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北京地区油松与大叶黄杨叶际表生真菌多样性及群落组成
生物多样性
2024, 32 (7):
23498-.
DOI: 10.17520/biods.2023498
叶际真菌在影响植物健康和促进生物地球化学循环等方面发挥着重要作用。然而, 目前还缺乏北京城市绿化树木叶际表生真菌多样性与群落组成的研究。本研究以北京常见的绿化树木油松(Pinus tabuliformis)与大叶黄杨(Euonymus japonicus)为研究对象, 对市中心向北的4个采样点(安定门地区、和平街地区、亚运村地区和北七家地区), 及4个月份(一月、四月、七月和十一月)的树木叶际表生真菌通过高通量测序技术进行多样性及群落组成研究。结果表明, 油松与大叶黄杨分别得到2,051和1,970个扩增子变异特征序列(ASVs), 其中座囊菌纲、锤舌菌纲和银耳纲是优势菌纲。不同地点间, 叶际表生真菌的α多样性指数由市中心向北呈现先降低后升高的变化趋势; 4个月份间, 油松的α多样性指数存在差异, 大叶黄杨则均为十一月最高。NMDS分析表明两种常绿树木间叶际表生真菌群落组成存在显著差异(ANOSIM, P = 0.001)。线性判别分析表明, 油松的差异指示属为短柄霉属(Aureobasidium)、拟盾壳霉属(Paraconiothyrium)、圆盘菌属(Orbilia)等7属, 大叶黄杨为白粉菌属(Erysiphe)、链格孢属(Alternaria)、黑孢霉属(Nigrospora)等7属。回归分析表明, 平均降水与油松叶际表生真菌丰富度呈显著正相关关系, 与大叶黄杨叶际表生真菌丰富度呈显著负相关。通过网络分析将油松中的空泡茎点霉属(Vacuiphoma)和大叶黄杨中的空泡茎点霉属(Vacuiphoma)、木拉克属(Mrakia)、弯孢属(Curvularia)、白粉菌属(Erysiphe)确定为核心节点菌属。真菌群落功能预测得出腐生功能类群和病理功能类群分别是油松和大叶黄杨叶际表生真菌的主要类群。深入研究绿化树木的叶际表生真菌多样性及其作用有助于在未来城市绿化管理中更科学地发挥叶际表生真菌的生态功能。
表1
油松与大叶黄杨不同样点间的叶际表生真菌α多样性
正文中引用本图/表的段落
微生物群落α多样性指数、相对丰度的比较等差异显著性检验使用Kruskal-Wallis秩和检验的方法, α多样性分析包括Shannon多样性指数、Chao1丰富度指数、Pielou均匀度指数; 不同叶片样品表生真菌间的β多样性基于Bray-Curtis距离进行非度量多维尺度分析(non-metric multidimensional scaling, NMDS)以进行降维评估, 并通过置换999次的相似性分析(analysis of similarities, ANOSIM)对不同组的叶际表生真菌群落组成差异进行检验; 群落组成相对丰度使用热图和Sankey图进行展示; 真菌功能预测脚本Guilds_v1.1.py (
对不同月份的油松叶片ASVs分析表明, 一月样品检测到的ASVs为1,216个, 四月为1,083个, 七月为1,201个, 十一月为1,096个, 其中七月样品ASVs总数显著高于十一月样品(P < 0.05), 4个月份特有ASVs分别为171个、145个、177个、171个, 分别占相应月份样品ASVs总数的14.06%、13.39%、14.74%、15.60%。4个月份共有ASVs为409个, 占油松ASVs总数的19.94% (图2B)。
对不同月份的大叶黄杨叶片ASVs分析表明, 一月样品检测到的ASVs为1,150个, 四月为1,087个, 七月为758个, 十一月为1,108个, 七月样品显著低于其余3个月份样品(P < 0.05), 4个月份特有ASVs分别为159个、288个、101个、180个, 分别占相应月份样品ASVs总数的13.83%、26.49%、13.32%、16.25%。4个月份共有ASVs为257个, 占大叶黄杨ASVs总数的13.05% (图2D)。
