伊犁昭苏野生羊肚菌根际土壤真菌多样性和群落结构分析.pdf

第 卷 第 期广东石油化工学院学报.年 月 伊犁昭苏野生羊肚菌根际土壤真菌多样性和群落结构分析王涛张相锋焦子伟杨晓绒(.伊犁师范大学 资源与生态研究所新疆 伊宁.伊犁师范大学 生物与地理科学学院新疆 伊宁)摘要:采集昭苏县野生羊肚菌根际土壤样品对扩增的 序列进行高通量测序和生物信息学分析 研究发现:真菌群落的 和 指数在 土层最高分别为 和.土层中真菌群落在各分类水平上的最大类群及其丰度分别为子囊菌门.、被孢霉科.、被孢霉属.、类变形被孢霉菌.未知属和种的类群分别为.和.功能性真菌有 种包括类变形被孢霉菌、枝孢霉和胶红酵母菌等 种有益菌变黑蜡伞、曲霉和限制性马拉色菌等 种有害菌 羊肚菌土壤根际真菌具有多样性 土层真菌的多样性均高于中、下层的羊肚菌根际土壤含有丰富的功能真菌这对羊肚菌栽培过程中覆土的选择具有一定的指导意义关键词:野生羊肚菌根际真菌多样性功能真菌中图分类号:.文献标识码:文章编号:()羊肚菌是一种珍贵、稀有的食用真菌因其褶皱的菌盖似羊肚而得名 它具有增强机体免疫力、抗疲劳、抗衰老等功能属高级营养滋补品具有较高的经济价值和科研价值 由于人为过度采摘及产地环境恶化野生羊肚菌数量稀少为满足市场需求人工栽培已成为必然 羊肚菌产量和品质一直是人工栽培的难题已有的研究表明与未覆土的羊肚菌 菌株相比覆盖原生土后的 菌株产生了更多的菌核说明羊肚菌生长的原生土存在刺激子实体分化的物质 真菌作为土壤微生物的成员可参与土壤腐殖质的形成和分解对维持土壤结构和微生物群落的稳定性具有重要的作用 关于羊肚菌根际土壤真菌群落及其功能多样性分析的研究鲜有报道本研究以伊犁河谷昭苏县羊肚菌 根际土层的真菌为研究对象对不同土层中真菌群落的多样性、不同分类水平真菌类群的相对丰度、优势真菌和功能真菌等进行分析为羊肚菌的科学栽培提供参考 材料及方法.样品的采集昭苏县羊肚菌多年高发区位于北纬 、东经 、海拔 的区域采用三点取样法分别在八个羊肚菌生长样地以羊肚菌为中心直径 和深度 范围采集土样垂直角度每 取一个土样 将八个样地采集的 的三层根际土壤按上、中、下三层制备成三个混合样过 筛后置于 温度条件下保存备用.仪器和试剂梯度 仪(型美国 )荧光定量 仪(美国 )抽提试剂盒 牌高保真 聚合酶 牌 凝胶回收试剂盒.土壤样本中真菌 的抽提和检测用 提取试剂盒抽提土壤真菌 进行 序列扩增收稿日期:修回日期:基金项目:伊犁师范大学资源与生态研究所开放课题()国家自然科学基金项目()作者简介:王涛()男四川广元人在读硕士研究方向为微生物学通信作者:杨晓绒()女甘肃静宁人博士教授研究方向为植物资源的保护与利用.真菌 序列 扩增及检测 引物:()()扩增反应体系由上海微基生物科技有限公司按照业内程序进行设置之后进行高通量测序及生物信息学分析.数据分析方法高通量测序是由上海微基生物科技公司完成的有效序列是依据 信息拆分原始序列而得 用于成对 的拼接 用于优化序列序列 用 拼接而成置信度阈值为.的物种注释通过、和 等数据库进行比对获得每个 的分类学信息进而构建稀释性曲线 和 等指数即 多样性指数通过 软件进行分析根据羊肚菌根际土壤真菌的群落结构组成利用 语言绘制相关柱状图、韦恩图(图)和丰度等级图 结果与分析.测序质量分析三层土样的真菌有效序列总数是 优化后的序列数是 在 的相似性水平下序列数及其 数聚类构建各样品的稀释曲线(图)当序列数量达到 时各样品稀释曲线均趋于平缓说明土壤取样深度是合理的真菌群落结构的置信度能够反映土壤样本的真菌群落真实性图 相似水平.时各层土样的稀释性曲线.真菌多样性分析群落的丰富度常用基于丰度的覆盖估计值()和 指数衡量群落多样性常用 指数和 指数测定物种的丰富度和均匀度又会影响群落的多样性 如表 所示 和 指数在 土层中的平均值最高分别为 和.