不同地區(qū)青檀根際土壤肥力和真菌多樣性及其相關(guān)性分析

常強(qiáng)強(qiáng)， 范佳佳， 劉慧君， 李曉紅， 張小平

(安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000)

不同地區(qū)青檀根際土壤肥力和真菌多樣性及其相關(guān)性分析

常強(qiáng)強(qiáng)， 范佳佳， 劉慧君， 李曉紅， 張小平①

(安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000)

為了探明不同地區(qū)青檀(PteroceltistatarinowiiMaxim.)根際土壤真菌多樣性及其與土壤肥力的關(guān)系，對(duì)國內(nèi)7省(廣西、安徽、河南、陜西、四川、山東和遼寧)1市(北京)8個(gè)樣地野生青檀根際土壤的肥力指標(biāo)(包括pH值、速效磷含量和速效鉀含量)進(jìn)行比較，并采用Illumina MiSeq高通量測序技術(shù)對(duì)其根際土壤的真菌多樣性進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上，對(duì)土壤真菌多樣性指數(shù)與土壤肥力指標(biāo)的相關(guān)性以及土壤真菌科水平相對(duì)豐度前20位的操作分類單元(OTUs)與土壤肥力指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明：供試8個(gè)樣地青檀根際土壤的pH值為pH 6.06～pH 7.61，速效磷含量為0.49～3.27 μg·g-1，速效鉀含量為150.24～636.89 μg·g-1?；谕寥勒婢鶧NA測序結(jié)果，以有效序列相似度97%為閾值獲得7 143個(gè)OTUs，鑒定出6門32綱106目254科，其中，包括子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)和接合菌門(Zygomycota)3個(gè)優(yōu)勢(shì)門以及Incertae sedis(GenBank數(shù)據(jù)庫中存在，但未準(zhǔn)確分類的科)、被孢霉科(Mortierellaceae)、發(fā)菌科(Trichocomaceae)、叢赤殼科(Nectriaceae)和Archaeorhizomycetaceae 5個(gè)共有優(yōu)勢(shì)科；不同樣地的土壤真菌多樣性差異明顯，Chao1指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)分別為1 041.37～1 793.19、5.39～6.14和0.007～0.020，蓋度為98.90%～99.84%。相關(guān)性分析結(jié)果表明：土壤真菌Chao1指數(shù)與土壤速效鉀含量呈顯著(P<0.05)負(fù)相關(guān)，其余土壤真菌多樣性指數(shù)與土壤肥力指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著；在相對(duì)豐度前20位的OTUs中，55%OTUs與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)，并且，多數(shù)OTUs與土壤的速效磷含量和速效鉀含量呈正相關(guān)，其中，OTU0(被孢霉科)與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，OTU1(叢赤殼科)和OTU4(傘型束?？拙?(Agaricostilbaceae)與土壤速效鉀含量呈顯著正相關(guān)。研究結(jié)果顯示：野生青檀根際土壤呈弱酸性至弱堿性，并具有富鉀少磷的特點(diǎn)；青檀根際土壤真菌多樣性與土壤肥力有一定相關(guān)性，并且，被孢霉科、叢赤殼科和傘型束?？拙婆c土壤肥力有顯著相關(guān)性。

