福建省自然分布的野鸦椿根围土壤中丛枝菌根真菌多样性分析

董怡然， 张秀英， 陈 熙，2， 张 艳，2， 郭惠珠， 蔡邦平，①

(1. 厦门市园林植物园， 福建 厦门 361003； 2. 福建农林大学园林学院， 福建 福州 350002)

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza， AM)是自然界中广泛存在的一种共生菌根类型，由球囊霉门(Glomeromycota)真菌与植物共生形成，因此，球囊霉门真菌也称为丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi， AMF)。自然界中70%～80%的陆生植物与AMF形成丛枝菌根[1]，有利于植物的生长及其对N、P和K等矿质营养元素的吸收[2-3]，在提高植物对非生物胁迫因子的耐性[4-6]、改善林木生长状态[7]和指示环境[8]等方面均具有重要作用。

野鸦椿〔Euscaphisjaponica(Thunb.) Kanitz〕隶属于省沽油科(Staphyleaceae)野鸦椿属(EuscaphisSieb. et Zucc.)，自然生长于山谷或稀林地中，在中国、日本、韩国和越南均有分布。野鸦椿在中国的大部分区域(除西北地区外)有分布，主要分布于长江以南至海南省之间的区域[9-10]，其中，福建省是野鸦椿的自然地理分布中心。因野鸦椿具有蓇葖果外形奇特、成熟果皮鲜艳(红色)、挂果时间长(9月至翌年3月)的特点，观赏价值较高，近年来野鸦椿在许多地区作为园林观赏植物进行栽培。目前，关于野鸦椿的离体繁殖、种子萌发生理特性、根系形态以及药用活性成分等[11-16]方面已有较多的研究报道。黄铭星等[17]通过施用混合人工菌剂，使圆齿野鸦椿(EuscaphiskonishiiHayata)植株移栽后的成活率提高，并能增加其植株体内矿质元素和生理物质含量。作者前期对福建红树林AMF侵染状况的研究结果表明：红树林植物的AMF侵染率受植物种类、植物生长状况和潮水线等因子影响，并具有季节变化规律，对红树林植物的群落组成、种群竞争和生态演替都有显著影响[18]。那么，福建自然分布的野鸦椿是否存在与AMF共生的现象，共生真菌AMF对野鸦椿繁殖、生长和代谢以及自然分布、群落组成和居群结构等方面是否也具有影响效应，关于这些问题均缺乏必要的研究。

鉴于此，作者在福建省选择多个样点，对自然分布的野鸦椿根围土壤中AMF的多样性进行了分析，对于了解野鸦椿的自然分布和生长发育规律，提高其繁殖水平，加强栽培管理措施以及利用AMF改善土壤肥力等都具有重要的参考价值。

1 材料和方法

1.1 材料

福建省地处中国东南部，具体地理坐标为北纬23°31′～28°22′、东经115°51′～120°40′。该区属亚热带海洋性季风气候；年均气温17 ℃～21 ℃，年均降水量1 400～2 000 mm。在福建省内的野鸦椿自然分布区选取6个具代表性的样地，分别为北部的邵武市邵武将石自然保护区、建瓯市东游镇和建瓯市建瓯万木林自然保护区，中部的尤溪县西城镇和清流县温郊乡以及南部的武平县万安乡，北部、中部和南部样地间的纬度均相隔约1°，跨越中亚热带和南亚热带2个气候带，野鸦椿呈散生、集生和纯林3种分布状态。各样地的基本概况见表1。

于2015年9月至10月进行土壤样品采集。在各样地根据野鸦椿的分布数量分别确定3～10株样株，在每一样株的根围，分别采集东、南、西、北4个方位5～30 cm土层中的土壤样品，混合为1份样品，每份样品约500 g；附贴标签并作详细采集记录，装入无菌塑料袋中带回实验室，自然风干后备用。由于每个样地分布的野鸦椿数量不等，因而，在邵武市邵武将石自然保护区和武平县万安乡分别采集了3和6份土样，其余4个样地各采集10份土样，共49份土样。

