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护根植物螺旋金合欢丰富目标物种——水桉属植物的外生菌根群落组成

花匠小妙招
2025-05-19 19:37

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引言

位于南回归线附近，地处南太平洋的新喀里多尼亚 (New Caledonia) 群岛分布着世界上最丰富的热带森林资源，同时也是全球生物多样性的热点研究地区。与温带生态系统相比，热带生态系统的相关研究较少，而对于新喀里多尼亚生态系统的了解也是非常有限的。此外，人类活动 (丛林火灾、镍矿开采和城市化) 是新喀里多尼亚生态系统面临的主要威胁因素。因此，利用树木进行矿区恢复的相关研究十分重要。其中，特有树种螺旋金合欢 (Acacia spirorbis) 和山铁木麻黄 (Casuarina collina) 能够在极端的土壤条件下迅速生长。但这两个树种在大多数原始矿山的生态系统中并不是天然存在的，也不能使本地原始的特有物种进行自然恢复。最新研究发现，在新喀里多尼亚生态系统中的外生菌根 (Ectomycorrhizal, ECM) 共生对于恢复矿山生态系统具有重要意义。

来自法国蒙彼利埃大学的科研人员在 Diversity 期刊发表了文章，以水桉属植物作为研究对象，探讨护根植物螺旋金合欢丰富目标物种——水桉属植物的外生菌根群落组成，这对于恢复矿山生态系统具有重要的科学意义。

研究过程与结果

研究地点位于新喀里多尼亚科尼安博地块的一处镍矿 (位于南纬 21°00′20–21″，东经 164°50′17–19″，海拔 851m)。实验种植园于 2015 年 5 月建立，包含 2003 年前螺旋金合欢种植园的遗址。种植园以分散的 12 年生树木形式而存在，并被多种玛基群落植被包围，且反复出现特有的灌木物种水桉属植物。因此，作者将玛基群落划分为三个区域，并在区域中对目标物种——水桉属植物进行采样，从而评估 ECM 真菌多样性 (图1)。作者使用经过消毒的种子在苗圃中进行种植。为描述种植时的原始 ECM 真菌群落，作者在每个地块随机选择 3 棵水桉属植物幼树的根尖，对每株植物取样 15 个 ECM 根尖进行 DNA 分析。通过 R 软件计算物种丰富度、香农多样性指数和辛普森多样性指数，并评估各组之间的 ECM 真菌多样性。

图1. 新喀里多尼亚科尼安博地块上的种植园及其周边地区。

作者从全部取样的根尖中，获得了 312 个 ECM ITS DNA 序列。这些序列被合并到 97 个 ECM 操作分类单元中，这些操作分类单元则被分成 11 个真菌谱系。作者在移植时发现，26 个操作分类单元分属于 7 个家系；14 个操作分类单元分属于 4 个家系；5 个操作分类单元分属于 4 个家系。在移植后的 13 个月，与水桉属植物相关的操作分类单元数量为 21 个 (增加 4 倍) ，并且在螺旋金合欢和水桉属植物之间共享的操作分类单元数量从 1 个增加到 5 个。在移植后 13 个月，在水桉属植物上观察到 4 个新谱系，依次为牛肝菌属、硬皮马勃科、红菇目、多孔菌科 (图2)。随着时间推移螺旋金合欢和水桉属植物的 ECM 操作分类单元发生了变化，2016 年分别出现了 17 个和 19 个独特的操作分类单元。此外，在种植一年后，螺旋金合欢和水桉属植物之间共享的 ECM 操作分类单元数量也从 1 个增加到 5 个。

图2. 种植一年后，在连续距离护根树 (螺旋金合欢 = AS) 和目标植物 (水桉属植物 = TC) 1、2、3 和 10m 中发现外生菌根谱系。数据根据谱系的真实丰度 (A) 和相对丰度 (B) 表示。

研究总结

研究目的为重建新喀里多尼亚的植物多样性，并使多样性得到可持续发展。研究结果表明，随着多样性的增加，观察到目标物种——水桉属植物真菌群落组成的变化，特别是与红菇目、牛肝菌属和硬皮马勃科相关的操作分类单元的出现，以及蜡壳耳属的减少。作者还观察到螺旋金合欢和水桉属植物之间有更多的共有操作分类单元。螺旋金合欢的存在为邻近区域的水桉属植物 ECM 真菌群落的多样化和适应性提供了必要条件。研究表明，螺旋金合欢可作为矿山生态恢复中的候选护根树之一。