青檀； 土壤肥力； 土壤真菌多樣性； Illumina MiSeq高通量測序技術(shù)； 操作分類單元(OTUs)； 相關(guān)性分析

Abstract： To verify fungal diversity and its relationship with soil fertility of rhizophere soil ofPteroceltistatarinowiiMaxim. in different regions， fertility indexes (including pH value， available phosphorus and available potassium contents) of rhizosphere soil of wildP.tatarinowiiin eight plots of seven provinces(Guangxi, Anhui, He’nan, Shaanxi, Sichuan, Shandong， and Liaoning) and one city(Beijing) in China were compared， and fungal diversity of its rhizosphere soil was analyzed by Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology. On this basis， the correlation between soil fungal diversity indexes and soil fertility indexes and that between the top 20 operational taxonomic units (OTUs) with relative abundance of soil fungi at family level and soil fertility indexes were analyzed. The results show that pH value of rhizosphere soil ofP.tatarinowiiin eight plots tested is pH 6.06-pH 7.61， available phosphorus content is 0.49-3.27 μg·g-1， and available potassium content is 150.24-636.89 μg·g-1. Based on sequencing result of soil fungal DNA， 7 143 OTUs are obtained by taking effective sequence similarity of 97% as threshold， and 6 phyla， 32 classes， 106 orders， 254 families are identified， in which， there are three dominant phyla including Ascomycota， Basidiomycota， and Zygomycota， and five common dominant families including Incertae sedis (the family exists in GenBank data base， but is inexactly classifed)， Mortierellaceae， Trichocomaceae， Nectriaceae, and Archaeorhizomycetaceae. The difference in soil fungal diversity among different plots is obvious， and Chao1 index， Shannon-Wiener index， and Simpson index are 1 041.37-1 793.19， 5.39-6.14， and 0.007-0.020， respectively， coverage is 98.90%-99.84%. The correlation analysis results show that there is a significantly (P<0.05) negative correlation between Chao1 index of soil fungi and soil available potassium content， and correlations between other soil fungal diversity indexes and soil fertility indexes are not significant. In the top 20 OTUs with relative abundance， 55% OTUs have a negative correlation with soil pH value， and most OTUs have a positive correlation with soil available phosphorus and available potassium contents. In which， OTU0 (Mortierellaceae) has a significantly negative correlation with soil pH value， and OTU1 (Nectriaceae) and OTU4 (Agaricostilbaceae) have significantly positive correlations with soil available potassium content. It is suggested that rhizosphere soil of wildP.tatarinowiiis weakly acidic to weakly alkaline with characteristics of rich potassium and less phosphorus. There are some correlations between fungal diversity of rhizosphere soil ofP.tatarinowiiand soil fertility， in addition, Mortierellaceae， Nectriaceae， and Agaricostilbaceae have significant correlations with soil fertility.

Keywords：PteroceltistatarinowiiMaxim.； soil fertility； soil fungal diversity； Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology； operational taxonomic units (OTUs)； correlation analysis

青檀(PteroceltistatarinowiiMaxim.)為榆科(Ulmaceae)青檀屬(PteroceltisMaxim.)的惟一種，屬闊葉喬木，是中國特有種植物[1]，栽培歷史悠久，已經(jīng)成為安徽省具有地域特色的經(jīng)營樹種[2-3]，可作為造紙?jiān)?、飼料、藥用植物、景觀植物和生態(tài)防護(hù)植物等。青檀為宣紙的主要原材料，其樹皮的纖維素和木質(zhì)素含量直接影響宣紙質(zhì)量。相關(guān)研究表明：青檀樹皮的纖維素和木質(zhì)素含量受土壤肥力影響明顯，其中，土壤的速效磷含量與青檀樹皮的纖維素含量呈正相關(guān)；并且，土壤的速效鉀含量與青檀樹皮的纖維長度呈顯著正相關(guān)[4]。隨著人們對(duì)宣紙需求量的不斷增大，人工種植青檀的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對(duì)青檀的相關(guān)研究也日漸深入，目前有關(guān)青檀的研究主要集中在解剖學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、育苗及栽培技術(shù)、檀皮質(zhì)量和遺傳變異等方面[5-11]，但關(guān)于青檀與微生物尤其是土壤真菌的相關(guān)研究報(bào)道卻較少[12-13]，不利于優(yōu)質(zhì)檀皮的規(guī)模化生產(chǎn)。

相關(guān)研究表明：植物根際土壤真菌與土壤的肥力狀況以及植物的生長發(fā)育和物質(zhì)代謝均密切相關(guān)。郭順星等[14]的研究結(jié)果表明，真菌可以促進(jìn)蘭科(Orchidaceae)植物種子萌發(fā)；歐靜等[15]的研究結(jié)果表明，接種杜鵑花類菌根真菌(ericoid mycorrhizal fungi)后2年生桃葉杜鵑(RhododendronannaeFranch.)無菌苗葉片的光合性能和葉綠素?zé)晒鈪?shù)均較對(duì)照(不接種杜鵑花類菌根真菌)顯著提高，幼苗干質(zhì)量也較對(duì)照顯著提高；周濃等[16]的研究結(jié)果表明，隨著種植年限增大，根際土壤的真菌數(shù)量逐漸增加，而滇重樓〔Parispolyphyllavar.yunnanensis(Franch.) Hand.-Mazz.〕的甾體皂苷含量卻逐漸減少；孫金華等[17]認(rèn)為，部分叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi)能夠誘導(dǎo)某些植物體內(nèi)高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)，從而促進(jìn)生長在貧瘠土壤中的植物對(duì)磷的吸收；叢枝菌根真菌能夠通過調(diào)節(jié)蘆筍(AsparagusofficinalisLinn.)體內(nèi)鈉、鉀等離子的吸收和分布來緩解鹽脅迫對(duì)植株的傷害[18]。由此可見，明確土壤真菌多樣性與土壤肥力的關(guān)系對(duì)于人工種植植物具有重要意義。

