Host Selection of Ectomycorrhizal Fungi at Pinus massoniana and Castanopsis carlesii Forests
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摘要:目的 探究森林土壤中外生菌根真菌（Ectomycorrhizal fungi, ECMF）对宿主的选择性。方法 采用不同的土壤菌源（马尾松土壤Pinus massoniana soil, PmS和米槠土壤Castanopsis carlesii soil, CcS），分别对马尾松（Pinus massoniana, Pm）和鳞苞锥（Castanopsis uraiana, Cu）进行接种试验（Pm-PmS、Pm-CcS、Cu-PmS、Cu-CcS）。培育6个月后，采用ITS进行菌根鉴定，检测并计算不同土壤菌源下马尾松和鳞苞锥根中ECM出现的频率、侵染率、相对丰度、相对频率、丰富度和多样性，并测定苗木生长指标以及土壤理化性质。结果 米槠土壤pH值、全磷含量、全碳含量、有效磷含量显著高于马尾松土壤，且接种苗木后幼苗的地上干重和根长均显著高于马尾松土壤。两种土壤中共检测到19个OTUs的ECMF，分别属于7科和10属，Cenococum geophilum、Rhizopogon boninensis和Tomentella sp.2为两种土壤共有。马尾松林下土壤鉴定到的13种ECMF中，能侵染马尾松的有8种，能侵染鳞苞锥的有6种。米槠林下土壤鉴定到的9种ECMF中，能侵染马尾松的有4种，能侵染鳞苞锥的有7种。C. geophilum和Sebacina sp.2均能与马尾松和鳞苞锥建立共生关系；而Hyaloscyphaceae sp.、Lactarius inconspicuous、Rh. boninensis、Rh. flavidus、Tomentella sp.1、Tomentella sp.3和Tomentellopsis submollis只侵染马尾松；Athelia sp.、Amanita sp.、L. atrofuscus、Russula minor、Russula sp.、Sebacina sp.1、Thelephora sp.1、Thelephora sp.2和Tomentella sp.4只侵染鳞苞锥。马尾松土壤的ECMF丰富度指数（IV）、Shannon多样性指数（H´）、Simpson优势度指数（D）高于米槠土壤；但马尾松土壤接种不同宿主植物后的Sorensen相似性指数（0.14）低于米槠土壤（0.36）。部分ECMF的侵染率与寄主的生理生态指标密切相关。结论 ECM是经过长期与树种共同进化而建立的共生关系，因此马尾松土壤中的ECMF更倾向于侵染马尾松，而米槠土壤的ECMF更倾向于侵染同为壳斗科的鳞苞锥；马尾松林下土壤的ECMF相对于米槠土壤，对寄主植物选择性的更强。虽然土壤理化性质在一定程度上影响了侵染率，但是ECMF的定殖主要受宿主植物的影响。Abstract:Objective Host selection of ectomycorrhizal fungi (ECMF) in forest soil was studied.Method In the soils at forests of Pinus massoniana (Pm) and Castanopsis carlesii (Cc), various fungi were inoculated into Pm or Castanopsis uraiana (Cu) and designated as treatments of Pm-PmS, Pm-CcS, Cu-PmS, and Cu-CcS. After cultivating the inoculated seedlings for 6 months, mycorrhizal identification on the fungi was performed by ITS. The frequency, infection rate, relative abundance, relative frequency, richness, and diversity of ECMF in the roots of Pm and Cu plants were monitored or calculated. Seedling growth indexes and soil physiochemical properties were determined.Result The Cc forest soil (CcS) showed significantly higher pH and contents of total phosphorus, total carbon, and available phosphorus as well as the seedling shoot dry weight and root length than the Pm counterpart (PmS). The 19 OTUs of ECMF detected in these soil samples belonged to 7 families and 10 genera. Of which, Cenococum geophilum, Rhizopogon boninensis, and Tomentella sp. 2 were commonly found on the two soils. Out of the 13 ECMF identified in PmS, 8 infected Pm and 6, Cu; while among the 9 ECMF identified in CcS, 4 infected Pm and 7, Cu. Both C. geophilum and Sebacina sp. 2 were symbiotic with Pm and Cu. Hyaloscyphaceae sp., Lactarius inconspicuous, Rh. boninensis, Rh. flavidus, Tomentella sp. 1, Tomentella sp. 3 and Tomentellopsis submollis infected Pm, whereas Athelia sp., Amanita sp., L. atrofuscus, Russula minor, Russula sp., Sebacina sp.1, Thelephora sp. 1, Thelephora sp. 2 and Tomentella sp. 4 infected only Cu. The ECMF richness index (IV), Shannon index (H') and Simpson index (D) of PmS were higher than those of CcS. However, the Sorensen index on the PmS planted with host plants other than Pm was 0.14, which was lower than 0.36 on the CcS planted not with Cc. The infection rates of some ECMF were closely related to the physiological and ecological properties of the host.Conclusion The symbiosis between ECMF and trees has evolved in a long process. The ECMF in the soil at a Pm forest tended to infect Pm specifically, and so did those at a Cc forest to Cc, Cu or Fagaceae plants. However, the ECMF in PmS were more selective on their host plants than those in CcS. Even though soil physiochemical properties also affected the ECMF infection, the species of host plant largely determined the fungal colonization on the land.
