为查明大兴安岭地区可培养毛霉门真菌的资源、多样性及其分布, 本研究选取9个代表市县, 采集了279份枯枝落叶、腐殖质、土壤和粪便样品, 采用稀释平板挑取法、稀释平板切块法和样品直接培养挑取法进行分离培养。通过形态初步观察鉴定, 共得到毛霉门真菌1,153株。选取代表性的菌株706株, 基于真菌分子条形码ITS rDNA进行分子系统发育多样性分析, 明确了毛霉门真菌总计3目8科10属38种。优势属为被孢霉属(Mortierella)、伞形霉属(Umbelopsis)和毛霉属(Mucor), 优势种为类变形被孢霉(Mortierella amoeboidea)、冻土毛霉(Mucor hiemalis)和深黄伞形霉(Umbelopsis isabellina)。本文同时汇总了全国已报道毛霉亚门和被孢霉亚门共计26属的分布, 分析了大兴安岭优势属和优势种在全国的分布。按三大主要生态区(东部湿润、半湿润生态区, 西北干旱、半干旱生态区和青藏高原高寒生态区)对所有属进行区域分析, 结果表明: 有9个属在3个大区都有分布; 对特有属而言, 东部湿润、半湿润生态区发现9个, 西北干旱、半干旱生态区仅有1个, 青藏高原高寒生态区未发现。

东北大小兴安岭地区是中国地衣的重要分布地之一, 蕴藏着丰富的地衣生物多样性。本研究基于259份标本馆馆藏及采集自东北大小兴安岭31个保护区的新鲜地衣标本, 结合形态学、解剖学、化学和DNA片段的综合分析, 鉴定并报道了该地区梅衣科岛衣类和袋衣类地衣11属31种, 包括环北极成分13种, 东亚成分11种, 世界广布成分3种, 中国特有成分3种, 欧亚成分1种。与之前记录和报道的该地区同类地衣物种组成进行对比, 结果显示隶属于2属的6种地衣在该地区未被重新发现, 表明这些地衣在该地区的分布可能大大萎缩乃至消失, 尤其是属于东亚成分的袋衣属2种: 粉袋衣(Hypogymnia farinacea)和日光山袋衣(H. nikkoensis), 自最初以东北大小兴安岭标本为凭证在中国报道分布后, 30余年未再新增任何标本信息, 日光山袋衣在近期中国大型真菌红色名录评估中被推测处于易危状态。

黄曲霉(Aspergillus flavus)是一种广泛分布的腐生真菌, 是黄曲霉毒素B (aflatoxin B, AFB)和圆弧偶氮酸(cyclopiazonic acid, CPA)的主要产生菌, 也是动植物的条件致病菌。全球的玉米、花生和棉籽均不同程度地遭到黄曲霉及其毒素的污染。黄曲霉菌株间在形态学、遗传学和产毒特性上变异较大, 且其居群遗传结构也尚不明确。为了揭示黄曲霉居群遗传结构及其产毒素特性的规律, 本研究选取了从我国26省区(包括大小兴安岭)不同环境中分离的黄曲霉88株, 结合模式菌株和国际权威菌株9株, 基于钙调蛋白基因(CaM)和β-微管蛋白基因(benA)进行多基因序列分型(multi-locus sequence typing, MLST), 使用MEGA 6.0和Structure 2.3.4软件进行系统发育学分析和居群结构推导, 并结合菌株的产毒特性(AFB和CPA)进行比较分析。结果显示本研究的97株黄曲霉可分为3个居群, 即黄曲霉居群I、黄曲霉居群II和米曲霉居群, 该97株黄曲霉共有17个序列型(sequence type, ST), 其中我国的88株菌分布于15个序列型。米曲霉居群均不产AFB, 黄曲霉居群I和II的菌株绝大多数都产AFB和CPA, 其产毒特性只具有菌株特异性, 与居群和序列型无关。黄曲霉菌株产毒特性与地理分布或农作物类型间存在一定关系。我国东北玉米产区、西北干旱棉花产区和南方花生产区的黄曲霉居群I和II菌株均产AFB和CPA, 我国青海可可西里和四川阿坝地区的黄曲霉仅产CPA而不产AFB, 不产AFB的米曲霉居群大部分来自我国气候和地理环境多样的华北地区, 该地区也是我国农村传统酿造黄豆酱的地区。

红菇属(Russula)真菌广泛分布于世界各地并与多种植物根系共生形成外生菌根, 对于森林生态系统的多样性维持与群落构建具有重要的作用。我国东北大小兴安岭地区是欧亚和美洲北温带地区生物群落交流的关键地区之一, 但该地区有关外生菌根真菌的区系研究较少。本研究对采自大小兴安岭的96份红菇标本进行了形态学鉴定和ITS序列分析, 通过结合世界范围内红菇属代表性物种(146个种)的ITS序列构建了红菇属系统发育图谱。结果表明, 大小兴安岭地区红菇属有46个分类单元, 其中包括37个种和9个未定种。对大小兴安岭地区37种红菇的地理成分分析表明, 北温带分布成分有13种、温带-热带共有成分8种、欧亚成分9种、世界广布成分7种。本研究表明大小兴安岭地区的红菇具有丰富的物种多样性, 而且具有明显的北温带区系特征, 同时也具有一定的区域特殊性。