鑒于此，作者以國內(nèi)7省1市8個(gè)樣地野生青檀的根際土壤為研究對(duì)象，對(duì)土壤肥力狀況進(jìn)行了比較，并采用Illumina MiSeq高通量測序技術(shù)對(duì)土壤真菌多樣性進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上，對(duì)土壤真菌多樣性指數(shù)與土壤肥力指標(biāo)的相關(guān)性以及土壤真菌科水平相對(duì)豐度前20位的操作分類單元(operational taxonomic units，OTUs)與土壤肥力指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行了分析，以期明確青檀根際土壤的真菌多樣性及其與土壤肥力的關(guān)系，為探究根際土壤真菌與檀皮質(zhì)量的關(guān)系提供參考。

1 樣地概況和研究方法

1.1 樣地概況

根據(jù)中國數(shù)字植物標(biāo)本館(CVH)中的信息，選擇國內(nèi)7省1市8個(gè)樣地野生青檀的根際土壤作為研究對(duì)象，包括廣西桂林龍巖村(東經(jīng)110°17′43″、北緯25°03′36″)、安徽宣城小嶺村(東經(jīng)118°18′36″、北緯30°40′48″)、河南信陽雞公山(東經(jīng)114°03′30″、北緯31°49′17″)、陜西漢中一里溝村(東經(jīng)106°07′12″、北緯33°13′12″)、四川廣元鼓城村(東經(jīng)106°52′12″、北緯32°42′36″)、山東濟(jì)南靈巖寺(東經(jīng)116°58′28″、北緯36°21′43″)、遼寧大連蛇島(東經(jīng)120°58′48″、北緯38°57′23″)和北京滴水巖(東經(jīng)115°53′24″、北緯39°52′48″)。其中，廣西桂林龍巖村和安徽宣城小嶺村樣地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，熱量充足，降水豐富，氣溫年較差較??；陜西漢中一里溝村和四川廣元鼓城村樣地位于北亞熱帶北緣，屬山地暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，年溫差較大；北京滴水巖樣地屬北溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，氣候特征變化明顯；河南信陽雞公山和山東濟(jì)南靈巖寺樣地屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同期，天氣非周期性變化明顯；遼寧大連蛇島樣地位于渤海中，與大陸隔絕，具有典型的海洋性氣候特點(diǎn)，四季分明，變化平緩，夏無酷暑，冬無奇寒。

1.2 研究方法

1.2.1 根際土壤采集 于2016年8月至10月在供試8個(gè)樣地內(nèi)分別選擇5株胸徑15～20 cm的野生青檀植株，去除土壤表層的腐殖質(zhì)，確定母株根系，在距地表5～10 cm的根系周圍采集土樣。每個(gè)樣地每株采集2份土樣，每份約300 g，裝入無菌密封袋中，迅速置于冰盒或液氮罐中保存，并帶回實(shí)驗(yàn)室。

取每個(gè)單株的一份土樣，分別編號(hào)后，置于45 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒質(zhì)量，碾碎后過200目篩，用于土壤肥力檢測。取每個(gè)單株的另一份土樣，去除根系等雜物后，將同一樣地的5份土樣充分混勻并編號(hào)，置于-80 ℃冰箱中保存，用于土壤真菌檢測。

1.2.2 土壤肥力檢測 使用SJ-4A型pH計(jì)(上海閔勝科技有限公司)測定土壤的pH值；采用碳酸氫鈉法[19]42-44測定土壤的速效磷含量；采用乙酸銨-火焰光度計(jì)法[19]49-50測定土壤的速效鉀含量。每個(gè)土樣各指標(biāo)均重復(fù)測定3次。

1.2.3 土壤真菌檢測 使用土壤細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒(離心柱型)〔(天根生化科技(北京)有限公司〕，按照使用說明書的操作流程分別提取供試8個(gè)樣地土壤真菌的總DNA；采用真菌ITS1-ITS2區(qū)通用引物ITS1F和ITS2〔生工生物工程(上海)股份有限公司〕進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)，其中，引物ITS1F的序列為5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′，引物ITS2的序列為5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′。擴(kuò)增體系總體積30 μL，包括2×MasterMix〔寶生物工程(大連)有限公司〕15 μL，10 mmol·L-1引物ITS1F和ITS2各1 μL，模板DNA 10～20 ng，ddH2O補(bǔ)足至30 μL。使用晶格T960 PCR儀(杭州晶格科學(xué)儀器有限公司)進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)，擴(kuò)增程序?yàn)椋?4 ℃預(yù)變性3 min；94 ℃變性30 s、55 ℃退火30 s、72 ℃延伸30 s，共30個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸5 min。擴(kuò)增產(chǎn)物交由生工生物工程(上海)股份有限公司，采用Illumina MiSeq高通量測序技術(shù)進(jìn)行測序。