表1供试野鸦椿样地的基本概况

Table1BasicstatusofplotsofEuscaphisjaponica(Thunb.)Kanitztested

样地1)Plot1)纬度Latitude经度Longitude海拔/mAltitude土壤类型Soil type样株分布状况Distribution status of sample plant土壤样本数Number of soil sampleSWN27°02'E117°14'200-400砂壤Sandy loam散生Scattered3JODN27°07'E118°34'150-200砂壤Sandy loam集生Aggregated10JOWN27°02'E118°08'250-300砂壤Sandy loam纯林Pure forest10YXN26°10'E118°14'150-250砂壤Sandy loam散生Scattered10QLN26°14'E117°01'240-520红壤Red soil散生Scattered10WPN25°11'E116°02'500-600砂壤Sandy loam散生Scattered6

1)SW： 邵武市邵武将石自然保护区Jiangshi Nature Reserve of Shaowu in Shaowu City； JOD： 建瓯市东游镇Dongyou Town in Jian’ou City； JOW： 建瓯市建瓯万木林自然保护区Wanmulin Nature Reserve of Jian’ou in Jian’ou City； YX： 尤溪县西城镇Xicheng Town in Youxi County； QL： 清流县温郊乡Wenjiao Town in Qingliu County； WP： 武平县万安乡Wan’an Town in Wuping County.

1.2 方法

1.2.1 孢子的分离 采用改进的湿筛倾注-蔗糖离心法筛选孢子[19]。分别称取各土样50 g，蒸馏水静置后过双层分样筛(上筛20目、下筛400目)，收集400目筛上的残留物，3 000 r·min-1离心3 min后去掉上清液；加入质量体积分数45%～50%蔗糖溶液，搅匀，1 500 r·min-1迅速离心2 min后立即取上清液，过400目筛，用质量体积分数0.9%NaCl溶液收集残留物于培养皿中，备用。

1.2.2 孢子的鉴定 首先用Nikon 80i显微镜(日本尼康株式会社)观察记录孢子的数量、颜色、大小、连孢菌丝的特征和孢子果形态等；然后挑取新鲜的丛枝菌根真菌(AMF)，加水后在Nikon 80i显微镜下观察并测量孢子的颜色和大小以及孢壁的颜色、类型和厚度；用Melzer’s试剂(水合氯醛100 g、水100 mL、碘 1.5 g和碘化钾5 g)和棉蓝试剂(苯酚10 g、乳酸10 mL、甘油20 mL、棉蓝0.02 g和水10 mL)观察孢子的特异反应。根据孢子的形态特征，采用Walker等[20]的分类系统，并参阅Schenck等[21]的“VA菌根真菌鉴定手册”对AMF进行分类鉴定。

1.3 数据处理和分析

参照文献[22-24]中的方法计算AMF的重要值(IV)、孢子密度、种丰度、Shannon-Wiener多样性指数和Sørensen相似性系数等指标。并且根据IV值划分AMF种(属)的优势度：IV>30%，为优势种(属)；10%

分别将各样地的AMF属数、种数、平均孢子密度、平均种丰度和Shannon-Wiener多样性指数进行标准化处理，并据此进行Q型聚类分析。

采用SPSS 22.0统计分析软件进行数据处理和Q型聚类分析。

2 结果和分析

2.1 丛枝菌根真菌的种类组成和优势度分析

福建省自然分布的野鸦椿根围土壤中丛枝菌根真菌(AMF)的种类构成和重要值见表2。

由表2可见：从6个样地的野鸦椿根围土壤中共分离获得28种AMF，分别隶属于无梗囊霉属(AcaulosporaTrappe et Gerd.)、近明囊霉属(ClaroideoglomusC. Walker et Schuessler)、多孢囊霉属(DiversisporaC. Walker et Schuessler)、内养囊霉属(EntrophosporaR. N. Ames et R. W. Schneid.)、管孢囊霉属(FunneliformisC. Walker et Schuessler)、球囊霉属(GlomusTul. et C. Tul.)、巨孢囊霉属(GigasporaGerd. et Trappe)、根生囊霉属(RhizophagusP. A. Dang.)和盾巨孢囊霉属(ScutellosporaC. Walker et F. E. Sanders)9属，其中，球囊霉属有1个未知种(Glomussp.)。

