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亚福莱特拟地花菌的组成有什么特点?其中又如何影响微生物群落?

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文丨大白有话讲

编辑丨大白有话讲

前言

亚福莱特拟地花菌作为一种重要的真菌类群其组成具有一定的特点,在过去的研究中亚福莱特拟地花菌被发现具有较高的多样性,其菌丝体和子实体的结构也呈现出丰富多样的形态,此外可以产生多种生物活性物质对土壤环境有着重要的影响。

在土壤微生物群落中亚福莱特拟地花菌也扮演着重要角色,对土壤的养分循环和生态系统的稳定性具有重要的贡献,亚福莱特拟地花菌还能影响土壤微生物群落的组成和结构进而影响土壤生态系统的功能和稳定性。

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亚福莱特拟地花菌

松外生菌根真菌亚福莱特拟地花菌具有较高的营养价值和生态价值,其菌塘土壤微生物对亚福莱特拟地花菌具有重要的影响,本研究对亚福莱特拟地花菌菌塘土壤以及其周围非菌塘土壤群落组成进行分析探究影响亚福莱特拟地花菌的主要菌群。

研究结果表明,亚福莱特拟地花菌菌塘土壤中真菌和细菌α多样性指数存在差异,菌塘土壤中细菌优势菌纲是伞菌纲在相关性分析中,乳牛肝菌属和地花菌属与亚福莱特拟地花菌菌塘土壤样品具有较高相关性。

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而鹅膏菌属、红菇属与非菌塘土壤样品具有较高的相关性,在差异类群分析中得到35不同分类水平的真菌和28个不同分类水平的细菌指示类群,结果表明根瘤菌属、乳牛肝菌属和芽单胞菌属可能是亚福莱特拟地花菌潜在属水平的促生菌。

亚福莱特拟地花菌属于担子菌门、伞菌纲、红菇目、地花菌科、广义地花菌属、广义地花菌属真菌广泛分布在北温带的森林中,亚福莱特拟地花菌俗称黄虎掌常见于云南中部到北部菌物市场。

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其菌体肥厚、味道鲜美是当地人们广泛接受和喜爱的菌根食用菌,广义的花菌属真菌与大多数的森林大型真菌一样其研究多聚焦于地上部分,具有子实体的物种多样性以及地花子实体的提取物。

根据记录目前地花菌属共有43条记录其中有多数是外生菌根菌,与多种松科植物形成共生关系如冷杉属、云杉属、松属,有研究表明广义地花菌有很高的药用价值,从中提取出的化合物具有抗氧化活性、抗肿瘤、抑制细菌和降低胆固醇的作用。

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随着DNA高通量测序技术的发展人们对土壤微生物群落多样性进行了广泛而细致的研究,根际是植物根部邻近的土壤区域是许多微生物栖息的场所,根际微生物影响植物的生长例如根瘤菌与豆科植物共生极大地提高了作物的产量。

大型菌根食用菌的地下菌丝宿主根系及周围的腐质土壤结合形成的团状结构通常称为菌塘,关于菌塘土壤微生物组成的报道还很少,研究表明寄主植物年龄和土壤微生物群落的组成是影响牛肝菌,菌丝生长频率和菌丝量的重要生物因素。

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部分学者对华丽牛肝菌、西藏黄绿卷毛菇以及3种块菌黑孢块菌土壤微生物群落组成进行了探究,但对于亚福莱特拟地花菌菌塘土壤微生物群落组成的相关研究还未见报道,本实验样品采自云南松混交林中。

选取亚福莱特拟地花菌的菌塘土壤以及同样立地条件非菌塘土壤为对照进行高通量测序,对亚福莱特拟地花菌菌塘土壤生物群落进行了研究,探讨影响地花菌的子实体形成的微生物因素。

真菌多样性分析

实验土壤采自该地区处于南端有矿藏丰富的矿带年平均气温13.1℃,年均降雨量572.7mm属于高原季风气候冬季长但不寒夏季短暂但无酷暑,年温差小、日温差大采样地点为印盒山位于黑惠江合江处东侧是该地优势树种。