对油松与大叶黄杨不同北向环线的叶片样品进行α多样性分析表明, 油松的叶际表生真菌α多样性在4个样点间均呈现由北京市中心向北先降低后升高的趋势, 彼此之间均无显著性差异, HPJ的3种多样性指数均为最低(表1, 图3A)。大叶黄杨的叶际表生真菌α多样性变化趋势与油松基本相同, 但彼此之间差异存在显著性, 其中大叶黄杨叶际表生真菌Shannon多样性指数在ADM显著高于YYC与HPJ (P < 0.05), Chao1丰富度指数在ADM与BQJ显著高于YYC与HPJ (P < 0.05), Pielou均匀度指数在ADM显著高于其余3个地区(P < 0.05), 与油松一样, 3种多样性指数最低的样点也是HPJ (表1, 图3B)。
r表示样点间的相似程度。r数值越大, 差异越大。样点缩写全称见
对油松与大叶黄杨不同季节的样品进行α多样性分析, 结果表明, 油松的叶际表生真菌α多样性3种指数在4个季节间存在差异, 3种指数均为一月高于十一月和四月, 四月小于七月; 不同季节的油松叶际表生真菌在Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数相互之间均无显著性差异, 但不同季节叶际表生真菌的Chao1丰富度指数间, 七月显著高于十一月和四月, 四月显著高于十一月(P < 0.05) (表3, 图4A)。大叶黄杨的叶际表生真菌α多样性的3种指数均为十一月的最高, 其中Shannon多样性指数在十一月显著高于七月和一月, 四月显著高于一月(P < 0.05); Chao1丰富度指数在十一月、一月、四月之间无显著性差异但均显著高于七月(P < 0.05); Pielou均匀度指数在十一月显著高于七月和一月, 七月和四月显著高于一月(P < 0.05) (表3, 图4B)。
对油松和大叶黄杨的叶际表生真菌群落进行α多样性分析表明, 油松叶际表生真菌的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著高于大叶黄杨(P < 0.05), 油松叶际表生真菌的Chao1丰富度指数高于大叶黄杨, 但差异不显著(图5E)。
将油松与大叶黄杨叶际表生真菌群落Chao1丰富度指数与3种气候指标进行回归分析, 结果表明, 在采样日期内, 平均温度(R2 = 0.349, P < 0.05)与平均降水(R2 = 0.741, P < 0.05)与油松叶际表生真菌Chao1丰富度指数呈显著正相关关系(图7A), 平均降水(R2 = 0.971, P < 0.05)与大叶黄杨叶际表生真菌Chao1丰富度指数呈显著负相关, 平均PM2.5 (R2 = 0.512, P < 0.05)则与之呈显著正相关(图7B)。
水分是影响叶际真菌在叶片表面生长的一个重要因素(Beattie, 2011)。水分增加了叶片表面的湿润度, 使叶际真菌更容易利用水, 同时叶片湿润度提高有利于促进叶片内部营养物质的溶解和扩散, 从而给叶际真菌提供更多的养分, 增加了叶际真菌的附着有效性(Bunster et al, 1989; Whipps et al, 2008)。Linaldeddu等(2011)对橡树真菌研究表明叶片水分胁迫下会导致叶际真菌的多样性降低。上述结果与油松叶际表生真菌Chao1丰富度指数在七月份最高且与平均降水呈显著正相关(R2 = 0.741, P < 0.05)的结果相一致。但大叶黄杨叶际表生真菌七月份的Chao1丰富度指数显著低于另外3个月份且真菌Chao1丰富度指数且与平均降水呈显著负相关(R2 = 0.971, P < 0.05), 这可能与油松和大叶黄杨的叶片结构性质有关。降水在增加叶际水分促进叶际真菌多样性提高的的同时会冲刷掉部分附着不牢固的叶际表生真菌, 大叶黄杨叶片表面光滑, 易被降水冲刷掉大量叶际表生真菌, 而油松不仅气孔排列紧密且叶片表面的粗糙程度高(Zhang et al, 2015, 2017), 在经受降水冲刷时损耗较小, 且降水后空气湿度升高可促使叶际真菌更好地利用叶际营养物质, 因此降水对油松叶际表生真菌Chao1丰富度指数影响呈正相关, 而与大叶黄杨叶际表生真菌呈负相关。此外降水对叶际表生真菌的影响还可能与叶片本身的含水量、滞尘能力等有关(Yadav et al, 2005; 徐爱玲等, 2023)。
本文的其它图/表
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