从属的水平上看，邵武市邵武将石自然保护区(SW)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF有无梗囊霉属、近明囊霉属、多孢囊霉属、内养囊霉属、管孢囊霉属和球囊霉属6属，其中，内养囊霉属的重要值最大(51.76%)，为优势属。建瓯市东游镇(JOD)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF有无梗囊霉属、近明囊霉属、内养囊霉属、管孢囊霉属、球囊霉属和盾巨孢囊霉属6属，其中，球囊霉属的重要值最大(49.52%)，为优势属。建瓯市建瓯万木林自然保护区(JOW)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF有无梗囊霉属、近明囊霉属、内养囊霉属、管孢囊霉属、球囊霉属和根生囊霉属7属，其中，管孢囊霉属的重要值最大(27.76%)，为主要属(常见属)；尤溪县西城镇(YX)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF包含全部9属，其中，球囊霉属的重要值最大(50.71%)，为优势属；清流县温郊乡(QL)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF有无梗囊霉属、近明囊霉属、多孢囊霉属、内养囊霉属、管孢囊霉属、球囊霉属、巨孢囊霉属和盾巨孢囊霉属8属，其中，球囊霉属的重要值最大(49.55%)，为优势属；武平县万安乡(WP)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF有无梗囊霉属、近明囊霉属、多孢囊霉属、内养囊霉属、管孢囊霉属、球囊霉属和巨孢囊霉属7属，其中，球囊霉属的重要值最大(34.63%)，为优势属。6个样地中，除SW和JOW样地外，球囊霉属在其余样地中的重要值均最大。由此可见，福建省自然分布的野鸦椿根围土壤中AMF的优势属或主要属因分布区域不同而存在一定的差异，其中，邵武市邵武将石自然保护区的AMF优势属为内养囊霉属，建瓯市建瓯万木林自然保护区的AMF主要属为管孢囊霉属，其余样地的AMF优势属均为球囊霉属。

表2福建省自然分布的野鸦椿根围土壤中丛枝菌根真菌(AMF)的种类和重要值

Table2Speciesandimportantvalueofarbuscularmycorrhizalfungi(AMF)inrhizospheresoilofEuscaphisjaponica(Thunb.)KanitznaturallydistributedinFujianProvince

续表2 Table 2 (Continued) 种类 Species不同样地土壤中AMF种类的重要值/%1) Important value of AMF species in different plots1)SWJODJOWYXQLWP无梗囊霉属Acaulospora10.2013.139.991.367.095.17 孔窝无梗囊霉A. foveata —2.73———— 光壁无梗囊霉A. laevis —1.351.23—1.20— 蜜色无梗囊霉A. mellea4.676.575.951.363.784.00 细凹无梗囊霉A. scrobiculata3.08—2.81—0.851.17 刺无梗囊霉A. spinose2.442.47———— 疣状无梗囊霉A. tuberculata————1.27—近明囊霉属Claroideoglomus10.939.1019.187.495.7316.36 近明囊霉C. claroideum10.938.0419.186.884.9116.36 纯黄近明囊霉C. luteum —1.06—0.600.82—多孢囊霉属Diversispora2.26—23.570.657.163.84 沾屑多孢囊霉D. spurca 2.26—2.770.657.163.84 地表多孢囊霉D. versiforme——20.80———内养囊霉属Entrophospora51.768.441.420.731.833.00 稀有内养囊霉E. infrequens51.768.441.420.731.833.00管孢囊霉属Funneliformis8.5116.3627.7627.1220.7133.35 苏格兰管孢囊霉F. caledonium——7.14——— 缩管孢囊霉F. constrictum—————0.99 地管孢囊霉F. geosporum8.5116.3618.7627.1219.4332.36 摩西管孢囊霉F. mosseae ——1.85—1.28—球囊霉属Glomus16.3449.5217.4550.7149.5534.63 聚丛球囊霉G. aggregatum—2.931.472.69—4.00 沙荒球囊霉G. deserticola2.85—1.38——— 大果球囊霉G. macrocarpum2.7733.2711.3830.5242.5021.47 小果球囊霉G. microcarpum10.720.59——1.471.29 微丛球囊霉G. microaggrega-tum——0.801.980.002.51 多梗球囊霉G. multicaule —4.452.428.672.282.19 网状球囊霉G. reticulatum————0.85— 悬钩子球囊霉G. rubiforme—7.32—6.862.452.16 荫性球囊霉G. tenebrosum—0.95———— 未知种Glomus sp.—————1.01巨孢囊霉属Gigaspora———0.826.653.65 微白巨孢囊霉G. albida ———0.826.653.65根生囊霉属Rhizophagus——0.641.19—— 聚生根生囊霉R. fasciculatus ——0.641.19——盾巨孢囊霉属Scutellospora—3.45—9.941.28— 美丽盾巨孢囊霉S. calospora —3.45—9.941.28—属数Genus number667987种数Species number101516141715