1.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

測序后，對(duì)序列進(jìn)行修剪、去除嵌合體序列及非特異性擴(kuò)增序列等過濾處理，得到有效序列；以有效序列相似度97%為閾值劃分OTUs；使用BLASTx程序?qū)⒚總€(gè)OTU包含的有效序列與GenBank數(shù)據(jù)庫(http：∥ncbi．nlm．nih．gov)中的已知序列進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)相似度97%確定每個(gè)OTU代表性序列的真菌屬(種)名；根據(jù)每個(gè)OTU包含的有效序列數(shù)量進(jìn)行相對(duì)豐度排名。根據(jù)OTUs和每個(gè)OTU包含的有效序列數(shù)量計(jì)算土壤真菌的Chao1指數(shù)[20]、Shannon-Wiener指數(shù)[21]、Simpson指數(shù)[22]和蓋度[23]。

采用EXCEL 2007軟件對(duì)土壤肥力和土壤真菌DNA測序結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算土壤真菌科水平的相對(duì)豐度；采用R語言對(duì)8個(gè)樣地土壤真菌科水平的分類結(jié)果進(jìn)行制圖；采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)土壤肥力進(jìn)行差異顯著性分析(Duncan’s新復(fù)極差法)，對(duì)土壤真菌多樣性指數(shù)與土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，并對(duì)土壤真菌科水平相對(duì)豐度前20位的OTUs與土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同樣地青檀根際土壤肥力比較

供試8個(gè)樣地青檀根際土壤肥力的比較結(jié)果見表1。由表1可以看出：8個(gè)樣地的土壤pH值為pH 6.06～pH 7.61，呈弱酸性至弱堿性，各樣地間的土壤pH值差異較大。其中，山東濟(jì)南靈巖寺(P5)和廣西桂林龍巖村(P2)樣地的土壤pH值顯著(P<0.05)高于其余樣地，但2個(gè)樣地間的土壤pH值差異不顯著；河南信陽雞公山(P4)和遼寧大連蛇島(P8)樣地的土壤pH值顯著低于其余樣地，但2個(gè)樣地間的土壤pH值差異不顯著。P2樣地的土壤速效磷含量最高(3.27 μg·g-1)，P8和四川廣元鼓城村(P3)的土壤速效磷含量較高，且3個(gè)樣地的土壤速效磷含量顯著高于其余樣地，但3個(gè)樣地間的土壤速效磷含量差異不顯著；P5樣地的土壤速效磷含量也較高，與其余樣地的土壤速效磷含量差異顯著；安徽宣城小嶺村(P1)和北京滴水巖(P7)樣地的土壤速效磷含量較低(分別為0.49和0.69 μg·g-1)，顯著低于其余樣地。P7樣地的土壤速效鉀含量最高(636.89 μg·g-1)，顯著高于其余樣地；P1樣地的土壤速效鉀含量最低(150.24 μg·g-1)，顯著低于其余樣地；P2、P5、陜西漢中一里溝村(P6)和P8樣地間的土壤速效鉀含量差異不顯著。

樣地編號(hào)No.ofplot地點(diǎn)LocationpH值pHvalue速效磷含量/μg·g-1Availablephosphoruscontent速效鉀含量/μg·g-1AvailablepotassiumcontentP1安徽宣城小嶺村XiaolingVillageinXuanchengofAnhui6.87±0.10b0.49±0.06a150.24±5.82aP2廣西桂林龍巖村LongyanVillageinGuilinofGuangxi7.53±0.06c3.27±0.18d443.72±3.10dP3四川廣元鼓城村GuchengVillageinGuangyuanofSichuan7.05±0.14b2.96±0.17d199.15±9.93cP4河南信陽雞公山JigongMountaininXinyangofHe’nan6.06±0.05a1.35±0.23b177.69±4.13bP5山東濟(jì)南靈巖寺LingyanTempleinJi’nanofShandong7.61±0.09c2.02±0.25c440.23±3.67dP6陜西漢中一里溝村YiligouVillageinHanzhongofShaanxi6.97±0.04b1.43±0.10b434.24±8.46dP7北京滴水巖DripRockinBeijing6.99±0.04b0.69±0.12a636.89±5.82eP8遼寧大連蛇島SnakeIslandinDalianofLiaoning6.13±0.33a3.04±0.23d440.73±4.07d