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0. 引言
【研究意义】外生菌根（Ectomycorrhiza，ECM）是指外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi，ECMF）菌丝伸入植物尚未木栓化的根部皮层细胞间，形成具有哈蒂氏网（Hartig net）、菌套（Fungal mantle）和菌丝（Hypha）等特殊结构的共生体。ECM通过扩大植物根系吸收面积和活化土壤中的无机营养元素，从而促进宿主植物对土壤养分的吸收。此外，ECM还可以提高宿主植物对生物和非生物胁迫的抗性[1−3]。ECMF能与松科（Pinaceae）、壳斗科（Fagaceae）、杨柳科（Salicaceae）、桦树科（Betulaceae）等多种科属植物形成共生关系，协助植物在各种逆境中生长，在生态环境中充当着重要的角色[4−5]。另外不同菌根会同时与周围树木产生联系，构建巨大的菌丝网络（菌丝桥），这种网络关系在调控植物间养分的再分配、稳定林分结构以及调节森林生态平衡的稳定性中发挥重要作用[6]。【前人研究进展】ECMF最早在5 200万年前的化石中就被发现，其起源很可能与松科植物的出现有关，在植物与菌根真菌的共进化过程中，少部分失去了丛枝菌根状态的裸子植物与ECMF发生共生关系[7]。系统基因重建表明，担子菌门的ECMF是从腐生菌进化而来的，主要是白腐菌和褐腐菌，它们具有使木质素和纤维素降解的基因[8−9]。但不同的ECMF由于其历史进化和特定的生态功能不同，因此其所拥有的腐殖质降解相关基因也有所不同[10]。无论在进化中如何改变，ECMF在定殖过程中很大程度上受到寄主植物自身养分需求和生理状态的调节[7]。ECMF与宿主植物建立共生关系时，宿主植物及其周围的养分分布、土壤中物质及信息的传递、根际微生物都影响着菌根的形成[11−13]。因此，菌根的形成是环境、宿主和真菌共同作用的结果。其中，ECMF对宿主植物的选择是菌根建立的重要因素[14−15]。ECMF在进化的过程中具有高度的物种多样性，有些ECMF可以与多种植物形成菌根，这些ECMF称为“广谱型菌根真菌”，如美味牛肝菌（Boletus edulit）、暗灰鹅膏菌（Amanita vaginata）能与冷杉、云杉、落叶松等树木形成菌根[16]。而另外一些“专化型菌根真菌”只能与个别少数植物形成外生菌根，如小牛肝菌（Boletinus cavipes）只能与落叶松形成外生菌根[4]。综上所述，外生菌根的定殖很大程度上受宿主植物的调节。且随着ECMF的重要性被许多学者发现，ECMF在进化过程中的变化趋势逐渐成为国内外学者的研究热点。Palmer等发现红菇属（Russula）、蜡耳壳属（Sebacina）、棉隔菌属（Tomentella）是美洲栗（Castanea dentata）的优势菌属[17]。康文斯研究发现红菇属、乳菇属（Lactarius）和锁瑚菌属（Clavulina）是川东地区马尾松林分中的优势属[18]。【本研究切入点】但以往的研究大多是聚焦于特定的宿主关联下ECMF群落的研究，忽略了ECMF在生态过程中对不同宿主植物的选择问题。【拟解决的关键问题】以中国亚热带地区具有代表性的树种马尾松和米槠林下土壤为研究对象，通过采集不同林分下的土壤作为ECMF菌源，对马尾松和鳞苞锥幼苗进行种植试验，采用ITS进行菌根鉴定，并测定苗木生长指标以及土壤理化性质，以探讨两种林分中现存的ECMF对不同宿主是否具有选择，从而进一步探究ECMF在进化过程中对宿主植物的选择性问题，对今后菌根苗的选择利用、植被保护以及生态系统的平衡提供理论基础。
1. 材料与方法
1.1 试验材料及处理
1.1.1 无菌苗培育
马尾松无菌苗的培育：选取优良品种的马尾松种子（由福建省五一国有林场提供），用去离子水清洗后，用1%的NaClO浸泡消毒10 min，再用无菌去离子水冲洗3次后浸泡24 h。将种子置于装有蛭石（120 ℃，灭菌3 h）的长方形育苗盘内催芽。待马尾松长至针叶展开种壳掉落，再移植至装有赤玉土∶山地土=2∶1（灭菌121 ℃，3 h）的花盆内培养，2个月后用于接种试验。
鳞苞锥无菌苗培育：由于米槠育苗周期长，故本试验选用同为壳斗科（Fagaceae）的鳞苞锥来代替米槠。选取品质优良的种子（由福建省清流国有林场提供），用去离子水冲洗后，用1%的NaClO浸泡消毒20 min，再使用无菌去离子水冲洗3次后浸泡24 h，将种子置于装有蛭石（120 ℃，灭菌3 h）的长方形育苗盘内催芽。待鳞苞锥幼苗长至展开2片叶时，并移至装有赤玉土∶山地土=2∶1（灭菌121 ℃，3 h）的花盆内培养，6个月后用于接种试验。
1.1.2 土壤的采集及处理
于2021年6月采集土壤菌源样品，采集地点为福建省三明市陈大镇砂蕉村的台江国有林场红菇实践基地。林分林龄皆为成熟林，米槠林（26°19′3″N，117°32′57″E）植被类型以米槠为主，以及少量的杉木。马尾松林（26°20′6″N，117°37′1″E）植被类型以马尾松为主，以及少量水杉。
采样方法：采集土壤菌源所选的树木至少间隔5 m以上。选取30棵树木，在距离选定的树干1 m处收集0～5 cm深度的土壤，每棵树木收集5个样点，共150个土样。将土壤置于低温条件下快速带回试验室，捡出土壤样品中的石子和残枝，将土壤团聚体碾碎至2～3 mm，根系剪至1 cm的小段，将土壤样品进行充分混匀，并以此作为接种菌源。将不同树种土壤与121 ℃灭菌3 h的赤玉土1∶1混合作为接种试验基质，立即进行后期的盆栽试验。
1.2 试验方法
1.2.1 盆栽试验
试验共4个处理：马尾松土壤分别种植马尾松（Pm-PmS）和鳞苞锥（Cu-PmS），米槠土壤分别种植马尾松（Pm-CcS）和鳞苞锥（Cu-CcS），马尾松各种植10盆（每盆3株），鳞苞锥各种植15盆（每盆2株），共计50盆。试验在温室中进行（温度：20～25 ℃，相对湿度：60%～70%）。培养期间按照苗木自身要求正常浇水，接种6个月后收获，观测菌根侵染情况并计算各ECMF的出现频率、侵染率、相对丰度、相对多度、丰富度和多样性，以及测定苗木生长指标和土壤理化性质。
1.2.2 菌根侵染率
将马尾松和鳞苞锥幼苗的根从土壤中小心取出，用去离子水冲洗3～4次，冲洗干净后将其剪成1 cm左右的小根段，平铺在画有1 cm×1 cm方格的培养皿中，每隔一格取一个根段，每个重复根段总数至少超过50个。然后在体视显微镜下观察菌根，采用十字划线交叉法计算马尾松和鳞苞锥幼苗根系的侵染率[19]。
侵染率/%=（形成ECM的根尖数/观察的总根尖数）×100 检测频率/%=（ECMF出现在苗木的株树/总苗木的株数）×100 本研究中以α多样性指数表示马尾松和米槠土壤接种不同宿主植物的外生菌根真菌的多样性[20, 21]。对其ECMF的相对丰度（Ra）、ECMF相对频率（Rf）、丰富度指数（IV）、Shannon多样性指数（H'）、Simpson优势度指数（D）、Sorensen相似性指数（Cs）分别计算。
Ra/%=(ni/Ni)×100 Rf/%=(fi/Fi)×100 IV/%=(Ra+Rf)/2 H′=−∑si=1PilnPi D=1−∑siP2i Cs=2j/(a+b) 式中，ni为外生菌根真菌i在样品中的根尖数，Ni为所有外生菌根真菌在样品中的根尖数之和；fi为某种外生菌根真菌在样品中出现的次数，Fi为所有外生菌根真菌在样品中出现的次数之和；Pi为菌根真菌i的相对重要值；S为每一个处理里检测出来的全部菌根真菌种类总数；j为处理1和处理2共有的物种数，a为处理1物种数，b为处理2物种数。
1.2.3 菌根样品ITS鉴定
将查看完侵染情况的苗木根系清洗过后置于体视显微镜下观察菌根，根据菌根的不同形态进行分类，每种菌根挑取3个放入2 mL离心管置于−20 ℃冰箱保存，用于后续提取DNA。
菌根样品DNA采用CTAB法提取[22]，PCR扩增使用（ITS1F：5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′；ITS4R：5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′）引物进行ITS区域扩增。PCR反应体系（25 μL）：DNA模板1 μL；上下游引物各1 μL；2×Taq Master Mix 12.5 μL；ddH2O 9.5 μL；PCR反应程序：94 ℃预变性3 min；30个循环（94 ℃变性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min）；72 ℃再延伸5 min；结束后样品4 ℃保存备用。取2 μL的PCR产物进行1%的琼脂糖凝胶电泳检测。将具有清晰明亮条带的样品，送至擎科生物科技有限公司测序，得到的结果用SnapGene Viewer和MEGA5软件检测，然后测序结果与NCBI数据库进行BLAST比对，相似度≥90%为属水平，相似度≥97%为种水平。