1)SW： 邵武市邵武将石自然保护区Jiangshi Nature Reserve of Shaowu in Shaowu City； JOD： 建瓯市东游镇Dongyou Town in Jian’ou City； JOW： 建瓯市建瓯万木林自然保护区Wanmulin Nature Reserve of Jian’ou in Jian’ou City； YX： 尤溪县西城镇Xicheng Town in Youxi County； QL： 清流县温郊乡Wenjiao Town in Qingliu County； WP： 武平县万安乡Wan’an Town in Wuping County. —： 未检出Undetected.

从种的水平来看，从SW、JOD、JOW、YX、QL和WP样地的野鸦椿根围土壤中分别鉴定出10、15、16、14、17和15种AMF(表2)。其中，蜜色无梗囊霉(AcaulosporamelleaSpain et N. C. Schenck)、近明球囊霉(ClaroideoglomusclaroideumC. Walker et Schuessler)、稀有内养囊霉(EntrophosporainfrequensR. N. Ames et R. W. Schneid.)、地管孢囊霉(FunneliformisgeosporumC. Walker et Schuessler)和大果球囊霉(GlomusmacrocarpumTul. et C. Tul.)5种在6个样地中均有分布，且分布频率较高。在SW样地的野鸦椿根围土壤中稀有内养囊霉的重要值最大(51.76%)，为优势种；在JOD、YX和QL样地的野鸦椿根围土壤中大果球囊霉的重要值均最大(分别为33.27%、30.52%和42.50%)，为这3个样地的优势种；在WP样地的野鸦椿根围土壤中地管孢囊霉的重要值最大(32.36%)，为优势种；在JOW样地的野鸦椿根围土壤中地表多孢囊霉〔Diversisporaversiforme(Karsten) S. M. Berch et J. A. Fortin〕的重要值最大(20.80%)，为主要种(常见种)。孔窝无梗囊霉(AcaulosporafoveataTrappe et Janos)、疣状无梗囊霉(AcaulosporatuberculataJanos et Trappe)、地表多孢囊霉、苏格兰管孢囊霉〔Funneliformiscaledonium(T. H. Nicolson et Gerd.) C. Walker et Schuessler〕、缩管孢囊霉〔Funneliformisconstrictum(Trappe) C. Walker et A. Schüßler〕、网状球囊霉(GlomusreticulatumBhattacharjee et Mukerji)、萌性球囊霉(GlomustenebrosumP. A. Tandy)和球囊霉属未知种(Glomussp.)均仅出现在1个样地土壤中，分布频率较低，占AMF总种数的28.6%；并且，除地表多孢囊霉外，其余7种AMF的重要值均小于10%，为偶见种。