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对原始序列进行质量初筛后按照信息进行文库和样本划分并去除序列,并用软件进行双端序列拼接、引物切除去除冗余设置使用序列的最小出现频次,再用模块去噪与聚类分析并获得特征序列并去除质体与非细菌借助数据库进行注释最后等量抽样标准化。

本实验一共获得真菌和细菌使用对拼接序列进行质控,对于实验组和对照组进行α多样性分析表明实验组的真菌的和多样性指数大于对照组,其中实验组的真菌指数显著大于对照组,和对照组的土壤真菌和细菌的组成差异进行分析。

结果显示地花菌菌塘与非菌塘土壤样品相互分离,即实验组与对照组的真菌和细菌群落结构存在差异,其中PCo1解释了20.63%的真菌和28.81%的细菌的差异性,PCo2解释了15.11%的真菌和14.95%的细菌差异性。

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群落组成分析

对于各个分类水平上土壤真菌的物种组成进行统计分析,亚福莱特拟地花菌菌塘土壤和非菌塘土壤样品真菌的各个分类水平上的相对丰度有差异,为了筛选土壤中高丰度真菌类群相对丰度大于2%的类群被筛选出来用于后续分析。

土壤中的高丰度菌物门为子囊菌门、担子菌门、毛霉门、被孢霉门、罗兹菌门、壶菌门、球囊菌门和油壶菌门,土壤的优势真菌纲依次为伞菌纲、双担菌纲和散囊菌纲,进一步分析土壤中的高丰度真菌目水平的类群。

亚福莱特拟地花菌和对照非菌塘对照土壤样品高丰度真菌目为红菇目、革菌目、双担菌目、伞菌目、散囊菌目、阿太菌目和牛肝菌目,真菌高丰度科水平的类群为革菌科、双担菌科、地花菌科、曲霉科、红菇科、角孢革菌科和鹅膏菌科。

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对于各个分类水平上土壤细菌的物种组成进行统计分析,土壤中的高丰度细菌门水平的类群包括变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、、浮霉菌门、疣微和热脱硫杆菌门,为了筛选土壤中高丰度细菌纲、科、目水平类群相对丰度2%的类群被筛选并用于后续分析。

实验组和对照组中优势菌纲为α变形菌纲和放线菌纲,土壤中实验组和对照组中高丰度的目水平的类群为土壤红杆菌目、粘球菌目、根瘤菌目、红螺菌目、芽单胞菌目、芽孢杆菌目和分枝杆菌目。

实验组和对照组中高丰度的真菌科水平的类群为、芽单胞菌科、伯克霍尔德氏菌科、、慢生根瘤菌科、分枝杆菌科和高温单孢菌科,按照属水平将真菌丰度排序绘制前10组的共线性关系图,分别为红菇属、乳牛肝菌属、棉革菌属以及未注释组和其他组。

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其中地花菌属和乳牛肝菌属与非菌塘对照土壤样品相关性较高,而鹅膏菌属、红菇属与非菌塘对照土壤样品具有较高的相关性,同样的方法将细菌按照属的水平排序绘制前10组共线性关系。

分别为厌氧黏细菌属、慢生根瘤菌属、分支杆菌属、鞘脂单胞菌属、以及未注释组和其他组,其中与亚福莱特拟地花菌菌塘土壤样品相关性较高的细菌类群是慢生根瘤菌属,与对照组非菌塘土壤样品相关性较高的。

厌氧黏细菌属和进一步进行线性判别分析寻找地花菌塘土壤和非菌塘对照土壤样品的真菌和细菌的差异类群,在LEfSe分析中选取的丰度大于0.005的类群,共获得35不同分类水平的真菌指示类群。

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实验结果

本研究采用了高通量扩增子测序技术,对亚福莱特拟地花菌菌塘及其周边非菌塘土壤真菌和细菌多样性进行了检测,研究发现亚福莱特拟地花菌菌塘土壤的α多样性高于非菌塘土壤,二者在真菌和细菌的结构、群落组成方面存在明显差异。