2014-2016年间, 对大小兴安岭地区伞菌和牛肝菌类的物种多样性和区系组成等进行了研究。对野外采集的3,363份标本整理鉴定, 共鉴定出661种(包括变种), 隶属于1门4纲18目61科180属。其中食用菌185种, 药用菌92种, 有毒菌110种。区系组成上, 含有10种及以上的优势科有16科, 共计519种, 占大小兴安岭地区伞菌和牛肝菌类总科数的27.87%, 总种数的78.51%。含有10种以下的共有45科, 而种数仅为142种, 占总种数的21.48%, 在本区系中为从属地位。含有5种及以上的优势属有29个, 占总属数的16.11%, 共计412种, 占总种数的62.33%。物种的地理区系组成上主要以北温带分布种、世界广布种和欧亚大陆分布种为主, 其中北温带分布种216种, 占大小兴安岭地区大型真菌总种数的32.68%; 世界广布种167种, 所占比例为25.26%; 欧亚大陆分布种161种, 所占比例为24.36%。

东北地区木生真菌物种资源丰富, 包括了数十种林木干基腐朽病原真菌。过去对该类真菌曾进行多次调查, 获取了大量物种分布数据, 但对于非重点调查区域是否存在某种真菌物种却不明确。本文选取东北地区具有代表性的4种林木干基腐朽病原真菌, 即红缘拟层孔菌(Fomitopsis pinicola)、落叶松锈迷孔菌(Porodaedalea laricis)、桦剥管孔菌(Piptoporus betulinus)和香栓孔菌(Trametes suaveolens), 根据其地理分布数据和分布地的环境因子数据, 以最大熵模型(MaxEnt)对这些种类在东北地区可能的分布范围进行了模拟预测, 以曲线下面积(area under the receiver operating characteristic curve, AUC)对模型有效性进行评价, 并对各物种的生态位进行了分析。结果显示, 以MaxEnt方法获得的各物种预测模型均获得了较高的AUC值, 分别为0.990, 0.990, 0.989和0.967, 表明4种林木干基腐朽病原真菌预测模型的有效性较高。物种分布模型涉及的环境变量对模型的贡献率显示, 最暖季降水量(Bio18)、温度的年较差(Bio7)、最干季均温(Bio9)等变量对各物种模型贡献率较高。该研究结果为预测4种病原真菌在东北地区的分布范围和科学防治该类病原真菌提供了依据。

木腐真菌是一类以木材为生长基质的大型真菌, 通过分泌各种水解酶全部或部分降解木材中的木质素、纤维素和半纤维素, 促进森林生态系统的物质循环, 具有重要的生态功能。本研究调查了丰林国家级自然保护区固定样地中木腐真菌的多样性和倒木特征, 并进行了木腐真菌的物种多样性和数量与倒木的种类、数量、腐朽程度、直径大小等的相关性分析。结果显示: 在样地内共采集木腐真菌标本295份, 经鉴定为93种, Shannon多样性指数为3.86, Simpson指数为0.96。相关性分析发现木腐真菌的数量和种类与直径为2-5 cm和5-10 cm的倒木、2级腐烂的倒木和红松倒木均显著相关。样地中优势倒木寄主分别为槭属(Acer)、榛属(Corylus)、云杉属(Picea)和松属(Pinus), 这4类倒木上生长的木腐真菌种类组成具有明显的差异, 槭属和榛属倒木上的共有优势种主要是三色拟迷孔菌(Daedaleopsis tricolor)、云芝(Trametes versicolor)和桦附毛孔菌(Trichaptum pargamenum), 而松属和云杉属的共有优势种主要有白囊耙齿菌(Irpex lacteus)、云芝、冷杉附毛孔菌(Trichaptum abietinum)和褐紫附毛孔菌(T. fuscoviolaceum)。倒木产生真菌子实体的概率研究表明, 同一类寄主倒木上发生木腐真菌子实体的概率在调查面积增加到0.36 ha后趋于一个定值, 松属倒木中仅有10.2%产生真菌子实体, 槭属和云杉属分别是12.9%和13.4%, 榛属最高, 达到53.7%。本研究结果对于预测森林生态系统中木腐真菌的发生具有重要理论意义。

