全 文 ：DOI: 10.13344/j.microbiol.china.160238
内蒙古大青山灌木铁线莲根围丛枝菌根真菌群落特征
刘敏 1 峥嵘 2 白淑兰 1∗
(1. 内蒙古农业大学林学院 内蒙古 呼和浩特 010019)
(2. 内蒙古师范大学生命科学与技术学院 内蒙古 呼和浩特 010022)

摘 要：【目的】灌木铁线莲(Clematis fruticosa)是内蒙古大青山干旱阳坡极端环境中分布的
重要护土灌木，研究灌木铁线莲根围丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)群落
组成，对保护内蒙古大青山干旱生态系统具有重要意义。【方法】利用湿筛倾析-蔗糖离心
法分离 AMF 孢子，根系经曲利苯蓝染色后测定菌根侵染率，运用 Illumina MiSeq 测序和
AMV4.5NF/AMDGR引物评估 AMF群落组成。【结果】水磨村孢子密度显著高于白石头沟，
上坡孢子密度显著高于下坡。菌根侵染率和丛枝丰度在不同采样点及坡位间无显著差异。
Illumina MiSeq测序共得到 76个 AMF OTUs，AMF群落在不同采样点及坡位均存在显著差
异(PERMANOVA；F=1.627，P=0.022；F=1.931，P=0.010)。冗余分析(Redundancy analysis，
RDA)和Mantel test结果表明土壤速效磷、速效氮、有机质、植被盖度和植物多样性显著影
响 AMF群落(P<0.05)，速效磷(Mantel test；r=0.5380，P=0.0001)对 AMF群落的影响尤为显
著，植被盖度(r=0.4182，P=0.0001)对 AMF群落的影响大于植物多样性(r=0.3733，P=0.0001)；
土壤速效磷(r=0.4184，P=0.0001)是影响孢子密度的主导因子，而有机质(r=0.4032，P=0.0001)
是影响菌根侵染率的主导因子。【结论】不同采样点及坡位 AMF群落组成存在显著差异，
与土壤及植被因子有关。本研究结果为从 AMF角度进一步探索灌木铁线莲在干旱环境中的
生存机制奠定科学依据。
关键词：内蒙古大青山，灌木铁线莲，AMF群落，Illumina MiSeq测序
Research on the arbuscular mycorrhizal fungal community
in the rhizosphere of Clematis fruticosa in the Daqingshan
Mountains, Inner Mongolia
LIU Min1 ZHENG Rong2 BAI Shu-Lan1*
(1. College of Forestry, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, Inner Mongolia 010019, China)
(2. College of Life Science and Technology, Inner Mongolia Normal University, Hohhot, Inner Mongolia
Foundation item: National Natural Science Foundation of China (No. 31360125); Graduate Students Research
Innovation Fund of Inner Mongolia (No. B201510129032Z)
*Corresponding author: E-mail: Baishulan2004@163.com
Received: March 24, 2016; Accepted: July 11, 2016; Published online (www.cnki.net): September 07, 2016
基金项目：国家自然科学基金项目(No. 31360125)；内蒙古自治区研究生科研创新基金(No. B201510129032Z)
∗通讯作者：E-mail：Baishulan2004@163.com
收稿日期：2016-03-24；接受日期：2016-07-11；优先数字出版日期(www.cnki.net)：2016-09-07

网络出版时间：2016-09-07 14:52:38
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1996.Q.20160907.1452.001.html
010022, China)
Abstract: [Objective] Clematis fruticosa is an important soil retaining shrub and widely grows in
extreme environments in arid sunny slopes of the Daqingshan Mountains, Inner Mongolia. It is
important to research community compositions of arbusucular mycorrhizal fungi (AMF) in the
rhizosphere of C. fruticosa because they could help protect the arid ecosystems of the Daqingshan
Mountains, Inner Mongolia. [Methods] Rhizosphere soil and roots of C. fruticosa were collected
at Shuimocun, Xiaojinggou and Baishitougou. AMF spores were isolated by wet sieving and
decanting procedure and centrifugation using sucrose. Fine roots were stained with trypan-blue
and then colonization rate was detected, and AMF community composition was assessed by
Illumina Miseq sequencing combined with AMV4.5NF/AMDGR primers. [Results] Spore density
of Shuimocun was significantly higher than Baishitougou; upper slope was significantly higher
than lower slope. There were no significant differences in colonization rate and arbuscule richness
at different sampling sites and slope positions. A total of 76 AMF OTUs were detected in all soil
samples by Illumina MiSeq sequencing. AMF community composition was significant different at
different sampling sites and slope positions (PERMANOVA; F=1.627, P=0.022; F=1.931,
P=0.010). Redundancy analysis and Mantel test showed that available P, available N, soil organic
matter, plant coverage and plant diversity strongly influenced AMF community, and available P was
the driving factor to influence AMF community composition (Mantel test; r=0.5380, P=0.0001). The
effect of plant coverage (r=0.4182, P=0.0001) on AMF community was stronger than plant diversity
(r=0.3733, P=0.0001). Available P (r=0.4184, P=0.0001) was the driving factor to influence spore
density, while soil organic matter (r=0.4032, P=0.0001) was the driving factor to influence
colonization rate. [Conclusion] AMF community composition was significantly different at
different sampling sites and slope positions, and it had great relationships with soil and plant
factors. This study would provide important scientific basis from AMF to further discuss survival
mechanism of C. fruticosa in arid environments.
