相对短缺，特殊的自然地理条件以及社会经济的迅速发展，我国北方大面积草原正面临着复杂而严峻的生态环境问题。丛枝菌根是植物根系与一类土壤真菌形成的互惠共生体，在自然生态系统中广泛存在，具有改善植物矿质营养、促进植物生长、调节植物种内和种间竞争、维持植物群落多样性和生态系统稳定性等重要作用。本研究选取在北方草原广泛分布且具有不同菌根依赖性的禾本科植物羊草、豆科植物紫花苜蓿和十字花科植物独行菜为试验材料，通过一系列的盆栽模拟试验，考察植物的菌根侵染状况、植物生长及养分吸收状况，探讨菌根真菌对植物生长和养分吸收的影响、菌根影响植物种间竞争机制、以及植物根间菌丝网络的形成机制。 试验一主要研究土著菌根真菌和混生植物对草原优势植物羊草生长、根系形态及磷营养的影响。试验结果表明，土著菌根真菌能够与羊草及紫花苜蓿形成良好共生，菌根侵染率均在10%以上，而独行菜根内则未形成菌根共生结构。土著菌根真菌显著降低了羊草根系生物量，降低了62.5%；显著降低了独行菜的植株生物量，其中地上部和根系分别降低了71.8%和53.6%；促进了紫花苜蓿的生长，其中地上部和根系分别增加了87.9%和27.8%；无菌根条件下，混种紫花苜蓿显著促进了羊草地上部的生长，增加了34.7%；而混种独行菜则显著抑制了羊草地上部的生长，有菌根和无菌根条件下分别降低了26.8%和61.8%。土著菌根真菌对羊草根系形态的影响表现出与植株生物量类似的趋势，但不同混生植物对其根系生长均无显著影响；土著菌根真菌显著促进了独行菜的根长和根面积，分别促进了126.9%和140.7%；但对紫花苜蓿则无显著影响。土著菌根真菌和混生植物对羊草植株磷含量均无显著影响。与混生植物相比，羊草具有较高的比根长和磷吸收能力。本试验证实了菌根真菌和植物种间相互作用均是影响植物生长、根系发育和养分吸收的重要因素。 试验二应用分室培养系统研究羊草和紫花苜蓿单作及混作条件下施磷和接种外源菌根真菌对植物种间关系的影响。试验结果表明，羊草与紫花苜蓿均能与外源菌根真菌形成良好共生，植物菌根侵染率在13%-35%之间；相同条件下，紫花苜蓿的侵染率均高于羊草。两种植物单作和混作情况下，施磷均趋于提高羊草和紫花苜蓿菌根侵染率。单作条件下，施磷显著提高羊草和紫花苜蓿地上部干重（未接种情况下分别增加了45.5%和177.9%，接种菌根真菌情况下分别增加了61.1%和370.7%）以及未接种紫花苜蓿根系干重（增加262.5%），而对羊草根系干重无显著影响；混作条件下，施磷显著提高紫花苜蓿地上部和根系干重（未接种情况下分别增加了692.9%和1550.0%，接种菌根真菌情况下分别增加645.8%和566.7%），但仅显著促进未接种羊草的根系干重（增加96.4%），而对羊草地上部干重无显著影响。同时，施磷显著提高菌根化羊草的磷含量（地上部和根系磷含量在单作条件下分别增加200%和92.8%；混作条件下分别增加627.7%和137.8%），而对未接种羊草磷含量无显著影响；施磷显著促进单作未接种紫花苜蓿的地上部磷含量（增加147.6%），但显著降低混作菌根化紫花苜蓿的地上部和根系磷含量（分别降低51.0%和51.7%）。本试验表明，相对于外源菌根真菌，施磷对植物的生长和磷营养具有更显著的积极作用，但当植物间存在竞争时，菌根和施磷存在着显著交互作用，共同影响着竞争双方的生长和磷营养。进一步研究植物间如何通过菌根相互联系，将有助于深入了解菌根在植物相互作用和植物群落中的重要功能。 试验三研究植物根间菌丝网络形成的时间效应，以及不同菌根依赖性植物对菌丝网络建成的介导作用。试验结果显示，在三分室培养系统中，对供体紫花苜蓿接种丛枝菌根真菌，植物根系能够形成良好的菌根共生，菌根侵染率在26%-44%之间，其外延菌丝可穿过尼龙网和中间分室侵染受体植物根系。植物生长8周后，在受体植物根系检测到菌根侵染，证实供体和受体植物间形成了根间菌丝网络。10周后，尽管供体室和受体室植物的侵染率已无差异，但二者的生物量和地上部磷含量差异却加大，表现出菌丝网络对植物种内竞争影响的不对称性。10周时，受体室植物生物量显著低于供体室植物，地上部和根系生物量分别降低30.1%和46.5%；但受体室植物磷含量显著高于供体室植物，地上部和根系磷含量分别增加21.1%和27.3%。试验条件下，中间分室不同介导植物对受体植物的菌根侵染及生物量均无显著影响，但显著降低了供体植物生物量和地上部磷含量。和对照相比，介导植物为独行菜时，受体植物地上部和根系生物量显著低于供体植物，分别降低24.3%和46.3%；而当介导植物为紫花苜蓿和羊草时，受体和供体植物生物量无显著差异。本试验表明，植物根间菌丝网络的形成受时间和介导植物的影响，同时也具有调节植物间资源分配和植物相互作用的功能。 综上所述，丛枝菌根在促进草原植物生长及磷养分吸收、调节植物种间关系和养分资源分配等方面具有重要作用。针对菌根在植物个体、群落以及生态系统等不同层次的具体表现，进一步研究其在草原植物群落和生态系统中的生态功能，对于科学管理草原生态系统，恢复草原生态系统稳定性和生产力具有重要意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-10-15 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7151]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 雷垚. 丛枝菌根对不同植物种间关系影响机制研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
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