1.2.4 苗木生长指标测定
将苗木地上部和地下部根系分开，地上部用去离子水洗净后，用吸水纸吸干，先称取植物鲜重，然后于105 ℃杀青30 min后在80 ℃烘箱烘至恒重，称量干重。地下部根系洗净后，特征用根系扫描仪（Epson Expression 1640X1scanner, Epson, Quebec, Canada）测量，然后用Win RHIZO软件分析根长、根表面积、根体积、根尖数量。
1.2.5 土壤pH和养分含量的测定
收集盆栽土壤，将收集的土壤置于空旷阴凉处风干，研磨后测定pH、有效磷（AP）和有效钾（AK）用20目筛孔过滤，测定全碳（TC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全钾（TK）使用100目筛孔过滤。土壤pH采用V（水，mL）∶m（土，g）=2.5∶1水土比法测定[23]。参考胡慧蓉[24]的方法，测定以下土壤理化性质：有效磷（AP）用盐酸硫酸浸提法测定，有效钾（AK）用1 mol·L−1乙酸铵浸提-火焰光度法测定，全碳（TC）和全氮（TN）采用德国VARIO MAX碳氮元素分析仪测定，全磷（TP）、全钾（TK）使用电热板消煮后，用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES，PerkinElmer NexION300X）测定。
1.3 数据处理与分析
应用Excel 2018 软件进行数据整理，SPSS 23.0进行显著性差异分析（独立样本t检验），Pearson相关系数分析ECMF侵染率与土壤理化性质和苗木生长量的关系。
2. 结果与分析
2.1 不同森林土壤接种马尾松和鳞苞锥的土壤理化性质及苗木的生长
种植马尾松和鳞苞锥苗木前后，米槠土壤中的pH值、全磷（TP）、有效磷（AP）和全碳（TC）均显著高于马尾松土壤（P＜0.05）。而马尾松和鳞苞锥苗木移植前后对米槠和马尾松土壤的pH和养分含量没有影响（表1）。马尾松和鳞苞锥幼苗移植于米槠土壤的地上干重和根长均显著高于马尾松土壤（P＜0.05；表2、图1）。
表 1 苗木接种前后土壤理化性质Table 1. Soil physicochemical property before and after seedling inoculation时期
Period处理
TreatmentpH值
pH value全磷
TP/（g·kg−1）全钾
TK/（g·kg−1）有效磷
AP/ （mg·kg−1）有效钾
AK/ （mg·kg−1）全碳
TC/（g·kg−1）全氮
TN/（g·kg−1）移植前
PretransplantCcS 4.82±0.02a 0.85±0.03a 14.63±0.30a 32.67±0.65a 8.46±0.61a 22.37±0.47a 2.18±0.10a PmS 4.67±0.02b 0.54±0.05b 12.73±0.31a 15.38±0.71b 6.60±0.22a 17.74±0.05b 2.20±0.02a Pm移植后
After Pm transplantationCcS 4.80±0.01a 0.82±0.01a 14.63±0.12a 33.78±0.32a 8.52±0.12a 21.83±0.16a 2.12±0.02a PmS 4.61±0.01b 0.52±0.01b 12.45±0.19a 15.17±0.04b 6.06±0.10a 17.62±0.02b 2.20±0.03a Cu移植后
After Cu transplantationCcS 4.80±0.04a 0.82±0.01a 14.41±0.17a 33.86±0.29a 8.45±0.13a 22.01±0.24a 2.18±0.03a PmS 4.64±0.01b 0.52±0.01b 12.16±0.09a 15.75±0.11b 6.81±0.15a 17.61±0.02b 2.13±0.02a Pm代表马尾松；Cu代表鳞苞锥；CcS代表米槠土壤；PmS代表马尾松土壤；不同小写字母表示独立样本t检验显著性差异（P＜0.05）。下同。
Pm: P. massoniana; Cu: C. uraiana; CcS: C. carlesii forest soil; PmS: Pm forest soil. Data with different lowercase letters indicate significant difference in Student’s t-test (P＜0.05). Same for all Tables and Figs.表 2 不同森林土壤处理的马尾松和鳞苞锥的生长指标Table 2. Growth indexes of Pm and Cc under various soil treatments处理
Treatment地上干重
Shoot dry weight/g根干重
Root dry weight/g根长
Root length/cm根表面积
Root surface area/cm2根体积
Root volume/cm3根尖数
Root tips/个Pm-PmS 0.20±0.02b 0.12±0.02a 17.95±2.00b 19.20±3.24b 0.32±0.06a 380±49.1b Pm-CcS 0.62±0.05a 0.14±0.01a 36.50±2.27a 33.60±2.72a 0.38±0.03a 570±37.9a Cu-PmS 0.36±0.03b 0.34±0.02a 18.40±1.10b 53.70±3.60a 0.41±0.04a 2399±152.0a Cu-CcS 0.58±0.04a 0.41±0.03a 33.20±1.60a 55.50±3.45a 0.45±0.03a 2755±201.0a Pm-PmS代表马尾松种植在马尾松土壤；Pm-CcS代表尾松种植在米槠土壤；Cu-PmS代表鳞苞锥种植在马尾松土壤；Cu-CcS代表鳞苞锥种植在米槠土壤。下同。
Pm-PmS: Pm planted in PmS; Pm-CcS: Pm planted in CcS; Cu-PmS: Cu planted in PmS; Cu-CcS: Cu planted in CcS. Same for all Tables and Figs.2.2 马尾松和米槠林下土壤侵染不同宿主的ECMF分析
通过对采集的菌根的 ITS区段进行测序，通过与NCBI数据库进行对比（97%阈值），总共有19个OTUs，分别属于7科和10属（表3），图2为4种主要的外生菌根形态结构。
表 3 马尾松和米槠林外生菌根真菌OTUs的鉴定Table 3. ECMF OTUs in PmS and CcS序号
No.OTUs 属名
GenusNCBI对比号
NCBI comparison
number序列长度/bp（相似度/%）
Sequence length/bp
(similarity/%)相对丰度(%)/相对频率(%)
Ra(%)/Rf(%)Pm-PmS
（n=10）Cu-PmS
（n=15）Pm-CcS
（n=10）Cu-CcS
（n=15）1 Athelia sp. 阿太菌属
AtheliaAB831863 570/585 (97%) — 1.99/9.09 — — 2 Amanita sp. 鹅膏属
AmanitaOK586725 525/578 (91%) — — — 5.55/3.13 3 Cenococcum geophilum 空团菌属
CenococcumKC967408 448/449 (99%) 1.25/20.69 12.50/42.42 4.53/22.99 22.83/46.88 4 Hyaloscyphaceae sp. — MT522555 476/481 (99%) 0.46/3.45 — — — 5 Lactarius inconspicuous 乳菇属
LactariusKF433004 601/645 (93%) — — 27.35/26.44 — 6 Lactarius atrofuscus MK351919 618/635 (97%) — — — 0.26/1.56 7 Rhizopogon boninensis 须腹菌属
RhizopogonMK395368 629/633 (99%) 31.78/37.93 — 9.49/18.39 — 8 Rhizopogon flavidus KP893815 745/746 (99%) 7.82/3.45 — — — 9 Russula minor 红菇属