Keywords: Daqingshan Mountains of Inner Mongolia, Clematis fruticosa, AMF community,
Illumina MiSeq sequencing
丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)可与地球上大多数植物形成共生关
系，能促进植物对水分和养分吸收，增加植物根系导水率和气体交换，改变土壤结构，增强
渗透调节物质及抗氧化剂活性等[1-5]。因此，其在脆弱生态系统的保护及重建中发挥着重要
作用，被认为是提高退化生态系统植物成活率的有效方法之一[6-7]。生物和非生物因素都会
影响 AMF 群落。不同植物会偏向于选择特定的 AMF[8]，寄主植物的不同生长阶段(如出苗
期、开花期和衰老期)也会影响 AMF群落组成[9]。即使同一寄主植物，在不同生境，由于土
壤和气候等因素的差别，AMF 群落组成也会有所差别。研究证实，土壤养分、温度和光照
均会影响 AMF群落特征[10-12]，当土壤养分含量较高、温度和光照较低时，植物-真菌之间的
共生关系就会逐渐减弱从而导致 AMF群落发生变化[13]。此外，海拔也是影响 AMF群落的
重要因素，彭岳林和蔡晓布[14]发现在藏北高寒草原区，海拔对 AMF群落的影响显著大于土
壤 pH、速效磷和有机质。
灌木铁线莲(Clematis fruticosa)广泛分布于内蒙古大青山岩石裸露的干旱阳坡，是非常重
要的护土灌木。当前针对灌木铁线莲的研究多集中在引种栽培、适应性、种子生物学特性、
对水分胁迫的响应，以及铁线莲属的形态演化、亲缘关系、花器官发生发育等方面[15-18]，却
无人关注其根围的 AMF 群落。灌木铁线莲能够生长在极度干旱、贫瘠的环境中，AMF 在
其生长发育过程中必然发挥着重要作用。因此，研究灌木铁线莲根围 AMF群落及影响因素
有助于进一步探讨 AMF群落与灌木铁线莲生态和功能间的相互作用。
1 材料与方法
1.1 研究区域与采样点概况
本研究选择位于呼和浩特段的内蒙古大青山作为研究区域。该区属典型的温带大陆性气
候，年平均气温 3−5 °C，无霜期 100−130 d，年平均降雨量 320−450 mm，年平均蒸发量 1 800−2
300 mm。采样点设置在处于自然状态下的区域，分别为水磨村(40º58′55′′N，111º51′34′′E)、
小井沟(40º58′25′′N，111º50′44′′E)和白石头沟(40º47′37′′N，111º26′47′′E)，目的是消除人类活
动对土壤、植被及 AMF 群落的影响。采样点常见植物是灌木铁线莲、柄扁桃(Prunus
mongolica)、黄刺玫(Rosa xanthina)、西伯利亚杏(Prunus sibirica)、刺叶柄棘豆(Oxytropis
aciphylla)、草木樨状黄芪(Astragalus melilotoide)、蒿属(Artemisia)植物和禾本科(Gramineae)
植物。
1.2 主要试剂和仪器
E.Z.N.A.®土壤 DNA提取试剂盒，美国 OMEGA公司；Qubit2.0® DNA检测试剂盒，美
国 Life Technologies公司；Taq DNA聚合酶，天根生化科技(北京)有限公司；化学试剂，国
药集团化学试剂有限公司；SanPrep柱式 DNA胶回收试剂盒、合成引物、Illumina MiSeq测
序，生工生物工程(上海)股份有限公司。HHS型恒温水浴锅，上海博迅医疗生物仪器股份有
限公司；XTL-3000体视镜、XSP-2C显微镜，苏州欧卡精密光学仪器有限公司；5810R型台
式高速离心机、Mastercycler® nexus X2 PCR仪，德国 Eppendorf公司；FP640火焰光度计、
KD8全自动凯氏定氮仪，上海仪电分析仪器有限公司。
1.3 采样方法
所有样本均采集于 2014年 8月。每个采样点的上坡(海拔为 1 515 m)、中坡(海拔为 1 410