1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

2.2 不同樣地青檀根際土壤真菌多樣性分析

分析結(jié)果表明：從青檀根際土壤真菌DNA中共獲得有效序列197 112條，以有效序列相似度97%為閾值獲得7 143個(gè)OTUs，包含代表性序列193 799條，共鑒定出6門32綱106目254科。其中，門水平的代表性序列有149 974條，占總數(shù)的77.39%；綱水平的代表性序列有148 660條，占總數(shù)的76.71%；目水平的代表性序列有128 467條，占總數(shù)的66.29%；科水平的代表性序列有113 888條，占總數(shù)的58.77%。在門水平上，子囊菌門(Ascomycota)、接合菌門(Zygomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)所占比例分別為62.75%、11.88%和6.51%；在目水平上，肉座菌目(Hypocreales)、被孢霉目(Mortierellales)、傘菌目(Agaricales)、糞殼菌目(Sordariales)、曲霉目(Aspergillales)和散囊菌目(Eurotiales)所占比例分別為11.36%、9.04%、6.95%、6.76%、6.08%和5.13%，其余目所占比例均低于5.00%。

供試8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌DNA的測序及多樣性分析結(jié)果(表2)表明：各樣地土壤真菌的有效序列數(shù)量和優(yōu)質(zhì)序列數(shù)量分別為18 824～28 680和18 442～28 298，且其中7個(gè)樣地土壤真菌的有效序列數(shù)量和優(yōu)質(zhì)序列數(shù)量超過20 000；各樣地土壤真菌的OTU數(shù)量為1 031～1 772。廣西桂林龍巖村(P2)樣地土壤真菌的Chao1指數(shù)最小(1 041.37)，而河南信陽雞公山(P4)樣地土壤真菌的Chao1指數(shù)最大(1 793.19)；遼寧大連蛇島(P8)樣地土壤真菌的Shannon-Wiener指數(shù)最小(5.39)，而P4樣地土壤真菌的Shannon-Wiener指數(shù)最大(6.14)；各樣地土壤真菌的Simpson指數(shù)均較小，為0.007～0.020，其中，山東濟(jì)南靈巖寺(P5)和北京滴水巖(P7)樣地土壤真菌的Simpson指數(shù)最小，而P8樣地土壤真菌的Simpson指數(shù)最大；各樣地土壤真菌的蓋度均在99.00%左右，其中，6個(gè)樣地土壤真菌的蓋度超過99.00%。

供試8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌科水平的分類結(jié)果見圖1。由圖1可見：在已經(jīng)鑒定出的真菌〔不包括GenBank數(shù)據(jù)庫中不存在的科(unclassfied)和相對(duì)豐度排名前50位之外的科(other)〕中，安徽宣城小嶺村(P1)樣地土壤真菌有11個(gè)優(yōu)勢(shì)科(相對(duì)豐度大于1%)，其中Archaeorhizomycetaceae的相對(duì)豐度最高(8.96%)；P2樣地土壤真菌有8個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中發(fā)菌科(Trichocomaceae)的相對(duì)豐度最高(10.37%)；四川廣元鼓城村(P3)樣地土壤真菌有13個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中被孢霉科(Mortierellaceae)的相對(duì)豐度最高(12.63%)；P4樣地土壤真菌有12個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中被孢霉科的相對(duì)豐度最高(10.93%)；P5樣地土壤真菌有10個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中Incertae sedis(GenBank數(shù)據(jù)庫中存在，但未準(zhǔn)確分類的科)的相對(duì)豐度最高(6.99%)；陜西漢中一里溝村(P6)樣地土壤真菌有11個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中被孢霉科的相對(duì)豐度最高(7.55%)；P7樣地土壤真菌有9個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中Incertae sedis的相對(duì)豐度最高(8.95%)；P8樣地土壤真菌有8個(gè)優(yōu)勢(shì)科，其中叢赤殼科(Nectriaceae)的相對(duì)豐度最高(12.41%)。

表2供試8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌的DNA測序及多樣性分析結(jié)果

Table2AnalysisresultsofDNAsequencinganddiversityoffungiinrhizospheresoilofPteroceltistatarinowiiMaxim.ineightplotstested

樣地編號(hào)1)No.ofplot1)有效序列數(shù)量Effectivesequencenumber優(yōu)質(zhì)序列數(shù)量HighqualitysequencenumberOTU數(shù)量OTUnumberChao1指數(shù)Chao1indexShannon-Wiener指數(shù)Shannon-WienerindexSimpson指數(shù)Simpsonindex蓋度/%CoverageP1211672063914461523.255.730.01198.90P2260222578510311041.375.770.00999.84P3258712528816661689.325.950.01199.53P4250482458417721793.196.140.00999.51P5286802829813431359.006.120.00799.77P6188241844214081477.105.770.01198.92P7235592327911751193.846.050.00799.73P8278122748412361248.845.390.02099.76

1)P1： 安徽宣城小嶺村 Xiaoling Village in Xuancheng of Anhui； P2： 廣西桂林龍巖村 Longyan Village in Guilin of Guangxi； P3： 四川廣元鼓城村 Gucheng Village in Guangyuan of Sichuan； P4： 河南信陽雞公山 Jigong Mountain in Xinyang of He’nan； P5： 山東濟(jì)南靈巖寺 Lingyan Temple in Ji’nan of Shandong； P6： 陜西漢中一里溝村 Yiligou Village in Hanzhong of Shaanxi； P7： 北京滴水巖 Drip Rock in Beijing； P8： 遼寧大連蛇島 Snake Island in Dalian of Liaoning.