RussulaNR_174896 593/593 (100%) — — — 5.38/1.56 10 Russula sp. MT522574 604/607 (99%) — 7.80/9.09 — — 11 Sebacina sp.1 蜡耳壳属
SebacinaLC553305 507/542 (94%) — 7.44/6.06 — — 12 Sebacina sp.2 LC553304 531/537 (99%) — — 58.63/32.18 63.42/40.63 13 Thelephora sp.1 革菌属
ThelephoraKM576617 558/593 (94%) — 41.88/15.15 — — 14 Thelephora sp.2 HE814236 372/379 (98%) — — — 0.14/3.13 15 Tomentella sp.1 棉隔菌属
TomentellaAB848650 572/578 (99%) 37.89/17.24 — — — 16 Tomentella sp.2 HE814192 533/538 (99%) 3.61/6.90 — — 2.42/3.13 17 Tomentella sp.3 MT678909 581/583 (99%) 16.00/3.45 — — — 18 Tomentella sp.4 JF273546 572/575 (99%) — 28.40/18.18 — — 19 Tomentellopsis submollis Tomentellopsis JQ711898 609/639 (95%) 1.19/6.90 — — — “—”表示未被鉴定到。下同。
“—” means not identified. Same for below.不同外生菌根真菌在不同处理水平上的相对丰度如表3所示，马尾松和米槠林下土壤接种不同宿主植物后的ECMF存在明显差异；马尾松林下土壤鉴定到的ECMF有13种；能侵染马尾松的ECMF有Cenococcum geophilum、Hyaloscyphaceae sp.、Rhizopogon boninensis、Rh. flavidus、Tomentella sp.1、Tomentella sp.2、Tomentella sp.3和Tomentellopsis submollis；其中，优势种为Tomentella sp.1（37.89%）、Rh. boninensis（31.78%）和Tomentella sp.3（16.00%），相对丰度占总相对丰度85.67%；能侵染鳞苞锥的ECMF为Athelia sp.、C. geophilum、Russula sp.、Sebacina sp.1、Thelephora sp.1和Tomentella sp.4；其中，优势种为Thelephora sp.1（41.88%）、Tomentella sp.4（28.40%）和C. geophilum（12.50%），相对丰度占总相对丰度82.78%。米槠林下土壤鉴定到的ECMF有9种，能侵染马尾松的ECMF为C. geophilum、Lactarius inconspicuous、Rh. boninensis和Sebacina sp.2；其中，优势种为Sebacina sp.2（58.63%）、L. inconspicuous（27.35%）和Rh. boninensis（9.49%），占总相对丰度95.47%；能侵染鳞苞锥的ECMF为Amanita sp.、C. geophilum、L. atrofuscus、R. minor、Sebacina sp.2、Thelephora sp.2和Tomentella sp.2，优势种为Sebacina sp.2（63.42%）和C. geophilum（22.83%），占总相对丰度的86.25%。
在鉴定到的19种ECMF中，马尾松林下土壤特有的ECMF有10种，为Athelia sp.、Hyaloscyphaceae sp.、Rhizopogon flavidus、Russula sp.、Sebacina sp.1、Thelephora sp.1、Tomentella sp.1、Tomentella sp.3、Tomentella sp.4和Tomentellopsis submollis；而米槠林下特有的ECMF有6种，为Amanita sp.、Lactarius inconspicuous、L. atrofuscus、Russula minor、Sebacina sp.2和Thelephora sp.2；两种土壤共有的ECMF有3种，为Cenococcum geophilum、Rh. boninensis和Tomentella sp.2；C. geophilum和Sebacina sp.2均能与马尾松和鳞苞锥建立共生关系。而Hyaloscyphaceae sp.、L. inconspicuous、Rh. boninensis、Rh. flavidus、Tomentella sp.1、Tomentella sp.3和T. submollis只侵染马尾松；Athelia sp.、Amanita sp.、L. atrofuscus、R. minor、Russula sp.、Sebacina sp.1、Thelephora sp.1、Thelephora sp.2和Tomentella sp.4只侵染鳞苞锥。
2.3 马尾松和米槠林下土壤外生菌根真菌的多样性分析
马尾松和米槠林下土壤处理不同宿主中外生菌根真菌丰富度、Shannon多样性指数和Sinpson优势度指数显示（表4、表5），马尾松土壤的丰富度、Shannon多样性指数和Sinpson优势度指数均高于米槠土壤，表明两种土壤中，马尾松土壤中的ECMF群落组成更为丰富。
表 4 马尾松和米槠林下土壤中外生菌根真菌OTUs分类统计Table 4. OTU classification of ECMF in PmS and CcS门
Phylum纲
Class目
Order科
Family属
GenusOTUs PmS CcS 担子菌门 Basidiomycota 伞菌纲 Agaricomycetes Boleales 须腹菌科 Rhizopogonaceae 须腹菌属 Rhizopogon 2 1 革菌目 Thelephorales 革菌科 Thelephoraceae 棉隔菌属 Tomentella 4 1 Tomentellopsis 1 0 革菌属 Thelephora 1 1 蜡耳壳目 Sebacinales 蜡耳壳科 Sebacinaceae 蜡耳壳属 Sebacina 1 1 红菇目 Russulales 红菇科 Russulaceae 乳菇属 Lactarius 0 2 红菇属 Russula 1 1 阿太菌目 Atheliales 阿太菌科 Atheliaceae 阿太菌属 Athelia 1 0 伞菌目 Agaricales 鹅膏菌科 Amanitaceae 鹅膏属 Amanita 0 1 子囊菌门 Ascomycota 锤舌菌纲 Leotiomyceces 蜡钉菌目 Helotiales Hyalodyphaceae — 1 0 座囊菌纲 Dothideomycetes 贝壳菌目 Mytilinidiales 船壳菌科 Gloniaceae 空团菌属 Cenococcum 1 1 表 5 马尾松和米槠林下土壤处理不同宿主外生菌根真菌OTUs丰富度和多样性指数Table 5. OTU richness and diversity of ECMF in PmS and CcS of different host plants处理
TreatmentECMF丰富度
ECMF richness多样性指数
Shannon index优势度指数
Sinpson indexPm-PmS 13 1.72 0.77 Cu-PmS 1.60 0.77 Pm-CcS 9 1.26 0.68 Cu-CcS 1.17 0.60 马尾松林下土壤接种马尾松和鳞苞锥后，共有的ECMF为1种，且其Sorensen相似性指数较低，为0.14；而米槠林下土壤接种马尾松和鳞苞锥后，共有的ECMF为2种，但其Sorensen相似性指数（0.36）高于马尾松土壤，表明马尾松林下土壤的ECMF相对于米槠土壤，对寄主植物选择性的更强（表6）。
表 6 马尾松和米槠林下土壤处理不同宿主中共有外生菌根真菌类群数量(上三角)和Sorensen指数(下三角)Table 6. Number of common ECMF groups (upper triangle) and Sorensen index (lower triangle) in PmS and CcS of different host plants处理