m)和下坡(海拔为 1 305 m)分别随机设置 3个 3 m×3 m样方，调查样方中植被盖度及植物群
落组成，Shannon-Wiener 指数(H′)表示植物多样性，计算公式为：H′=−ΣPi×lnPi，Pi=Ni/N，
Ni为物种 i的个体数，N为群落中所有物种个体数之和。在每个样方中取灌木铁线莲根围(深
0−20 cm)土壤 500 g左右，将相同坡位样方的土壤样本混合均匀，先将 20 g左右土壤装在铝
盒中，用于测定土壤含水量；剩余土壤一部分过 2 mm筛后风干，用于土壤理化性质分析和
分离 AMF孢子，另一部分贮存在−20 °C，用于分子鉴定。将同一坡位样方的根系样本混合
均匀后，用蒸馏水冲洗，放在装有 FAA固定液(5 mL甲醛，5 mL醋酸和 90 mL 70%乙醇)
的玻璃瓶中，4 °C保存，用于测定菌根根系侵染率。
1.4 土壤理化性质测定方法
为了尽可能减少实验误差，所有土壤样本均进行 3次测定。利用电位法、烘干法、重铬
酸钾氧化法、氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法、凯氏定氮法、0.5 mol/L碳酸氢钠浸提-钼锑抗比
色法和碱解扩散法分别测定土壤 pH、含水量、有机质、全磷、全氮、速效磷和速效氮[19]。
1.5 丛枝菌根真菌真菌孢子分离和根侵染率测定
取 10 g风干土壤，采用湿筛倾析-蔗糖离心法[20]分离 AMF孢子，置于培养皿内的蒸馏
水中，在体视镜下观察，并记录 AMF孢子数目。
将采集的幼嫩根系剪成长度为 1 cm左右根段，10% KOH溶液浸泡并在 90 °C水浴锅加
热 1 h，碱性 H2O2溶液(10 mL 30% H2O2，3 mL NH4OH，加蒸馏水至 600 mL)软化 20 min，
1% HCl酸化 3 min，0.05%曲利苯蓝(Trypan-blue)乳酸甘油溶液浸泡并在 90 °C水浴锅加热 3
h，最后在乳酸甘油溶液中脱色 48 h。将脱色后的根段置于载玻片上在显微镜下观察，利用
十字交叉法[21]测定 AMF菌根侵染率和丛枝丰度。
1.6 土壤 DNA提取、PCR扩增和测序
取 0.2 g土壤，按照E.Z.N.A.®土壤DNA提取试剂盒的说明进行操作。对得到的土壤DNA
进行琼脂糖电泳检测，查看土壤 DNA的完整性和浓度。利用 Qubit2.0® DNA检测试剂盒对
土壤 DNA精确定量，以确定后续 PCR反应加入的 DNA量。利用 Illumina MiSeq测序检测
AMF 群落组成，引物为 AMV4.5NF (5′-AAGCTCGTAGTTGAATTTCG-3′)和 AMDGR
(3′-CCCAACTATCCCTATTAATCAT-5′)[22]，其扩增片段大小约为 300 bp，满足 Illumina MiSeq
测序对片段长度的要求。为适合 Illumina 平台，需要加入 Illumina 平台 Adapter；为保证多
个样本同时测序，需要在引物中添加 7 bp的 Barcode序列。采用 Two-step PCR进行 PCR扩
增，反应体系为 50 μL，包括 10 ng DNA模板(第一次 PCR)或者是 20 ng PCR产物(第二次
PCR)、5 μL 10×Buffer、0.5 μL dNTP (10 mmol/L each)、0.5 μL Taq DNA聚合酶(5 U/μL)、0.5
μL引物(50 μmol/L，前后引物各 0.5 μL)，最后用 ddH2O补充到 50 μL。反应程序为：95 °C 5
min；95 °C 15 s，55 °C 15 s，72 °C 30 s，25个循环；72 °C 10 min。PCR产物用 1.5%琼脂
糖凝胶电泳分离，按照 SanPrep柱式 DNA胶回收试剂盒的操作说明回收 PCR产物。回收产
物用 Qubit2.0® DNA检测试剂盒测定浓度，根据测得的浓度，将所有样本按照 1:1比例进行
混合，混合后充分振荡，进行 Illumina MiSeq测序。