P1： 安徽宣城小嶺村 Xiaoling Village in Xuancheng of Anhui； P2： 廣西桂林龍巖村 Longyan Village in Guilin of Guangxi； P3： 四川廣元鼓城村 Gucheng Village in Guangyuan of Sichuan； P4： 河南信陽雞公山 Jigong Mountain in Xinyang of He’nan； P5： 山東濟(jì)南靈巖寺 Lingyan Temple in Ji’nan of Shandong； P6： 陜西漢中一里溝村 Yiligou Village in Hanzhong of Shaanxi； P7： 北京滴水巖 Drip Rock in Beijing； P8： 遼寧大連蛇島 Snake Island in Dalian of Liaoning.圖1 供試8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌科水平的分類結(jié)果Fig. 1 Classification result of fungi at family level in rhizosphere soil of Pteroceltis tatarinowii Maxim. in eight plots tested

由圖1還可見：供試8個(gè)樣地土壤真菌有5個(gè)共有優(yōu)勢(shì)科，即Incertae sedis、被孢霉科、發(fā)菌科、叢赤殼科和Archaeorhizomycetaceae，其中，Incertae sedis為最優(yōu)勢(shì)科，在P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8樣地土壤中的相對(duì)豐度分別為6.76%、9.48%、7.17%、10.20%、6.99%、5.20%、8.95%和7.52%。

2.3青檀根際土壤真菌多樣性與土壤肥力的相關(guān)性分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)青檀根際土壤的pH值、速效磷含量和速效鉀含量以及根際土壤真菌的Chao1指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)6個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明：Chao1指數(shù)與土壤的pH值、速效磷含量和速效鉀含量均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.440、-0.278和-0.793，其中，Chao1指數(shù)與土壤速效鉀含量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05)；Shannon-Wiener指數(shù)與土壤pH值呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為0.284)，與土壤的速效磷含量和速效鉀含量均呈負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為-0.360和-0.057)；Simpson指數(shù)與土壤的pH值和速效鉀含量均呈負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為-0.593和-0.099)，與土壤的速效磷含量呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為0.412)。

為了明確青檀根際土壤真菌與土壤肥力的關(guān)系，對(duì)根際土壤真菌科水平相對(duì)豐度前20位的OTUs與土壤的pH值、速效磷含量和速效鉀含量的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。由表3可見：11個(gè)OTUs與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)，9個(gè)OTUs與土壤pH值呈正相關(guān)。其中，OTU4、OTU10、OTU25和OTU73與土壤pH值的相關(guān)系數(shù)較大且為正值；OTU0、OTU2、OTU22和OTU72與土壤pH值的相關(guān)系數(shù)也較大，但均為負(fù)值，且OTU0與土壤pH值的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。多數(shù)OTUs與土壤的速效磷含量和速效鉀含量呈正相關(guān)。其中，OTU3、OTU5和OTU38與土壤速效磷含量的相關(guān)系數(shù)較大且為正值，OTU7和OTU24與土壤速效磷含量的相關(guān)系數(shù)也較大且為負(fù)值，并且，各OTUs與土壤速效磷含量的相關(guān)性均不顯著；OTU1、OTU3、OTU4、OTU25、OTU73和OTU75與土壤速效鉀含量的相關(guān)系數(shù)較大且為正值，OTU7和OTU24與土壤速效鉀含量的相關(guān)系數(shù)也較大且為負(fù)值，并且，OTU1和OTU4與土壤速效鉀含量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。