TreatmentPm-PmS Cu-PmS Pm-CcS Cu-CcS Pm-PmS – 1 2 2 Cu-PmS 0.14 – 1 1 Pm-CcS 0.33 0.20 – 2 Cu-CcS 0.27 0.15 0.36 – 2.4 马尾松林下土壤侵染马尾松和鳞苞锥幼苗的ECMF组成分析
如表7所示，马尾松林下土壤鉴定到的13种ECMF中，能与马尾松和鳞苞锥共生的菌种为Cenococcum geophilum，该菌种在鳞苞锥中的检测频率为46.7%，高于马尾松（37.5%），但其在两种宿主植物中的侵染率较低，分别为4.0%和6.1%。Tomentella sp.1、Tomentella sp.2、Tomentella sp.3、Rhizopogon boninensis、Rh. flavidus、Tomentellopsis submollis和Hyaloscyphaceae sp.只侵染马尾松；其中，Rh. boninensis的检测频率最高，为68.8%，其次为Tomentella sp.1（31.3%）和Tomentella sp.2（12.5%），而Tomentella sp.3、Rh. flavidus、T. submollis和Hyaloscyphaceae sp.的检测频率较低，皆为6.3%；Tomentella sp.3的侵染率最高，为87.0%，其次为Tomentella sp.1（67.8%）、Rh. boninensis（44.5%）、Tomentella sp.2（41.5%）和Rh. flavidus（38.0%），而T. submollis和Hyaloscyphaceae sp.的侵染率较低，均为4.0%。只侵染鳞苞锥的有Tomentella sp.4、Thelephora sp.1、Sebacina sp.1、Athelia sp.和Russula sp.；其中，Tomentella sp.4的检测频率最高，为20%，其次为Thelephora sp.1（16.7%），而Athelia sp.、Russula sp.和Sebacina sp.1的检测频率较低，分别为10.0%、10.0%和6.7%；Thelephora sp.1的侵染率最高，为48.1%，其次为Thelephora sp.1（31.8%）、Tomentella sp.4（30.0%）和Russula sp.（16.9%），而Athelia sp.的侵染率最低，为5.4%。
表 7 马尾松林下土壤侵染马尾松和鳞苞锥幼苗的外生菌根真菌组成分析Table 7. ECMF in PmS of infected Pm and Cu seedlingsOTUs 属名
Genus检测频率
Detection frequency/%侵染率
Infection rate/%Pm（n=10） Cu（n=15） Pm（n=10） Cu（n=15） Cenococcum geophilum 空团菌属 Cenococcum 37.5 46.7 4.0 6.1 Tomentella sp.1 棉隔菌属 Tomentella 31.3 — 67.8 — Tomentella sp.2 12.5 — 41.5 — Tomentella sp.3 6.3 — 87.0 — Tomentella sp.4 — 20.0 — 30.0 Rhizopogon boninensis 须腹菌属 Rhizopogon 68.8 — 44.5 — Rhizopogon flavidus 6.3 — 38.0 — Tomentellopsis submollis Tomentellopsis 6.3 — 4.0 — Hyaloscyphaceae sp. — 6.3 — 4.0 — Thelephora sp.1 革菌属 Thelephora — 16.7 — 48.1 Sebacina sp.1 蜡耳壳属 Sebacina — 6.7 — 31.8 Athelia sp. 阿太菌属 Athelia — 10.0 — 5.4 Russula sp. 红菇属 Russula — 10.0 — 16.9 2.5 米槠林下土壤侵染马尾松和鳞苞锥幼苗的ECMF组成分析
如表8所示，米槠林下土壤鉴定到的9种ECMF中，能与马尾松和鳞苞锥共生的菌种为Cenococcum geophilum和Sebacina sp.2，其中C. geophilum在鳞苞锥中的检测频率最高，为100.0%，是马尾松的1.5倍，但其在两种宿主植物中的侵染率较低，分别为8.2%和10.1%；Sebacina sp.2在马尾松和鳞苞锥中具有较高的检测频率，为93.3%和86.7%，但其在马尾松的侵染率为54.9%，高于鳞苞锥（31.4%）。Lactarius inconspicuous和Rhizopogon boninensis只侵染马尾松，但L. inconspicuous的检测频率和侵染率（76.7%；32.2%）均高于Rh. boninensis（50.0%；18.1%）。只侵染鳞苞锥的有L. atrofuscus、Thelephora sp.2、Tomentella sp.2、Amanita sp.和Russula minor，这五种菌种在鳞苞锥中的检测频率均较低，分别为3.3%、6.7%、6.7%、3.3%和6.7%；R. minor的侵染率最高，为65.4%，其次为Amanita sp.（44.5%）和Tomentella sp.2（21.5%），而L. atrofuscus和Thelephora sp.2的侵染率较低，均为1.0%。
表 8 米槠林下土壤侵染马尾松和鳞苞锥幼苗的外生菌根真菌组成分析Table 8. ECMF in CcS of infected Pm and Cu seedlings属名
GenusOTUs 检测频率
Detection frequency/%侵染率
Infection rate/%Pm（n=10） Cu（n=15） Pm（n=10） Cu（n=15） 空团菌属 Cenococcum Cenococcum geophilum 66.7 100.0 8.2 10.1 蜡耳壳属 Sebacina Sebacina sp.2 93.3 86.7 54.9 31.4 乳菇属 Lactarius Lactarius inconspicuous 76.7 — 32.2 — Lactarius atrofuscus — 3.3 — 1.0 须腹菌属 Rhizopogon Rhizopogon boninensis 50.0 — 18.1 — 革菌属 Thelephora Thelephora sp.2 — 6.7 — 1.0 棉隔菌属 Tomentella Tomentella sp.2 — 6.7 — 21.5 鹅膏属 Amanita Amanita sp. — 6.7 — 44.5 红菇属 Russula Russula minor — 3.3 — 65.4 2.6 ECMF侵染率与土壤理化性质相关性分析
对检测频率较高（≥35%）的ECMF侵染率与土壤理化性质进行Pearson相关性分析，如表9所示，在鳞苞锥种植于马尾松土壤试验中（Cu-PmS），Cenococcum geophilum侵染率与土壤全钾（TK）呈显著负相关（P＜0.05）。在鳞孢锥种植于米槠土壤中（Cu-CcS），Sebacina sp.2侵染率与土壤pH呈显著正相关（P＜0.05）。
表 9 外生菌根真菌侵染率与土壤理化性质的相关性分析Table 9. Correlation between ECMF infection rate and soil physiochemical properties处理
TreatmentOTUs pH值
pH value全磷
TP全钾
TK有效磷
AP有效钾
AK全碳
TC全氮
TNPm-PmS Cenococcum geophilum 0.622 0.456 −0.388 0.509 0.018 0.275 −0.469 Rhizopogon boninensis −0.314 −0.215 0.166 −0.072 0.138 −0.231 −0.435 Pm-Ccs Cenococcum geophilum 0.284 −0.079 −0.125 −0.189 −0.180 0.050 0.330 Rhizopogon boninensis −0.127 −0.029 0.206 0.086 −0.089 0.199 0.077 Sebacina sp.2 −0.022 −0.094 0.118 −0.090 0.233 0.089 −0.136 Lactarius inconspicuous −0.190 0.177 −0.209 0.271 −0.256 −0.023 0.116 Cu-PmS Cenococcum geophilum −0.074 −0.023 −0.557* 0.378 0.165 0.379 −0.319 Cu-Ccs Cenococcum geophilum 0.047 0.106 −0.027 0.074 −0.088 0.004 0.234 Sebacina sp.2 0.455* −0.121 0.074 −0.134 0.077 0.154 0.232 *表示相关在P＜0.05水平显著。