木腐真菌在森林生态系统中具有丰富的物种多样性, 并在倒木的降解过程中发挥重要的生态功能。针叶树是大小兴安岭森林生态系统的优势树种, 因此研究针叶树倒木木腐真菌物种多样性和影响其物种分布的相关环境因子有助于揭示大小兴安岭森林生态系统物质循环的机理。本研究收集了近16年对大小兴安岭地区冷杉属(Abies)、落叶松属(Larix)、云杉属(Picea)和松属(Pinus) 4类针叶树倒木上1,561份木腐真菌标本的采集信息, 统计了物种种类及其腐朽类型, 并选取具有代表性的地点开展木腐真菌群落多样性及其与环境因子的相关性分析。结果显示, 大小兴安岭针叶树倒木木腐真菌有166种, 隶属于70属, 其中白腐真菌有111种, 占所有种类的66.9%, 褐腐真菌为55种, 占所有种类的33.1%。在4类针叶树倒木上均能生长的真菌种类有19种, 占所有种类的11.5%, 其中柔丝干酪孔菌(Oligoporus sericeomollis)是各类倒木上木腐真菌群落中的优势种。大兴安岭地区落叶松属为优势寄主, 其倒木上生长的木腐真菌种类数和个体数在4类倒木中均为最高; 而小兴安岭地区松属倒木上木腐真菌种类数和个体数比其他3类倒木高, 是该地区的优势寄主。对6个代表性地区木腐真菌群落的研究显示, 有11种真菌在6个地区均有分布, 小兴安岭地区木腐真菌多样性普遍高于大兴安岭地区; 聚类分析显示树种比地理位置对木腐真菌物种分布的影响更大。

黏菌广泛分布于森林生态系统中, 并在生态系统的物质循环过程中发挥重要的功能。为了探讨黏菌在小兴安岭森林中的物种多样性及其分布, 本文对该地区的汤旺河兴安石林森林公园和胜山国家级自然保护区系统开展黏菌多样性调查研究。在2个地区共采集黏菌标本248份, 基于形态学特征共鉴定出4目8科17属44种黏菌, 其中Craterium dictyosporum、垂头绒泡菌(Physarum album)和Reticularia splendens var. jurana等10个种为黑龙江省首次报道。多样性分析结果显示, 汤旺河兴安石林森林公园针阔混交林的黏菌物种多样性(36种)高于胜山国家级自然保护区红松(Pinus koraiensis)林内的黏菌物种多样性(25种), 其中两地间共有的黏菌有17种, 黏菌物种组成的相似性(C_S)为55.7%。绿绒泡菌(Physarum viride)是针阔混交林内的优势种, 蛇形半网菌(Hemitrichia serpula)是红松林内的优势种。研究结果表明植被类型对黏菌的物种组成和多样性有着重要的影响。

细菌作为微生物中的重要组成部分, 在有机质的形成与分解、维持生态系统平衡、促进动植物发育等多方面都有着重要作用。2014-2017年, 我们采用常见培养基分离纯培养法及16S rRNA基因序列分析方法对大小兴安岭地区土壤可培养细菌的群落结构和多样性进行了调查研究。结果表明: 从大小兴安岭地区的17个自然保护区内不同生境的土壤中分离获得3,180个菌株, 隶属于24属120种。其中, 芽孢杆菌属(Bacillus)的种数和株数最多, 分别为38种和2,419株, 是大小兴安岭地区可培养细菌的绝对优势类群(占总株数的76.1%); 其次是短杆菌属(Brevibacterium)(13.0%)。大兴安岭地区的物种数、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener指数高于小兴安岭地区。优势类群芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌(B. subtilis)、苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis)、巨大芽孢杆菌(B. megaterium)等有重要的生产及科学研究价值。

土壤细菌是森林生态系统的一个重要组成成分, 是生态系统中物质循环和能量流动的重要参与者, 细菌群落组成和生物多样性是反映土壤生态功能的重要指标。本文利用高通量测序技术分析了大亮子河国家森林公园内红松(Pinus koraiensis)林、落叶松(Larix gmelinii)林、蒙古栎(Quercus mongolica)林、枫桦(Betula costata)林、针阔混交林、灌木林和草甸等7种不同生境土壤细菌群落组成和多样性的差异性, 探讨该地区土壤细菌群落对不同生境的响应, 为地区森林生态系统的经营管理及生态系统稳定性的维护提供科学理论基础。在门的水平上, 各生境的细菌群落组成基本一致, 其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)在7种生境土壤中相对丰度均大于10.0%, 是细菌中的优势菌门。在属的水平上, 共测得245个菌属, 各样地共有属118个, 占总属数的48.2%, 占总相对丰度的97.8%; 优势菌属分别为Spartobacteria_ genera_incertae_sedis、Gaiella、Gp16、Gp4, 占总相对丰度的47.0%, Spartobacteria_genera_incertae_sedis在7种生境土壤中丰度均最高。7种生境下的土壤细菌多样性和土壤理化因子存在着显著的差异, 红松林的土壤细菌群落多样性和丰富度均高于其他生境。土壤pH是大亮子河森林公园影响土壤细菌多样性的关键因子。