根據(jù)土壤真菌DNA的測序結(jié)果，相對(duì)豐度前20位的OTUs中，OTU1、OTU2、OTU3、OTU5、OTU10、OTU12、OTU22、OTU23、OTU25、OTU38、OTU73、OTU74和OTU75屬于子囊菌門，OTU4、OTU7、OTU24和OTU72屬于擔(dān)子菌門，OTU0、OTU8和OTU90屬于接合菌門。結(jié)合表3結(jié)果，在與土壤pH值相關(guān)性較大的OTUs中，1個(gè)OTU屬于接合菌門，2個(gè)OTUs屬于擔(dān)子菌門，5個(gè)OTUs屬于子囊菌門；在與土壤速效磷含量相關(guān)性較大的OTUs中，2個(gè)OTUs屬于擔(dān)子菌門，3個(gè)OTUs屬于子囊菌門；在與土壤速效鉀含量相關(guān)性較大的OTUs中，5個(gè)OTUs屬于子囊菌門，3個(gè)OTUs屬于擔(dān)子菌門。在與土壤肥力顯著相關(guān)的OTUs中，OTU0屬于被孢霉科，OTU1屬于叢赤殼科，OTU4屬于傘型束梗孔菌科(Agaricostilbaceae)。

表3青檀根際土壤真菌科水平相對(duì)豐度前20位的OTUs與土壤肥力的相關(guān)性分析1)

Table3Correlationanalysisbetweenthetop20OTUswithrelativeabundanceatfamilyleveloffungiinrhizospheresoilofPteroceltistatarinowiiMaxim.andsoilfertility1)

OTU相關(guān)系數(shù) CorrelationcoefficientpH值pHvalue速效磷含量Availablephosphoruscontent速效鉀含量AvailablepotassiumcontentOTU0-0.749*0.460-0.169OTU1-0.0360.1810.798*OTU2-0.5590.4180.175OTU30.0570.5000.667OTU40.5920.1740.741*OTU50.4530.5030.190OTU7-0.025-0.529-0.516OTU80.2150.468-0.245OTU100.561-0.1260.413OTU12-0.2270.0460.246OTU22-0.5430.4460.155OTU23-0.3130.4960.206OTU24-0.013-0.528-0.507OTU250.6870.0660.644OTU380.1650.6040.317OTU72-0.601-0.207-0.443OTU730.5900.2080.643OTU74-0.3830.2570.381OTU75-0.1940.3570.510OTU900.1440.4030.014

1)*：P<0.05.

3 討論和結(jié)論

青檀喜生于石灰?guī)r山地，喜鈣，多生于山麓、林緣、溝谷、河灘、溪旁及峭壁石隙等處，成小片純林或與其他樹種混生[1]。本研究中，供試8個(gè)樣地多位于山腳或半山腰，青檀的根際土壤呈弱酸性至弱堿性(pH 6.06～pH 7.61)，土壤的速效磷含量均較低(0.49～3.27 μg·g-1)，速效鉀含量(150.24～636.89 μg·g-1)卻較高，與青檀的生長習(xí)性及李光友等[6]的研究結(jié)果相吻合。劉慧君等[4]的研究結(jié)果表明：土壤速效鉀含量與青檀的纖維長度呈正相關(guān)，并且鉀元素能夠促進(jìn)青檀韌皮部的生長發(fā)育，據(jù)此認(rèn)為，供試8個(gè)樣地土壤的速效鉀含量偏高利于青檀的生長發(fā)育。依據(jù)“全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”，供試8個(gè)樣地青檀根際土壤的速效磷含量均處于5級(jí)(3～5 μg·g-1)和6級(jí)(低于3 μg·g-1)水平，速效鉀含量均處于1級(jí)(高于200 μg·g-1)和2級(jí)(150～200 μg·g-1)水平，表明青檀根際土壤呈富鉀少磷的狀態(tài)。

土壤真菌種類繁多、功能多樣，對(duì)植物生長影響較大，主要包括以下3個(gè)方面：1)通過分解作用調(diào)節(jié)土壤肥力，間接影響植物生長；2)通過與植物共生或寄生直接影響植物生長；3)以病害方式直接影響植物生長。不同植物種類根際土壤的真菌組成有一定差異。紅松(PinuskoraiensisSieb. et Zucc.)的根際土壤真菌以半知菌門(Deuteromycota)、接合菌門和子囊菌門為主[24]，而青檀的根際土壤真菌則以子囊菌門、擔(dān)子菌門和接合菌門為主，這可能是不同植物與根際土壤真菌通過互生和化感作用等方式相互選擇的結(jié)果[25-26]，也可能與植物生長地土壤肥力狀況差異較大有關(guān)。