1.7 测序结果分析
MiSeq测序得到的是双端序列数据，首先根据双端测序 Reads之间的 Overlap关系，将
成对 Reads拼接成一条序列，同时对 Reads质量和拼接效果进行质量控制过滤，根据序列首
尾两端的 Barcode序列和引物序列区分样本得到有效序列，并校正序列方向。数据过滤包括：
(1) 去掉短片段序列；(2) 去掉含有错误 Barcode序列和引物的序列；(3) 去掉融合后 Reads
质量控制得分在 20以下的序列。拼接和质量控制使用的软件分别为 FLASH 1.2.3和 Prinseq
0.20.4。按序列间距离对序列进行归类，基于 CROP 方法 [23]以 97%相似性划分 OTUs
(Operational taxonomic units)。OTUs序列首先使用 BLAST软件在GenBank数据库进行比对，
排除非 AMF (Glomeromycota) OTUs。在MaarjAM数据库中再次比对 OTUs序列，进一步确
认 AMF OTUs分类学信息，得到的 OTUs序列提交到 NCBI中，登录号为 KX131012−KX1
31087。
1.8 统计处理
利用Mothur软件(1.30.1)计算Chao1丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson
多样性指数。统计分析前，将百分比数据(根系侵染率、丛枝丰度、土壤含水量和植被盖度)
进行反正弦平方根处理，其它数据(孢子密度、AMF多样性和丰富度指数、土壤全磷、速效
磷、全氮、速效氮、pH 和植物多样性)进行自然对数转换。利用 Canoco 软件(4.5)中的冗余
分析(Redundancy analysis，RDA)及 PCORD软件(5.0)中的Mantel test分析 AMF群落组成与
土壤、植被因子间的关系。利用 SPSS 软件(20.0)对数据进行单因素方差分析，LSD 检验不
同样点及坡位间数据差异显著性。
2 结果与分析
2.1 土壤及植被因子分析
不同采样点及坡位土壤理化性质和植被参数见表 1。白石头沟全磷含量显著高于小井
沟，速效氮含量显著高于水磨村，小井沟和白石头沟土壤含水量和植被盖度显著高于水磨村，
白石头沟植物多样性显著高于水磨村和小井沟，pH、有机质、全氮和速效磷在采样点间无
显著差异；下坡全磷含量显著高于上坡和中坡，下坡速效磷和速效氮含量显著高于上坡，中
坡和下坡植被盖度显著高于上坡，植物多样性在上坡、中坡和下坡均存在显著差异，土壤
pH、有机质、全氮和含水量在坡位间无显著差异。
注：数据为均值±标准误；同一行数据后不同字母表示在 P=0.05水平上差异显著；a、b表示不同采样点间的差异
显著性，c、d、e表示不同坡位间的差异显著性.
Note: Dates are means ± SE; dates with different letters in the same row indicate significant difference at P=0.05; a and b
indicate significant difference at different sampling sites; c, d and e indicate significant difference at different slope
positions.
2.2 丛枝菌根真菌孢子密度和根系菌根侵染率
菌根侵染率和丛枝丰度在不同样点及坡位间均无显著差异(图 1)。水磨村孢子密度最高，
显著高于白石头沟；上坡孢子密度最高，显著高于下坡。

图 1 不同采样点及坡位 AMF孢子密度和侵染率
Figure 1 Spore density and colonization rate of AMF at different sampling sites and slope positions
注：a、b表示不同采样点间的差异显著性，c、d表示不同坡位间的差异显著性(P=0.05)；误差棒代表标准误.