说明上层土壤中真菌群落的丰富度和多样性较高表 各土层真菌多样性指数土层/指数 指数 指数 指数.真菌相关性分析在相似度为.时得到各样品的 数并绘制韦恩图(图)三层土样的 数分别为、和 三层土样有 个共同的 数三层土样中特有的 数分别为、和 个上层土样特有 数最多占该层总 数的.真菌类群组成分析物种组成分析反映样品在分类学水平上的群落结构 三层土样中检测到真菌门有 个类群:子囊菌门(占门丰度图 三层土样中真菌多样性相关性分析的.)、担子菌门(.)、接合菌门(.)、壶菌门(.)和未分类真菌门(.)在科水平上三层土样中共检测到 个已知科和一个未分类群丰度较高的前 个科依次为:被孢霉科(占科丰度的.)、丝盖伞科(.)、格孢腔菌目未定的一科 (.)、革菌科 (.)和丛赤壳科 (.)这五个科相对丰度之和为.未分类科为.在属水平上三层土样中检测到 个已知属和 个未分类群丰度较高的前 个已知属依次是:被孢霉属 (占属丰度的.)、丝盖伞属(.)、棘壳孢菌属 (.)、湿伞属 (.)和隐球菌属 (.)这五个属相对丰度之和为.未分类第 期 王涛等:伊犁昭苏野生羊肚菌根际土壤真菌多样性和群落结构分析属为.在种水平上三层土样中检测到 种真菌其中有 个已知种和 个未知种 丰度较高的前 个已知种依次为:类变形被孢霉 (占种丰度的.)、变黑蜡伞 (.)、黄隐球菌 (.)、丛赤壳属一种 (.)和子囊菌属的一种 .(.)这五个种相对丰度之和为.个未知种为.羊肚菌根际土壤真菌种水平的系统发育树构建用.软件对测得的 个 即 种真菌进行系统发育树的构建其中相对丰度.的真菌共划分为 个类群占种总丰度.(表)共包含 种已知真菌(.)和 种未知真菌(.)被孢霉属为接合菌门特有类群占该门丰度 以上、较为单一其余门真菌类群丰富度相对较高表 门、科、属、种水平平均相对丰度.真菌类群分布序号门科属种平均相对丰度/.接合菌门被孢霉科被孢霉属.子囊菌门.担子菌门丝盖伞科丝盖伞属.子囊菌门格孢腔菌目未定的一科棘壳孢菌属.担子菌门革菌科.担子菌门银耳目科 地位未定隐球菌属黄隐球菌.担子菌门蜡伞科湿伞属变黑蜡伞.羊肚菌根际不同土层真菌门的丰度及其均匀度比较 从表 可看出在 土层中的羊肚菌根际土壤真菌平均相对丰度较高的真菌门是子囊菌门、担子菌门和接合菌门分别是.、.和.它们在三层土样中的分布趋势是担子菌门:下层 中层 上层接合菌门:随表 主要真菌门在三层土样中的相对丰度及其均匀度序号门 平均相对丰度/三层间相对平均偏差/子囊菌门.担子菌门.接合菌门.壶菌门.未分类真菌门.土层加深而减少子囊菌门:中层 下层 上层而壶菌门相对丰度最小仅上层有分布中、下层分布极少或未检测到尚有一部分真菌未归门 真菌门的相对平均偏差可反映出真菌群落在各深度土层分布的均匀程度一般地真菌类群的相对平均偏差越低则其分布越均匀 子囊菌门、担子菌门、接合菌门和壶菌门它们在三层根际土壤间的相对平均偏差依次为.、.、.和.说明子囊菌门在土层中分布最为均匀而平均相对丰度为.的壶菌门分布极为不均仅在上层有少量分布.羊肚菌根际土壤的功能真菌及其平均相对丰度表 为羊肚菌根际土壤功能性真菌及其在总土层中的平均相对丰度 由表 可知各层土样中具有功能真菌共 种其中有益真菌 种有害真菌 种 有益真菌中按总测序数排在前面的 种依次为类变形被孢霉、枝孢霉、胶红酵母菌、漆斑菌属的一种(菌株)、鸡腿菇类变形被孢霉的平均相对丰度最高为.而玫红假裸囊菌的平均相对丰度最低趋于 类变形被孢霉、枝孢霉、头孢丝囊菌、玫红假裸囊菌以及普兰久浩酵母等均可产生胞外酶降解土壤中的糖类、蛋白质等酵母属胶红酵母菌在生长代谢过程中可产生酵母胞外多糖()于培养基中具有抗氧化、抗凝血、抗血栓和抗病毒等生物特性常用于生产免疫调节剂 在羊肚菌根际土壤中还检测到鸡腿菇该菌含有丰富的营养成分具有提高人体免疫力、抑制肿瘤、降血糖等多种保健功能 有害真菌中变黑蜡伞、曲霉属的一种、限制性马拉色菌总广东石油化工学院学报 年测序数依次递减它们的平均相对丰度分别为.