在生態(tài)學(xué)研究中，Chao1指數(shù)常用來估計(jì)物種總數(shù)；Shannon-Wiener指數(shù)可用來估算微生物多樣性，其數(shù)值越大，說明微生物的多樣性越高；Simpson指數(shù)用于分析微生物群落的優(yōu)勢(shì)度，其數(shù)值越大，說明微生物的優(yōu)勢(shì)越明顯；蓋度反映了研究結(jié)果能否代表樣本的真實(shí)情況，其數(shù)值越高越能全面反映樣本的真實(shí)情況。本研究中，供試8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌的蓋度均在99.00%左右，其中6個(gè)樣地土壤真菌的蓋度超過99.00%，說明本研究結(jié)果可以代表8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌的真實(shí)情況。北京滴水巖樣地青檀根際土壤真菌的Chao1指數(shù)和Simpson指數(shù)較小(分別為1 193.84和0.007)，但Shannon-Wiener指數(shù)較大(6.05)，說明該樣地青檀根際土壤真菌多樣性較高，但種類不豐富，優(yōu)勢(shì)度不明顯，分布較均勻。河南信陽雞公山樣地青檀根際土壤的Chao1指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)最大(分別為1 793.19和6.14)，但Simpson指數(shù)較低(0.009)，說明該樣地青檀根際土壤真菌種類豐富，多樣性較高，但優(yōu)勢(shì)度不明顯，分布較均勻。遼寧大連蛇島樣地青檀根際土壤真菌的Chao1指數(shù)較小(1 248.84)，Shannon-Wiener指數(shù)最小(5.39)，但Simpson指數(shù)最大(0.020)，說明該樣地青檀根際土壤真菌種類不豐富，多樣性最低，但優(yōu)勢(shì)度明顯，可見，該樣地土壤真菌群落分布單一，優(yōu)勢(shì)種群較為突出。

Zak等[27]的研究結(jié)果表明：土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)土壤有機(jī)物的降解、土壤肥力的形成均有極其重要的作用；并且，土壤的理化性質(zhì)也能夠影響土壤真菌的種類、分布和數(shù)量[28]。本研究中，青檀根際土壤真菌的Chao1指數(shù)與土壤速效鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)，說明土壤真菌種類數(shù)量與土壤速效鉀含量關(guān)系密切。在相對(duì)豐度前20位的OTUs中，55%OTUs與青檀根際土壤的pH值呈負(fù)相關(guān)，并且，多數(shù)OTUs與土壤的速效磷含量和速效鉀含量呈正相關(guān)，結(jié)合OTUs的分類鑒定結(jié)果，子囊菌門與青檀根際土壤肥力的相關(guān)性最高，且與土壤肥力顯著相關(guān)的真菌科有被孢霉科、叢赤殼科、傘型束?？拙?；擔(dān)子菌門與青檀根際土壤肥的相關(guān)性居中；接合菌門與青檀根際土壤肥力的相關(guān)性最低。

柴新義等[13]的研究結(jié)果表明：青檀內(nèi)生真菌與附生真菌間存在密切的演化關(guān)系，并且，青檀與其內(nèi)生真菌關(guān)系緊密。本研究中，供試8個(gè)樣地青檀根際土壤真菌有5個(gè)共有優(yōu)勢(shì)科，然而，這些科與青檀內(nèi)生真菌有較大差異，推測這可能是因?yàn)槎鄶?shù)內(nèi)生真菌與青檀存在寄生或共生關(guān)系，而根際土壤真菌的主要生境是土壤，并不完全依賴青檀植株。

總體看來，青檀根際土壤呈弱酸性至弱堿性，并具有富鉀少磷的特點(diǎn)。青檀根際土壤真菌的優(yōu)勢(shì)門包括子囊菌門、擔(dān)子菌門和接合菌門；各樣地根際土壤真菌的多樣性差異明顯，但存在5個(gè)共有優(yōu)勢(shì)科，分別為Incertae sedis、被孢霉科、發(fā)菌科、叢赤殼科和Archaeorhizomycetaceae。青檀根際土壤真菌多樣性與土壤肥力有一定相關(guān)性，但僅土壤真菌的Chao1指數(shù)與土壤速效鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)。被孢霉科真菌與青檀根際土壤的pH值呈顯著負(fù)相關(guān)；叢赤殼科和傘型束梗孔菌科真菌與青檀根際土壤的速效鉀含量呈顯著正相關(guān)。

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(責(zé)任編輯： 佟金鳳)

FertilityandfungaldiversityofrhizospheresoilofPteroceltistatarinowiiindifferentregionsandtheircorrelationanalysis

CHANG Qiangqiang， FAN Jiajia， LIU Huijun， LI Xiaohong， ZHANG Xiaoping①

(College of Life Sciences， Anhui Normal University， Wuhu 241000， China)，J.PlantResour. &Environ.， 2017，26(3)： 27-34

Q949.32； S154.3； S158.2

A

1674-7895(2017)03-0027-08

10.3969/j.issn.1674-7895.2017.03.04

2017-04-14

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41401062)； 中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所國家重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(143115)

常強(qiáng)強(qiáng)(1990—)，男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事植物資源保護(hù)與利用方面的研究。

①通信作者E-mail： pinghengxu@sina.com