Note: a and b indicate significant difference at different sampling sites, c and d indicate significant difference at different
slope positions (P=0.05); Error bars indicate standard errors.
2.3 所有土壤样本中丛枝菌根真菌构成
利用 Illumina MiSeq测序和AMV4.5NF/AMDGR引物在所有土壤样品中共得到AMF序
表 1 不同采样点及坡位壤理化性质和植被参数
Table 1 Soil chemo-physical properties and plant factors from different sampling sites and slope positions
因子
Factors
采样点 Sampling sites 坡位 Slope positions
水磨村
Shuimocun
小井沟
Xiaojinggou
白石头沟
Baishitougou
上坡
Upper slope
中坡
Middle slope
下坡
Lower slope
pH 7.09±0.15a 7.00±0.05a 7.29±0.21a 7.15±0.14c 7.10±0.44c 7.14±0.18c
有机质
Organic matter/(g/kg)
29.67±4.28a 32.58±1.54a 28.55±4.67a 28.25±4.55c 29.65±3.78c 32.91±1.82c
全氮 Total N/(g/kg) 2.94±0.66a 2.21±0.83a 3.06±0.25a 2.32±0.99c 2.66±0.15c 3.23±0.43c
全磷 Total P/(g/kg) 1.12±0.15ab 0.82±0.13b 1.35±0.34a 0.92±0.10d 1.08±0.34d 1.30±0.37c
速效磷
Available P/(mg/kg)
4.41±0.42a 5.03±0.14a 5.19±0.47a 4.37±0.44d 4.91±0.13cd 5.34±0.49c
速效氮
Available N/(mg/kg)
156.26±32.26
b
171.97±36.63
ab
184.10±28.67
a
149.26±37.63
d
171.34±37.63
cd
191.72±29.79
c
含水量
Water content/(%)
8.23±0.29b 11.13±0.75a 11.13±0.57a 9.72±1.53c 10.23±1.82c 10.53±1.80c
植被盖度
Plant coverage/(%)
62.20±10.70b 73.33±7.64a 76.67±5.77a 61.67±10.41d 72.20±6.96c 76.67±9.34c
植物多样性
Shannon-Wiener index
1.66±0.29b 1.68±0.34b 1.86±0.34a 1.18±0.07e 1.74±0.10d 2.29±0.08c
列 83 883条，占总序列的 64.40%。序列长度均大于 200 bp，平均长度为 235.68 bp (不包括
Barcode 序列和引物序列 )。所有序列被划分为 76 个 OTUs，属于 Glomus、
Uncultured-Glomeromycota、Diversispora、 Scutellospora、Funneliformis、Rhizophagus、
Ambispora、Paraglomus和 Archaeospora。其中 Glomus OTUs数目最多，占总数的 53.95%；
其次是Uncultured-Glomeromycota，占总数的 18.42%；第三为Diversispora，占总数的 13.16%；
Scutellospora、Funneliformis、Rhizophagus、Archaeospora、Ambispora和 Paraglomus所占比
例较少。
2.4 物种累积曲线及物种稀疏曲线
随样本数量的不断增加，物种累积曲线基本上达到平缓期(图 2A)，说明测序的样本数
量是充足的；从物种稀疏曲线看，当序列数目达到 40 000时，稀疏曲线基本上达到平缓期(图
2B)，说明本研究检测到的 AMF群落结果基本可以反映采样区 AMF群落的真实情况。

图 2 所有土壤样本 AMF物种累积曲线(A)及稀疏曲线(B)
Figure 2 Specie accumulation curve (A) and rarefaction curve (B) of AMF in all soil samples
2.5 丛枝菌根真菌丰富度和多样性指数
表 2为不同采样点及坡位的 AMF丰富度和多样性指数。水磨村 OTUs数目显著高于小
井沟和白石头沟，Chao1 丰富度指数和 Shannon-Wiener 多样性指数在水磨村显著高于白石
头沟，水磨村和小井沟的 Simpson 多样性指数显著高于白石头沟；上坡 OTUs 数目、
Shannon-Wiener多样性指数和 Simpson多样性指数显著高于中坡和下坡，Chao1丰富度指数
在上坡和中坡显著高于下坡。
注：数据为均值±标准误；同一行数据后不同字母表示在 P=0.05水平上差异显著；a、b表示不同采样点间的差异
显著性，c、d表示不同坡位间的差异显著性.