2.2 丛枝菌根真菌的多样性分析

福建省自然分布的野鸦椿根围土壤中AMF的多样性比较结果见表3。结果显示：尤溪县西城镇(YX)样地的野鸦椿根围土壤中有9属14种AMF，清流县温郊乡(QL)样地的野鸦椿根围土壤中有6属17种AMF，分别为属数、种数最多的样地。YX样地的野鸦椿根围土壤中AMF的平均孢子密度最大，在50 g风干土中平均有118.9个孢子；建瓯市东游镇(JOD)样地的野鸦椿根围土壤中AMF的平均种丰度最大，为7.2；6个样地的野鸦椿根围土壤中AMF的Shannon-Wiener多样性指数为1.87～1.27，以建瓯市建瓯万木林自然保护区(JOW)样地最大。

样地1)Plot1)属数Genus number种数Species number孢子密度2)Spore density2)平均孢子密度2)Average spore density2)种丰度Species abundance平均种丰度Average species abundanceShannon-Wiener多样性指数Shannon-Wiener diversity indexSW61022-8358.3±26.24-75.7±1.31.35JOD61564-195113.7±42.75-97.2±1.11.59JOW71612-10349.6±31.75-96.3±1.21.87YX91455-265118.9±71.65-86.1±0.81.52QL8175-10544.5±28.23-75.1±1.01.27WP71550-11685.5±22.13-86.2±1.61.73

1)SW： 邵武市邵武将石自然保护区Jiangshi Nature Reserve of Shaowu in Shaowu City； JOD： 建瓯市东游镇Dongyou Town in Jian’ou City； JOW： 建瓯市建瓯万木林自然保护区Wanmulin Nature Reserve of Jian’ou in Jian’ou City； YX： 尤溪县西城镇Xicheng Town in Youxi County； QL： 清流县温郊乡Wenjiao Town in Qingliu County； WP： 武平县万安乡Wan’an Town in Wuping County.

2)50 g风干土中的孢子数量 Spores number in 50 g air-dried soil.

2.3 丛枝菌根真菌的相似性分析

为了更直观地分析福建省野鸦椿自然分布区根围土壤中AMF的相似性，分别从多样性指标和物种相似度角度对6个样地的AMF进行Q型聚类分析和Sørensen相似性系数比较，结果分别见图1和表4。

SW： 邵武市邵武将石自然保护区Jiangshi Nature Reserve of Shaowu in Shaowu City； JOD： 建瓯市东游镇Dongyou Town in Jian’ou City； JOW： 建瓯市建瓯万木林自然保护区Wanmulin Nature Reserve of Jian’ou in Jian’ou City； YX： 尤溪县西城镇Xicheng Town in Youxi County； QL： 清流县温郊乡Wenjiao Town in Qingliu County； WP： 武平县万安乡Wan’an Town in Wuping County.图1 基于土壤中丛枝菌根真菌(AMF)多样性指标的福建省野鸦椿样地聚类图Fig. 1 Cluster diagram of plots of Euscaphis japonica (Thunb.) Kanitz in Fujian Province based on diversity indexes of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in soil

表4福建省自然分布的野鸦椿样地间丛枝菌根真菌(AMF)的Sørensen相似性系数1)

Table4Sørensensimilaritycoefficientofarbuscularmycorrhizalfungi(AMF)amongplotsofEuscaphisjaponica(Thunb.)KanitznaturallydistributedinFujianProvince1)

样地Plot不同样地间AMF的Sørensen相似性系数Sørensen similarity coefficient of AMF among different plotsSWJODJOWYXQLJOD0.48JOW0.620.52YX0.500.630.67QL0.590.690.610.71WP0.640.600.650.760.69

1)SW： 邵武市邵武将石自然保护区Jiangshi Nature Reserve of Shaowu in Shaowu City； JOD： 建瓯市东游镇Dongyou Town in Jian’ou City； JOW： 建瓯市建瓯万木林自然保护区Wanmulin Nature Reserve of Jian’ou in Jian’ou City； YX： 尤溪县西城镇Xicheng Town in Youxi County； QL： 清流县温郊乡Wenjiao Town in Qingliu County； WP： 武平县万安乡Wan’an Town in Wuping County.

