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孑遗植物半日花叶际真菌群落的多样性与构建机制
生物多样性
2024, 32 (3):
23384-.
DOI: 10.17520/biods.2023384
叶际微生物在维持植物健康生长方面具有重要的作用, 然而, 目前我们对珍稀孑遗植物半日花(Helianthemum songaricum)叶际真菌的多样性和群落结构等知之甚少。因此, 本研究利用Illumina高通量测序技术检测西鄂尔多斯自然保护区半日花叶片表生和内生真菌的多样性, 探究其网络结构特征以及群落构建的机制。结果显示: 棋盘井地区的叶际表生真菌丰富度指数(156.38 ± 8.42)显著高于内生真菌(111.13 ± 5.57), 棋盘井叶际表生真菌丰富度指数显著高于拉僧庙(125.57 ± 7.20)和千里山(114.75 ± 10.35), 而拉僧庙的内生真菌丰富度指数(155.71 ± 15.40)显著高于棋盘井。叶际真菌以子囊菌门、毛霉菌门和担子菌门为优势门, 叶际表生真菌和内生真菌分别在3个不同地点具有显著的指示类群, 叶片部位(即叶表和叶内)和地点显著影响叶片真菌的群落组成。共存网络分析表明, 叶际表生和内生真菌主要是协同作用, 拮抗作用较小。半日花叶际表生和内生真菌群落的构建主要由随机性过程驱动。综上所述, 半日花叶际表生和内生真菌的多样性和群落组成受到叶片部位(叶表和叶内)和地点的显著影响, 随机性过程主导叶际表生和内生真菌的群落构建。研究结果可为珍稀濒危植物的保护和合理利用提供一定的科学基础和实践指导。  View image in article
图5
半日花叶际真菌指示种分析。(a)叶际表生真菌; (b)叶际内生真菌。LSM: 拉僧庙; QLS: 千里山; QPJ: 棋盘井。
正文中引用本图/表的段落
指示种分析表明, OTU_3 (线黑粉酵母属)、OTU_4 (Naganishia)、OTU_8 (放射毛霉属)等是千里山地区叶际表生真菌的指示类群; OTU_1 (放射毛霉属)、OTU_3、OTU_17 (Knufia)等是拉僧庙地区叶际表生真菌的指示类群; OTU_1、OTU_10 (Comoclathris)、OTU_13 (Bhatiellae)等是棋盘井地区叶际表生真菌的指示类群(图5a); OTU_8是千里山内生真菌指示类群; OTU_8、OTU_52 (Camarosporidiella)、OTU_123 (Comoclathris)是拉僧庙内生真菌指示类群; OTU_26 (Dimorpho- sporicola)、OTU_131 (Coniothyrium)、OTU_912 (葡萄座腔菌科Botryosphaeriaceae)是棋盘井内生真菌指示类群(图5b)。由此可见, 不同地区的半日花叶际表生真菌或内生真菌具有显著不同的指示类群, 且其指示类群的相对多度不同。例如, 叶际表生真菌指示类群OTU_1在拉僧庙和棋盘井的平均相对多度分别为35.56%、46.07% (图5a)。
大量的研究表明, 叶际表生真菌和内生真菌的群落组成明显不同(Santamaría & Bayman, 2005; Osono, 2007; Zambell & White, 2015; Coleman-Derr et al, 2016; Fonseca-García et al, 2016; Gomes et al, 2018)。而在本研究中同样发现, 相同属的真菌类群在叶际表生和内生真菌群落之间的相对多度不同。例如, 线黑粉酵母属在半日花叶际表生真菌中的相对多度为16.01%, 而在内生真菌中的相对多度仅为3.89% (图2b)。此外, Venn图也进一步表明半日花叶际表生和内生真菌各自拥有独特的OTUs (Zhu et al 2023a) (图3a)。除分类水平上不明确外, 这些独特的OTUs中表生真菌包括16个纲、39个目、66个科和107个属; 内生真菌包括16个纲、44个目、89个科和140个属, 这说明半日花叶际表生和内生真菌独特的类群具有较高的多样性, 而在功能方面还需进一步研究。NMDS分别表明半日花叶际表生真菌和内生真菌之间的群落组成存在很大差异(图2a)。这种差异可能是由表生和内生真菌生活在叶片不同的微环境中造成的(Santamaría & Bayman, 2005; Larkin et al, 2012; Vincent et al, 2016; Gomes et al, 2018)。此外, 不同地点的半日花叶际表生或内生真菌的群落组成也存在显著差异(图2b-c), 且不同地区拥有各自的指示类群(图5a-b), 这表明半日花叶际真菌的分布具有空间分布特征, 即地理距离显著影响叶际真菌的群落组成(Wei et al, 2022; Xu et al, 2022; Yang et al, 2023)。相比于内生真菌, 表生真菌在不同地区的指示类群较多, 这进一步表明叶际内生真菌受到宿主植物的筛选作用, 且生活在一个相对稳定的叶片内部环境中(Mercado-Blanco, 2015)。
本文的其它图/表
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