论文部分内容阅读
本论文分为两部分,即青藏高原高寒草甸土壤原生动物多样性及其对放牧的响应和植菌昆虫Euops属卷叶象甲微生物组研究: 1.青藏高原高寒草甸土壤原生动物多样性及其对放牧的响应 近年来,青藏高原上分布最为广泛的高寒草甸生态系统受到全球气候变化和放牧干扰的双重影响,出现了严重的退化现象。而土壤生物作为土壤生态系统的重要组成部分,常作为评价土壤质量和土壤扰动的指标。其中土壤原生动物参与构成土壤食物链,捕食微生物,在土壤物质循环中起着重要的作用。本文针对青藏高寒草甸土壤严重退化的问题,分析不同放牧处理条件下高寒草甸土壤原生动物群落组成、数量变化和多样性,探索利用原生动物作为高寒草甸土壤质量指示生物的潜力。主要取得以下重要成果: (1)通过传统的镜检法和18S rDNA序列比对,我们在青藏高寒草甸土壤中共发现了13种土壤原生动物,其中包括2个鞭毛虫种(主要为波豆虫属(Bodo))、9个纤毛虫种(包括肾形虫属(Colpoda)2种、尖毛虫属(Oxytricha)3种、腹毛类纤毛虫(Oxytrichidae)3种、长颈虫属(Dileptus)1种)、2个变形虫种(囊变形虫属(Saccamoeba)1种和棘毛阿米巴虫属(Acanthamoeba)1种)。青藏高寒草甸土壤原生动物群落中,鞭毛虫种群数量最多(454-2303cell/g·soil),变形虫次之(85-260cell/g·soil),纤毛虫的数量最少(1-20cell/g·soil)。 (2)研究发现,不同放牧方式和强度显著影响高寒草甸土壤原生动物数量。随着放牧压力的增强,土壤原生动物密度总体呈现下降趋势,重牧区相比冬季放牧区,下降了79%-80.1%。RDA分析结果显示土壤原生动物密度与土壤含水量、有机碳、总氮和微生物量碳存在显著关系(P<0.05)。 (3)季节动态观察结果显示土壤原生动物群落中纤毛虫种群构成在重度放牧压力下发生显著的变化,其种群主要由体型较小的纤毛虫构成,而体型较少的纤毛虫种类和数量较少,因此可以通过检测体型较大纤毛虫数量变化来用于指示放牧对高寒草甸的影响。 2.植菌昆虫Euops属卷叶象甲微生物组研究 经过数千万年的适应性进化和自然选择,植菌昆虫和真菌形成了互利共生关系,昆虫为真菌提供了生长环境,促进共生真菌生长,并保护苗圃免受杂菌和病原菌浸染。而真菌为昆虫生长提供必需营养和促进幼虫发育。Attelabinae亚科的卷叶象甲中,Euops属的卷象被发现具有培育真菌的行为。我们前期研究显示Euops chinensis与共生真菌Penicillium herquei两者互利共生,其中Pherquei为卷叶象甲幼虫发育提供了化学保护。然而是否其它共生微生物参与,以及共生真菌在卷叶象甲世代以怎样方式传播仍然未得而知。本研究对其卷叶象甲成虫、不同发育阶段的叶苞以及宿主虎杖空白叶片和虎杖周围土壤的微生物群落进行了高通量测序分析,希望通过研究明确以Euops属卷叶象甲/共生真菌为核心的微生态群落中的其他关键物种的组成、功能及相互作用,探究其协同进化。结果如下: 对E.chinensis卷叶象甲成虫(母代和刚孵化)、叶苞、虎杖空白叶片和土壤,共十八份样本中微生物群落进行高通量分析,共获得真菌991个OTU,208个属,细菌922个OTU,253个属。在细菌群落方面,叶苞中细菌组成与雌性卷叶象甲有显著地不同,其中Rickettsia和Serratia在雌性卷叶象甲、不同发育阶段叶苞和空白叶片样品中较为丰富。在真菌群落方面,雌性卷叶象甲和叶苞中真菌组成与环境土壤和空白叶片显著地不同,前者主要由P.herquei构成。而昆虫致病菌Paecilomyces在空白叶片中较为丰富,但在叶苞中含量的较少,这表明了P.herquei能够调节叶苞中的微生物群落来保证其幼虫的顺利发育成熟。有意思的是我们在新孵化出的卷叶象甲成虫体内检测到了P.herquei的存在,由此可以推测共生真菌在卷叶象甲世代中垂直传播,即新孵化雌虫从叶苞中获得共生真菌孢子。因此P.herquei对于卷叶象甲完成生活史有着极其重要作用,为其提供了营养和化学保护方面的支持。