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细根(直径<2mm)是森林生态系统生产力的重要组成部分,尽管细根的生物量仅占植物总生物量约10%,但细根生产力占植物总生产力的30%。对于植物种类丰富的森林(如亚热带次生林),研究树种之间地下部分的相互作用以及每个树种细根对森林生态系统生产力的贡献受到细根树种识别方法的限制。因此,本研究利用trnL(UAA) (tRNA-Leu-UAA)序列测定,来回答以下两个关键的科学问题：(1)能否识别亚热带次生林中主要植物的细根种类归属；(2)在细根混合样品中,能否测定细根树种归属和所占比例。在湖南省大山冲森林公园的次生林内选择12个树种,其中3种针叶树种[柳杉(Cryptomeria japonica)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)],3种落叶阔叶树种[南酸枣(Choerospondias axillaris)、枫香(Liquidambar formosana)、白栎(Quercus fabri)]和6种常绿阔叶树种[石栎(Lithocarpus glaber)、红淡比(Adinandra hainanensis)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、毛豹皮樟(Litsea coreand)、木(Loropetalum chinense)、山矾(Symplocos bogotensis)]。分别采集树叶和细根样品,提取DNA,克隆ttrnL(UAA)片段,识别细根树种归属。分别设计2个和3个树种细根的混合样品,其中2个树种分别为枫香和南酸枣,混合比例按鲜重为1：0,1：3,1：1,3：1,0：1；3个树种为枫香、南酸枣和青冈,混合比例按鲜重为1：2：3,2：3：1,3：1：2。通过测序识别树种和预测树种比例。最后,采集林内不同树种1-3个树种丛的细根样,用分子方法分析树种组成。结果表明：(1)12个树种叶片的trnL(UAA)序列和细根的trnL(UAA)序列完全匹配,表明采集的细根样品是要研究的树种细根。同时,将12个树种细根的trnL(UAA)序列在NCBI中进行比对,发现有8个树种的拉丁名与NCBI一致。另外4各树种(石栎、青冈、白栎和毛豹皮樟)分别对应NCBI中的L. glaber、Quercus gilva、Q. serrata和C.insularimontanum,与所研究的树种拉丁名不同。但是,由于有叶片tnL(UAA)序列作为参照,可以确定这4个树种细根是所要研究的细根。因此,trnL(UAA)片段能够识别选择的12个树种细根。(2)通过PCR扩增混合样品DNA的trnL(UAA)片段,测定序列能够发现混合样品中的树种；估算的各树种细根占混合样品的比例与实际混合样品的比例相关性显著(p值均小于0.0021),其中2个树种的混合样品中,枫香的r2=0.8157,南酸枣的r2=0.8157；3个树种的混合样品中,枫香的r2=0.7012,南酸枣的r2=0.6297,青冈的r2=0.6855。可见,测定trnL(UAA序列的方法可以识别混合样品中细根的树种归属和估算每个树种在混合细根样品中所占的比例。(3)对野外采集的细根提取DNA扩增trnL(UAA)片段并测序,发现地下细根的树种数高于地上树种数,各树种地下细根所占比例与地上各树种的比例不同。说明地下细根生物多样性更加复杂。本论文第一次利用测定trnL(UAA)序列的方法研究亚热带次生林地下细根生物多样性,为揭示森林生态系统地下树种相互作用和生态功能过程提供新的途径。随着DNA测序成本下降和测定trnL(UAA)序列的方法的改善,这种分子的方法将更广泛地用于识别物种细根以及定量估算各物种组成比例。