Note: Dates are means ± SE; dates with different letters in the same row indicate significant difference at P=0.05; a and b
indicate significant difference at different sampling sites; c and d indicate significant difference at different slope
表 2 不同采样点及坡位 AMF丰富度和多样性
Table 2 Richness and diversity of AMF at different sampling sites and slope positions
指数
Indexes
采样点 Sampling sites 坡位 Slope positions
水磨村
Shuimocun
小井沟
Xiaojinggou
白石头沟
Baishitougou
上坡
Upper slope
中坡
Middle slope
下坡
Lower slope
OTUs 数目
Observed OTUs
40.67±4.97a 36.67±5.34b 35.67±4.67b 49.67±3.76c 31.00±11.93d 30.33±9.95d
Chao1指数 Chao1 index 75.30±0.40a 72.00±1.19ab 53.23±7.47b 71.25±3.74c 68.20±5.67c 61.07±11.22d
Shannon-Wiener指数
Shannon-Wiener index
2.86±0.06a 2.36±0.35ab 2.24±0.58b 2.99±0.04c 2.39±0.47d 2.17±0.94d
Simpson指数
Simpson index
0.88±0.03a 0.87±0.03a 0.79±0.11b 0.92±0.01c 0.82±0.02d 0.78±0.11d
positions.
2.6 丛枝菌根真菌群落组成
图3表示不同采样点及坡位的AMF群落组成。从样点看，Glomus为优势属，Scutellospora
只分布在水磨村和小井沟，Paraglomus只分布在水磨村和白石头沟，Archaeospora只分布在
白石头沟。从坡位看，Glomus 为优势属，Paraglomus 只分布在上坡和中坡，Archaeospora
只分布在下坡。图 4 为所有土壤样本 AMF群落组成相似度树状图，G3、G5 和 G6 群落组
成相似度较高，G1、G2、G4和 G7群落组成相似度较高，G8和 G9与其它样本 AMF群落
组成的相似度较低。PERMANOVA 分析结果表明在不同采样点及坡位间的 AMF 群落均存
在显著差异(F=1.627，P=0.022；F=1.931，P=0.010)。

图 3 不同采样点及坡位 AMF群落
Figure 3 AMF community at different sampling sites and slope positions

图 4 土壤中所有样本 AMF群落组成相似度树状图
Figure 4 Dendrogram of AMF community compoaition at OTUs level in all soil samples
注：G1−G9表示所有土壤样本；水磨村：G1、G2、G3；小井沟：G4、G5、G6；白石头沟：G7、G8、G9；上坡：
G1、G4、G7；中坡：G2、G5、G8；下坡：G3、G6、G9.
Note: G1−G9 indicate all soil samples; Shuimocun: G1, G2, G3; Xiaojinggou: G4, G5, G6; Baishitougou: G7, G8, G9;
Upper slope: G1, G4, G7; Middle slope: G2, G5, G8; Lower slope: G3, G6, G9.
2.7 丛枝菌根真菌群落与土壤、植被因子的关系
图 5为 AMF群落与土壤、植被因子之间关系的 RDA 分析图。结果发现，速效磷、速
效氮、土壤有机质、植被盖度和植物多样性均显著影响 AMF群落(P<0.05)，速效磷对 AMF
群落的影响尤为显著，植被盖度对 AMF群落的影响大于植物多样性，Mantel test也得到相
同结果(表 3)。此外，土壤有机质、速效磷和植被盖度显著影响孢子密度，土壤 pH、有机质
和含水量显著影响菌根侵染率(表 3)。


图 5 AMF群落与土壤、植被因子之间关系 RDA分析图
Figure 5 RDA showed the relationship between AMF community, soil and plant factors
注：AP：速效磷；PC：植被盖度；PS: 植物 Shannon-Wiener多样性指数；TN：全氮；AN：速效氮；SOC：土壤
有机质；pH：pH值；WC：含水量；TP：全磷.
Note: AP: Available P; PC: Plant coverage; PS: Shannon-Wiener index of plant; TN: Total N; AN: Available N; SOC: Soil
organic matter; pH: Soil pH; WC: Water content; TP: Total P.