* indicates significant correlation at P＜0.05.2.7 ECMF侵染率与苗木生长指标相关性分析
对检测频率较高（≥35%）的ECMF侵染率与苗木生长指标进行Pearson相关性分析，如表10所示，在鳞苞锥种植于马尾松土壤中（Cu-PmS），Cenococcum geophilum侵染率与鳞苞锥地上部生物量呈显著负相关（P＜0.01）。
表 10 外生菌根真菌侵染率与苗木生长量的相关性分析Table 10. Correlation between ECMF infection rate and seedling biomass处理
TreatmentOTUs 地上干重
Shoot dry weight根干重
Root dry weight根长
Root length根表面积
Root surface area根体积
Root volume根尖数
Root tipsPm-PmS Cenococcum geophilum −0.099 −0.095 −0.199 −0.065 −0.150 0.150 Rhizopogon boninensis −0.068 0.006 0.028 −0.053 0.037 0.020 Pm-Ccs Cenococcum geophilum −0.321 −0.325 −0.137 −0.337 −0.367 −0.304 Rhizopogon boninensis 0.098 −0.088 −0.12 −0.015 −0.026 −0.102 Sebacina sp.2 −0.149 −0.027 −0.324 −0.043 −0.020 0.117 Lactarius inconspicuous 0.088 −0.038 0.350 0.003 0.045 −0.139 Cu-PmS Cenococcum geophilum −0.687** −0.229 −0.370 −0.226 −0.200 −0.045 Cu-Ccs Cenococcum geophilum 0.056 −0.047 −0.074 −0.020 0.064 −0.079 Sebacina sp.2 0.192 0.004 −0.275 0.152 0.253 −0.220 **表示相关在P＜0.01水平显著。
** indicates significant correlation at P＜0.01.3. 讨论与讨论
ECMF是所有菌根真菌中种类最为丰富的[25]。植物与ECMF发生共生关系时，植物通过菌丝从土壤中获得水分和营养物质，而ECMF从宿主植物中获得光合产物或碳水化合物[26−27]。值得注意的是，ECMF对宿主植物具有强烈的选择偏好性，且这是一个长期相互选择和适应的过程[28]。同时，不同ECMF对宿主植物的共生选择性不同，因此植物与菌根共生在很大程度上受到宿主植物的影响。目前的研究只明确了一些影响宿主植物和ECMF共生的因素，但探究宿主植物对ECMF群落的影响是研究ECMF与植物共生的重要内容。因此，本研究通过不同土壤菌源对不同树种的接种试验，探讨不同状态下ECMF对宿主的选择性，并通过土壤养分指标和苗木生长指标等多个角度来分析其造成差异的原因，对今后探究森林物种多样性维持机制、菌根宿主关系、生物多样性保护及生态恢复具有重要意义。
在本研究中，Cenococcum geophilum、Rhizopogon boninensis和Tomentella sp.2为马尾松土壤和米槠土壤共有的ECMF；其中，C. geophilum不仅存在于两种森林土壤中，并且皆能与马尾松和鳞苞锥建立共生关系，属于“广谱型菌根真菌”；有大量研究表明，C. geophilum是森林生态系统中最常见的外生菌根真菌，能够与具有广泛的生境范围，能够与桦木科（Betulaceae）、壳斗科（Fagaceae）、松科（Pinaceae）等形成外生菌根，且具有较强的抗逆性和抗贫瘠能力，是各种逆境环境下的优势菌群之一，能够通过改变土壤根系的pH值及营养分布来调节土壤微环境，从而调控森林生态群落的稳定性[29−32]。不仅如此，C. geophilum还可以提高宿主植物对营养物质和水分的吸收能力，促进植物的生长，抵抗恶劣环境的胁迫[33−34]。但在本研究中，马尾松土壤处理下的鳞苞锥根部C. geophilum的侵染率与地上部干重呈显著负相关。这可能是因为马尾松土壤中的养分含量显著低于米槠土壤，在养分较低的马尾松土壤中，鳞苞锥所产生的碳水化合物首先需要维持自身生长，因此减少了向C. geophilum的输送，而碳水化合物是植物为共生的菌根真菌提供碳源营养的主要形式，因此当苗木留给自身碳水化合物增多时，EMF的侵染率有所降低[35]。Rh. boninensis皆存在于两种不同森林土壤中，但其对马尾松具有较强的选择性，且在米槠土壤中相对丰度和相对频率明显低于马尾松土壤，因此米槠林下的Rh. boninensis的孢子可能源自附近的马尾松林，并且能够在土壤中长期存活。在以往的研究中，须腹菌属（Rhizopogon）被证明是针叶树种中常见的ECMF，是因为该菌属具有丰富的共生策略，能够联系同一群落的各植物体，对环境适应能力强[36−37]。革菌属（Thelephora）和红菇属（Russula）的不同ECMF种各存在于两种土壤中，但只对鳞苞锥具有选择性，黄秋晨等研究表明革菌属广泛分布于松科与壳斗科组成的针阔混交林中，而红菇属早已被证明是壳斗科的优势菌属之一[38- 39]。
本研究结果表明，马尾松土壤中的ECMF更倾向于侵染马尾松幼苗，而米槠林下土壤的ECMF更倾向于侵染同为壳斗科的鳞苞锥；但马尾松土壤中有部分ECMF对鳞苞锥具有选择性，而米槠土壤中也存在只侵染马尾松的ECMF，这些ECMF可能来自其他样地的ECMF孢子迁移；米槠土壤接种不同宿主植物后其Sorensen相似性指数明显高于马尾松土壤，表明马尾松林下土壤的ECMF相对于米槠土壤，对寄主植物选择性的更强。在森林生态系统中，ECMF发挥着重要作用，不同ECMF群落是由于ECMF与宿主植物、其他微生物以及环境因子之间相互选择、相互影响的结果。而ECMF与植物之间长期的相互选择，导致了ECMF对个别宿主植物产生了特异性富集[40−42]。这可能与植物的防御机制及两者所产生的共生信号分子有关，在植物根际土壤中存在各式各样的微生物，ECMF与宿主植物形成共生关系需要建立和维持外生菌根共生体所需的分子信号[43]。因此，ECMF对宿主植物的选择性不同是生态系统共同进化的结果。
大部分ECMF的生命活动都存在于土壤中，因此，ECMF的定殖在一定程度上会受到寄主植物所在土壤的养分的影响，而宿主植物会分泌不同的根系分泌物来影响土壤理化性质的变化，如分泌有机酸导致土壤酸化。研究表明，根系分泌物可以通过影响土壤环境条件来改变土壤中微生物特性，而土壤微生物又直接或者间接的参与土壤有机质分解和养分释放的过程[44]。两种森林土壤接种不同的宿主后，各ECMF的侵染率呈现出不同的变化趋势。土壤中养分含量的不同也会影响ECMF的共生，通过测定马尾松和鳞苞锥幼苗的生长状况及土壤养分，发现米槠林下土壤养分以及接种苗木的生长状态优于马尾松土壤，但马尾松土壤的ECMF丰富度、Shannon多样性指数和Sinpson优势度指数却明显高于米槠土壤，说明养分含量越高的土壤中ECMF的多样性较低，Smit等早已研究表明土壤中过高的养分含量会抑制ECMF菌丝的生长从而影响其与宿主植物的共生[45]。本研究中，两种土壤pH值的测定结果均为弱酸性（4.5～4.8）。pH值能够影响ECMF的生长及其菌丝的代谢，并且能够改变宿主植物与ECMF的生理过程，从而影响ECMF与宿主植物的共生[46]。而弱酸性则是最适合ECMF生长的pH值，过高或过低的pH值都不利于ECMF的侵染和繁殖[47−48]。同样，米槠和马尾松的最适生长pH值也为弱酸性，可见ECMF与两种宿主植物均有相似的生长最适pH值，说明马尾松与米槠能在酸性土壤中生长可能与ECMF的共生有关[49−50]。