并且分析与实验组和对照组存在共线性关系的类群并对指示性类群进行了分析,上述研究为探究适合生长亚福莱特拟地花菌的土壤条件提供了相关证据,明确土壤中部分真菌和细菌对亚福莱特拟地花菌的影响。

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本实验中的真菌α多样性明显小于细菌可能是由于土壤中本身细菌含量多,另外也可能因为地花菌与云南松根系形成菌根,在有限的资源里限制了其他真菌的生长亚福莱特拟地花菌菌塘土壤的α多样性高于非菌塘土壤。

这与研究结果一致,菌根真菌与树木形成共生关系改变了菌塘群落结构从而加快土壤微生物的碳源代谢提高了微生物群落的多样性指数,本次检测到的相对丰度较高的真菌门依次为担子菌门、担子菌门真菌具有降解复杂木质纤维素的能力,因此在许多森林土壤微生物组成的研究中处于优势地位。

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子囊菌对于环境压力有较好的抵御能力,经过调查发现亚福莱特拟地花菌的寄主是云南松作为建群针叶树种其外生菌根菌的类群十分丰富,包括红菇属、乳牛肝菌属、丛枝菌属、鹅膏菌属和棉革菌属等多种菌根真菌本研究再次验证了这一观点。

在本研究选取的土壤中真菌丰度排名前几名的属是地花菌属、鹅膏菌属、双子担子菌属、青霉属、红菇属、乳牛肝菌属和棉革菌属,这几种真菌可能是地花菌潜在的促生菌,其中棉革菌属是很常见的占据主导地位的菌根真菌常与云南松形成菌根。

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另外两个属芽单胞菌属和鞘脂单胞菌属能够促进植物对氮的代谢转化,另外在目水平上红菇目真菌是丰度最大的类群,原因可能是云南松幼苗喜好光照水分充足且土壤养分充足的地方,该环境条件有利于形成直接接触型或者短距离探索型的菌根如红菇类真菌。

该类真菌较容易与松形成菌根共线性关系分析显示鹅膏菌属与非菌塘土壤相关性更大,原因可能是鹅膏菌属与拟地花菌属占据相同的生态位,地花菌率先与云南松形成菌根占据了鹅膏菌真菌的养分来源从而抑制鹅膏菌菌丝的产生。

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在细菌丰度分析中厌氧黏细菌属、慢生根瘤菌属、分支杆菌属、鞘脂单胞菌属和占比较多,这与研究结果类似慢生根瘤菌属是典型的固氮细菌而雷兰属是反硝化细菌,二者均存在于亚福莱特拟地花菌菌塘土壤样品中。

综合以上分析尤其是共线性分析与指示性物种的分析以及之前的研究结果,推测慢生根瘤菌属、乳牛肝菌属、芽单胞菌属可能是亚福莱特拟地花菌潜在属水平的促生菌,这可能为探究拟地花菌的生长环境以及地花菌属珍稀物种的种质资源保护提供理论基础。

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笔者观点

笔者认为研究亚福莱特拟地花菌的组成特点和对微生物群落的影响对于深入了解土壤生态系统的复杂性至关重要,随着环境问题的日益突出保护土壤生态环境和提高土壤健康成为当务之急,通过深入研究亚福莱特拟地花菌的生态功能可以为改善土壤质量、提高土壤肥力、减少土壤退化等方面提供科学依据。

此外了解亚福莱特拟地花菌与其他微生物的相互关系有助于优化土壤生态系统的管理措施,实现可持续的土地利用和生态环境保护,因此对亚福莱特拟地花菌及其在土壤微生物群落中的作用进行深入研究具有重要的理论和实践价值。

参考文献

[1]邓晓娟,闫兴富,刘建利.土壤细菌的种群组成和群落结构.生态学报,2018.

[2]李正鹏,尚耘,向丽.蓝孔地花菌多糖的体外抗氧化活性.食品工业科技,2014.

[3]满孝武,于健,员瑗.地中毛白杨土壤及根系真菌群落结构研究.菌物学报,2022.

[4]王芳.土壤真菌多样性研究进展.菌物研究,2014.

[5]谢雪丹,刘培贵.松幼苗棉革菌属菌根真菌的物种多样性.菌物研究,2011.

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