由图1可见：供试6个样地在欧氏距离15处可划分为3组。其中，建瓯市东游镇(JOD)、武平县万安乡(WP)和建瓯市建瓯万木林自然保护区(JOW)样地归为1组，这3个样地AMF的Shannon-Wiener多样性指数和平均种丰度均较大；尤溪县西城镇(YX) 样地单独成组，其AMF的Shannon-Wiener多样性指数和平均种丰度居中；邵武市邵武将石自然保护区(SW)和清流县温郊乡(QL)样地归为1组，这2个样地AMF的Shannon-Wiener多样性指数和平均种丰度均较小。总体上，JOW样地与WP样地的AMF多样性最接近，与SW样地和QL样地的AMF多样性差异最大。

由表4可见：JOD样地与SW样地间AMF的Sørensen相似性系数最小，仅为0.48，即这2个样地土壤中共有的AMF种类占48%；WP样地与YX样地间AMF的Sørensen相似性系数最大，为0.76，即这2个样地土壤中共有的AMF种类占76%；WP样地与其余5个样地间AMF的Sørensen相似性系数均较大，大于或等于0.6，说明武平县万安乡野鸦椿根围土壤中的AMF种类在福建省野鸦椿自然分布区中具有代表性。

3 讨论和结论

上述研究结果表明：从福建省6个样地的野鸦椿根围土壤中共鉴定出丛枝菌根真菌(AMF)9属28种。建瓯市东游镇(JOD)、尤溪县西城镇(YX)、清流县温郊乡(QL)和武平县万安乡(WP)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF优势属均为球囊霉属，其中，JOD、YX和QL样地的野鸦椿根围土壤中的AMF优势种为大果球囊霉，而WP样地的野鸦椿根围土壤中的AMF优势种为地管孢囊霉；邵武市邵武将石自然保护区(SW)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF优势属为内养囊霉属，AMF优势种为稀有内养囊霉；建瓯市建瓯万木林自然保护区(JOW)样地的野鸦椿根围土壤中的AMF主要属(常见属)为管孢囊霉属，AMF主要种(常见种)为地表多孢囊霉。从AMF优势属(种)来看，福建省内各个野鸦椿自然分布区土壤中的AMF差异明显。

供试的JOW样地、JOD样地和SW样地间AMF的Sørensen相似性系数差异较大，其中，SW样地与JOD样地间AMF的Sørensen相似性系数最小(0.48)，说明这2个样地共有的AMF种类较少；而WP样地与YX样地间AMF的Sørensen相似性系数最大(0.76)，说明这2个样地共有的AMF种类较多。在生态系统中，AMF的数量和组成与共生植物的种类组成、分布和演替关系密切，而植被类型和植物种类也影响土壤中AMF的群落组成[25-26]。供试的SW、JOD和JOW样地基本处于同一纬度，其土壤和气候等自然条件相近，但JOW和SW样地均为近自然林分，而JOD样地为疏林地，人为破坏严重，因此，这3个样地的野鸦椿根围土壤中AMF的种类组成主要受植被类型的影响。位于福建省中部的YX样地与QL样地间AMF的Sørensen相似系数为0.71，说明这2个样地土壤中AMF有71%的共有种类，也表明这2个样地的土壤、气候、植被类型和植物种类都具有较高的相似性。而位于福建省南部的WP样地，其气候相对于供试的其余样地更温暖湿润，植被组成为南亚热带植物类群，森林生态系统的植物种类更丰富，其土壤中AMF的属数、种数、种丰度、孢子密度和Shannon-Wiener多样性指数均较高，并且与其余5个样地间AMF的Sørensen相似性系数也较高，其AMF种类具有较高的代表性。

本研究中，由于样地和土壤样本数较少、采样次数少、采样时间单一，且缺乏对不同季节野鸦椿及其伴生种土壤AMF的研究，研究结果存在一定的局限性；另外，导致野鸦椿不同自然分布区土壤中AMF的种类组成、多样性指标差异的原因尚不明确，因此，福建省野鸦椿自然分布区土壤中AMF多样性及其变化规律有待深入研究和探讨。