在森林生态系统中，ECMF的定殖主要受所宿主植物的不同、ECMF自身的生物学特性以及所在土壤的理化性质差异的影响。因此，根据不同宿主及其所生长的土壤理化性质来选择与之共生的ECMF，实现“适地适树适菌”，不仅能节约成本，还能使生态效益和经济效益实现最大化。由于该试验是在室内，并非是对野外森林进行普遍调查，并不能满足自然环境所具备的条件，但为后期研究ECMF对不同宿主的侵染能力提供了理论参考。
-
表 1 苗木接种前后土壤理化性质
Table 1 Soil physicochemical property before and after seedling inoculation
时期
Period处理
TreatmentpH值
pH value全磷
TP/（g·kg−1）全钾
TK/（g·kg−1）有效磷
AP/ （mg·kg−1）有效钾
AK/ （mg·kg−1）全碳
TC/（g·kg−1）全氮
TN/（g·kg−1）移植前
PretransplantCcS 4.82±0.02a 0.85±0.03a 14.63±0.30a 32.67±0.65a 8.46±0.61a 22.37±0.47a 2.18±0.10a PmS 4.67±0.02b 0.54±0.05b 12.73±0.31a 15.38±0.71b 6.60±0.22a 17.74±0.05b 2.20±0.02a Pm移植后
After Pm transplantationCcS 4.80±0.01a 0.82±0.01a 14.63±0.12a 33.78±0.32a 8.52±0.12a 21.83±0.16a 2.12±0.02a PmS 4.61±0.01b 0.52±0.01b 12.45±0.19a 15.17±0.04b 6.06±0.10a 17.62±0.02b 2.20±0.03a Cu移植后
After Cu transplantationCcS 4.80±0.04a 0.82±0.01a 14.41±0.17a 33.86±0.29a 8.45±0.13a 22.01±0.24a 2.18±0.03a PmS 4.64±0.01b 0.52±0.01b 12.16±0.09a 15.75±0.11b 6.81±0.15a 17.61±0.02b 2.13±0.02a Pm代表马尾松；Cu代表鳞苞锥；CcS代表米槠土壤；PmS代表马尾松土壤；不同小写字母表示独立样本t检验显著性差异（P＜0.05）。下同。
Pm: P. massoniana; Cu: C. uraiana; CcS: C. carlesii forest soil; PmS: Pm forest soil. Data with different lowercase letters indicate significant difference in Student’s t-test (P＜0.05). Same for all Tables and Figs.
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表 2 不同森林土壤处理的马尾松和鳞苞锥的生长指标
Table 2 Growth indexes of Pm and Cc under various soil treatments
处理
Treatment地上干重
Shoot dry weight/g根干重
Root dry weight/g根长
Root length/cm根表面积
Root surface area/cm2根体积
Root volume/cm3根尖数
Root tips/个Pm-PmS 0.20±0.02b 0.12±0.02a 17.95±2.00b 19.20±3.24b 0.32±0.06a 380±49.1b Pm-CcS 0.62±0.05a 0.14±0.01a 36.50±2.27a 33.60±2.72a 0.38±0.03a 570±37.9a Cu-PmS 0.36±0.03b 0.34±0.02a 18.40±1.10b 53.70±3.60a 0.41±0.04a 2399±152.0a Cu-CcS 0.58±0.04a 0.41±0.03a 33.20±1.60a 55.50±3.45a 0.45±0.03a 2755±201.0a Pm-PmS代表马尾松种植在马尾松土壤；Pm-CcS代表尾松种植在米槠土壤；Cu-PmS代表鳞苞锥种植在马尾松土壤；Cu-CcS代表鳞苞锥种植在米槠土壤。下同。
Pm-PmS: Pm planted in PmS; Pm-CcS: Pm planted in CcS; Cu-PmS: Cu planted in PmS; Cu-CcS: Cu planted in CcS. Same for all Tables and Figs.
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表 3 马尾松和米槠林外生菌根真菌OTUs的鉴定
Table 3 ECMF OTUs in PmS and CcS
序号
No.OTUs 属名
GenusNCBI对比号
NCBI comparison
number序列长度/bp（相似度/%）
Sequence length/bp
(similarity/%)相对丰度(%)/相对频率(%)
Ra(%)/Rf(%)Pm-PmS
（n=10）Cu-PmS
（n=15）Pm-CcS
（n=10）Cu-CcS
（n=15）1 Athelia sp. 阿太菌属
AtheliaAB831863 570/585 (97%) — 1.99/9.09 — — 2 Amanita sp. 鹅膏属
AmanitaOK586725 525/578 (91%) — — — 5.55/3.13 3 Cenococcum geophilum 空团菌属
CenococcumKC967408 448/449 (99%) 1.25/20.69 12.50/42.42 4.53/22.99 22.83/46.88 4 Hyaloscyphaceae sp. — MT522555 476/481 (99%) 0.46/3.45 — — — 5 Lactarius inconspicuous 乳菇属
LactariusKF433004 601/645 (93%) — — 27.35/26.44 — 6 Lactarius atrofuscus MK351919 618/635 (97%) — — — 0.26/1.56 7 Rhizopogon boninensis 须腹菌属
RhizopogonMK395368 629/633 (99%) 31.78/37.93 — 9.49/18.39 — 8 Rhizopogon flavidus KP893815 745/746 (99%) 7.82/3.45 — — — 9 Russula minor 红菇属
RussulaNR_174896 593/593 (100%) — — — 5.38/1.56 10 Russula sp. MT522574 604/607 (99%) — 7.80/9.09 — — 11 Sebacina sp.1 蜡耳壳属
SebacinaLC553305 507/542 (94%) — 7.44/6.06 — — 12 Sebacina sp.2 LC553304 531/537 (99%) — — 58.63/32.18 63.42/40.63 13 Thelephora sp.1 革菌属
ThelephoraKM576617 558/593 (94%) — 41.88/15.15 — — 14 Thelephora sp.2 HE814236 372/379 (98%) — — — 0.14/3.13 15 Tomentella sp.1 棉隔菌属
TomentellaAB848650 572/578 (99%) 37.89/17.24 — — — 16 Tomentella sp.2 HE814192 533/538 (99%) 3.61/6.90 — — 2.42/3.13 17 Tomentella sp.3 MT678909 581/583 (99%) 16.00/3.45 — — — 18 Tomentella sp.4 JF273546 572/575 (99%) — 28.40/18.18 — — 19 Tomentellopsis submollis Tomentellopsis JQ711898 609/639 (95%) 1.19/6.90 — — — “—”表示未被鉴定到。下同。
“—” means not identified. Same for below.