、.和.这些有害真菌可导致多种动、植物病害 讨论有关伊犁昭苏高寒区黑土地食用菌的根际土壤真菌群落研究很少本研究从该区黑土地羊肚菌根际土壤中获得的已知真菌共 属主要属于被孢霉属、丝盖伞属、棘壳孢菌属、湿伞属和隐球菌属这五个属相对丰度之和为.未分类属占.这表明昭苏羊肚菌根际土壤中存在大量未知的真菌类群 张婷等检测了河北承德避暑山庄野生羊肚菌菌基土壤共检测出真菌近 属其中腐霉属 和羊肚菌属 占优势这说明野生羊肚菌在不同地区及其相应环境下土壤根际真菌在属的多样性和优势属方面差别较大进一步证实了羊肚菌属栽培时不仅需要覆盖原生土壤也需要覆盖含有特定促进其结实的有益微生物土壤昭苏野生羊肚菌常生于环境相对阴凉的山地林下土壤质地为营养丰富的黑钙土枯枝落叶较多木质素、纤维素及半纤维素等含量较高也常覆盖有松针及其他腐殖质其中不乏油脂和蛋白质类物质这可能是类变形被孢霉、枝表 羊肚菌根际土壤功能性真菌及其在总土层中的平均相对丰度类型序号中文学名种名作用平均相对丰度/有益真菌类变形被孢霉降解半纤维素、纤维素和木质素.枝孢霉能高效降解油烟污染物.胶红酵母菌具有抗氧化、抗凝血和抗血栓等活性可用于生产有机体免疫调节剂.漆斑菌属一种.产胆红素氧化酶.鸡腿菇具有提高人体免疫力抑制肿瘤、降血糖和抗氧化等生物活性.头孢丝囊菌降解果胶.普兰久浩酵母产丝氨酸蛋白酶、几丁质酶和 甘露聚糖酶等多种低温胞外酶.隐球酵母菌产脂.格孢腔菌目的一种.能够有效抑制农业致病真菌 的活性.被孢霉属一种.产生花生四烯酸用于保健品、化妆品、药品和动物饲料中.玫红假裸囊菌产纤维素酶具有低温纤维素酶的特点.有害真菌变黑蜡伞对人体有毒且中毒潜伏期长严重时可导致感染者脱水而死.曲霉属的一种油茶籽壳和仁中霉菌污染的主要菌群.限制性马拉色菌一种寄生于人和温血动物皮肤的条件致病菌可引起花斑癣病.孢霉、普兰久浩酵母和玫红假裸囊菌等有益真菌存在的主要原因尤其是优势种类变形被孢霉能分解纤维素和半纤维素等植物残体进而促进土壤养分循环、提高土壤肥力这些有益真菌也依靠分解丰富的植物及昆虫残体进行生存繁殖 普兰久浩酵母和玫红假裸囊菌能产生多种低温胞外酶这可能也是它们存在于昭苏高寒区的原因之一花生四烯酸具有降血脂血糖、抑制血小板聚集、抗脂质过氧化和促进脑组织发育等生物特性而被孢霉属真菌具有较强的产花生四烯酸的能力胶红酵母菌产生的胞外多糖具有多种生物活性可用于生产有机体免疫调节剂羊肚菌根际真菌产生的纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、几丁质酶等在人类生产生活中具有重要的用途如用于饲料加工、化学纤维废弃物再运用、制酒和酿造等方面因此昭苏羊肚菌根际优势真菌 类变形被孢霉及其他可产生胞外酶的有益真菌具有被驯化为高产花生四烯酸或生产胞外酶真菌的潜力 结论与展望昭苏野生羊肚菌根际土壤中检测到的已知真菌有 门、科、属、种 野生羊肚菌根际土壤中真菌在越低的分类水平上未知类群丰度越高且在各分类水平上均有大量的未知类群说明了野生羊肚第 期 王涛等:伊犁昭苏野生羊肚菌根际土壤真菌多样性和群落结构分析菌根际土壤中特有种相对较多仍有很多未被人们所研究 而在分类水平.的 种真菌中未知真菌有 种种数为已知真菌的 倍未知真菌在 个种中相对丰度为.远高于已知真菌的.这也说明对于野生羊肚菌根际土壤真菌的相关研究还需继续深入参考文献 李书兰和晓娜李安利等.不同配方培养基对羊肚菌菌丝生长及菌核和子实体形成的影响.安徽农业科学():.沈洪.云南羊肚菌分类及其生长土壤微生物群落结构分析.南京:南京农业大学.():.:.贾力强廖雷刘超.投加优势菌强化降解液相油烟污染物的动力学研究.环境工程学报():.马文锦李梅林王博等.胶红酵母 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