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表 4 马尾松和米槠林下土壤中外生菌根真菌OTUs分类统计
Table 4 OTU classification of ECMF in PmS and CcS
门
Phylum纲
Class目
Order科
Family属
GenusOTUs PmS CcS 担子菌门 Basidiomycota 伞菌纲 Agaricomycetes Boleales 须腹菌科 Rhizopogonaceae 须腹菌属 Rhizopogon 2 1 革菌目 Thelephorales 革菌科 Thelephoraceae 棉隔菌属 Tomentella 4 1 Tomentellopsis 1 0 革菌属 Thelephora 1 1 蜡耳壳目 Sebacinales 蜡耳壳科 Sebacinaceae 蜡耳壳属 Sebacina 1 1 红菇目 Russulales 红菇科 Russulaceae 乳菇属 Lactarius 0 2 红菇属 Russula 1 1 阿太菌目 Atheliales 阿太菌科 Atheliaceae 阿太菌属 Athelia 1 0 伞菌目 Agaricales 鹅膏菌科 Amanitaceae 鹅膏属 Amanita 0 1 子囊菌门 Ascomycota 锤舌菌纲 Leotiomyceces 蜡钉菌目 Helotiales Hyalodyphaceae — 1 0 座囊菌纲 Dothideomycetes 贝壳菌目 Mytilinidiales 船壳菌科 Gloniaceae 空团菌属 Cenococcum 1 1
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表 5 马尾松和米槠林下土壤处理不同宿主外生菌根真菌OTUs丰富度和多样性指数
Table 5 OTU richness and diversity of ECMF in PmS and CcS of different host plants
处理
TreatmentECMF丰富度
ECMF richness多样性指数
Shannon index优势度指数
Sinpson indexPm-PmS 13 1.72 0.77 Cu-PmS 1.60 0.77 Pm-CcS 9 1.26 0.68 Cu-CcS 1.17 0.60
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表 6 马尾松和米槠林下土壤处理不同宿主中共有外生菌根真菌类群数量(上三角)和Sorensen指数(下三角)
Table 6 Number of common ECMF groups (upper triangle) and Sorensen index (lower triangle) in PmS and CcS of different host plants
处理
TreatmentPm-PmS Cu-PmS Pm-CcS Cu-CcS Pm-PmS – 1 2 2 Cu-PmS 0.14 – 1 1 Pm-CcS 0.33 0.20 – 2 Cu-CcS 0.27 0.15 0.36 –
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表 7 马尾松林下土壤侵染马尾松和鳞苞锥幼苗的外生菌根真菌组成分析
Table 7 ECMF in PmS of infected Pm and Cu seedlings
OTUs 属名
Genus检测频率
Detection frequency/%侵染率
Infection rate/%Pm（n=10） Cu（n=15） Pm（n=10） Cu（n=15） Cenococcum geophilum 空团菌属 Cenococcum 37.5 46.7 4.0 6.1 Tomentella sp.1 棉隔菌属 Tomentella 31.3 — 67.8 — Tomentella sp.2 12.5 — 41.5 — Tomentella sp.3 6.3 — 87.0 — Tomentella sp.4 — 20.0 — 30.0 Rhizopogon boninensis 须腹菌属 Rhizopogon 68.8 — 44.5 — Rhizopogon flavidus 6.3 — 38.0 — Tomentellopsis submollis Tomentellopsis 6.3 — 4.0 — Hyaloscyphaceae sp. — 6.3 — 4.0 — Thelephora sp.1 革菌属 Thelephora — 16.7 — 48.1 Sebacina sp.1 蜡耳壳属 Sebacina — 6.7 — 31.8 Athelia sp. 阿太菌属 Athelia — 10.0 — 5.4 Russula sp. 红菇属 Russula — 10.0 — 16.9
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表 8 米槠林下土壤侵染马尾松和鳞苞锥幼苗的外生菌根真菌组成分析
Table 8 ECMF in CcS of infected Pm and Cu seedlings
属名
GenusOTUs 检测频率
Detection frequency/%侵染率
Infection rate/%Pm（n=10） Cu（n=15） Pm（n=10） Cu（n=15） 空团菌属 Cenococcum Cenococcum geophilum 66.7 100.0 8.2 10.1 蜡耳壳属 Sebacina Sebacina sp.2 93.3 86.7 54.9 31.4 乳菇属 Lactarius Lactarius inconspicuous 76.7 — 32.2 — Lactarius atrofuscus — 3.3 — 1.0 须腹菌属 Rhizopogon Rhizopogon boninensis 50.0 — 18.1 — 革菌属 Thelephora Thelephora sp.2 — 6.7 — 1.0 棉隔菌属 Tomentella Tomentella sp.2 — 6.7 — 21.5 鹅膏属 Amanita Amanita sp. — 6.7 — 44.5 红菇属 Russula Russula minor — 3.3 — 65.4
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表 9 外生菌根真菌侵染率与土壤理化性质的相关性分析
Table 9 Correlation between ECMF infection rate and soil physiochemical properties
处理
TreatmentOTUs pH值
pH value全磷
TP全钾
TK有效磷
AP有效钾
AK全碳
TC全氮
TNPm-PmS Cenococcum geophilum 0.622 0.456 −0.388 0.509 0.018 0.275 −0.469 Rhizopogon boninensis −0.314 −0.215 0.166 −0.072 0.138 −0.231 −0.435 Pm-Ccs Cenococcum geophilum 0.284 −0.079 −0.125 −0.189 −0.180 0.050 0.330 Rhizopogon boninensis −0.127 −0.029 0.206 0.086 −0.089 0.199 0.077 Sebacina sp.2 −0.022 −0.094 0.118 −0.090 0.233 0.089 −0.136 Lactarius inconspicuous −0.190 0.177 −0.209 0.271 −0.256 −0.023 0.116 Cu-PmS Cenococcum geophilum −0.074 −0.023 −0.557* 0.378 0.165 0.379 −0.319 Cu-Ccs Cenococcum geophilum 0.047 0.106 −0.027 0.074 −0.088 0.004 0.234 Sebacina sp.2 0.455* −0.121 0.074 −0.134 0.077 0.154 0.232 *表示相关在P＜0.05水平显著。
* indicates significant correlation at P＜0.05.
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表 10 外生菌根真菌侵染率与苗木生长量的相关性分析
Table 10 Correlation between ECMF infection rate and seedling biomass
处理
TreatmentOTUs 地上干重
Shoot dry weight根干重
Root dry weight根长
Root length根表面积
Root surface area根体积
Root volume根尖数
Root tipsPm-PmS Cenococcum geophilum −0.099 −0.095 −0.199 −0.065 −0.150 0.150 Rhizopogon boninensis −0.068 0.006 0.028 −0.053 0.037 0.020 Pm-Ccs Cenococcum geophilum −0.321 −0.325 −0.137 −0.337 −0.367 −0.304 Rhizopogon boninensis 0.098 −0.088 −0.12 −0.015 −0.026 −0.102 Sebacina sp.2 −0.149 −0.027 −0.324 −0.043 −0.020 0.117 Lactarius inconspicuous 0.088 −0.038 0.350 0.003 0.045 −0.139 Cu-PmS Cenococcum geophilum −0.687** −0.229 −0.370 −0.226 −0.200 −0.045 Cu-Ccs Cenococcum geophilum 0.056 −0.047 −0.074 −0.020 0.064 −0.079 Sebacina sp.2 0.192 0.004 −0.275 0.152 0.253 −0.220 **表示相关在P＜0.01水平显著。
** indicates significant correlation at P＜0.01.
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