表 3 Mantel test分析 AMF群落、孢子密度和菌根侵染率与土壤和植被因子之间的关系
Table 3 Relationships of AMF community, spore density and colonization rate with soil and plant factors
by Mantel test
因子
Factors
AMF群落
AMF community
孢子密度
Spore density
菌根侵染率
Colonization rate
Mantel r P value Mantel r P value Mantel r P value
pH −0.1455 0.0520 −0.0002 0.7127 0.2871 0.0002
有机质 Organic matter/(g/kg) 0.3543 0.0001 0.3204 0.0001 0.4032 0.0001
全氮 Total N/(g/kg) 0.1327 0.0646 −0.0234 0.0506 −0.0632 0.0980
全磷 Total P/(g/kg) −0.0891 0.0611 0.0004 0.5647 0.0513 0.1908
速效磷 Available P/(mg/kg) 0.5380 0.0001 0.4184 0.0001 0.1487 0.0545
速效氮 Available N/(mg/kg) 0.4521 0.0001 0.1501 0.0502 0.0521 0.1226
含水量 Water content/(%) −0.0376 0.2856 0.0031 0.4823 0.2660 0.0003
植被盖度 Plant coverage/(%) 0.4182 0.0001 0.2954 0.0002 0.1238 0.0713
植物多样性 Shannon-Wiener index 0.3733 0.0001 0.1448 0.0571 0.1021 0.0891
3 讨论
本文利用 Illumina MiSeq测序研究了内蒙古大青山干旱阳坡灌木铁线莲根围 AMF群落
组成。尽管使用特异性引物，仍检测到一些不属于 AMF的序列。从 9个土壤样本中共获得
83 883条 AMF序列，明显高于使用相同引物时 454焦磷酸测序技术得到的序列数[10,24]，可
能与 Illumina MiSeq测序具有较高的通量和测序深度、产生较低的错配序列有关。此外，利
用 Illumina MiSeq测序研究 AMF群落最大的挑战是其测序片段长度较短。本研究中，利用
Illumina MiSeq测序和 AMV4.5NF/AMDGR引物检测到的序列长度(最短为 200 bp，平均长
度 236 bp，不包括 Barcode序列和引物序列)几乎与 454焦磷酸测序获得的序列长度相等(最
短为 200 bp，平均长度为 236 bp，包括 Barcode序列和引物序列)[24]。所以，Illumina测序结
合 AMV4.5NF/AMDGR引物可以很好的评估 AMF群落组成。
本研究发现，水磨村和上坡 OTUs数目、Chao1丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指
数和 Simpson多样性指数都较高，可能与土壤因子有很大关系。寄主植物与 AMF之间形成
的是一种互惠共生关系，植物为 AMF 提供碳水化合物，AMF 会促进植物对水分和养分的
吸收。当土壤中养分含量较低时，寄主植物会更加依赖 AMF帮助其从土壤中吸收更多的养
分来满足生长需求，经过长期的共同发展，会改变 AMF群落组成。此外，不同采样点和坡
位优势属均为 Glomus，与其它半干旱干旱地区的研究结果是一致的[6,25-26]，可能与 Glomus
具有极广的分布范围、能够适应不同环境条件有关[27]。
RDA和Mantel test结果表明，影响 AMF群落组成的首要因子是土壤速效磷，这与很多
地区的研究结果是一致的[10-11,28]，可能原因是土壤中速效磷的含量会影响植物对 AMF依赖
性，当土壤中速效磷含量较高时，植物不需要过多的依赖 AMF就能够获得满足自身生长需
求的磷，从而会逐渐降低对 AMF 的依赖性，影响 AMF 群落组成。速效氮也是影响 AMF
群落的重要因子，Xiang等[11]和 Camenzind等[29]的研究发现速效氮会显著影响 AMF群落，
而 Geel 等[24]则发现速效氮对 AMF 群落的影响不大，出现不同结果的原因可能与研究地区
土壤中速效氮含量有关。此外，植被盖度对 AMF群落组成的影响大于植物多样性，这与 Liu
等[30]的研究结果是一致的，他们指出植被盖度的增加会显著降低 AMF多样性。这些结果表
明，在今后研究中，应当定量分析非生物和生物因素对 AMF群落的影响。Mantel test结果
指出土壤速效磷是影响孢子密度的主导因子，有机质是影响菌根侵染率的主导因子，此外，
土壤含水量也会显著影响菌根侵染率，这可能与 AMF在干旱环境中侵染率会增加有关[31]。
本文首次研究了内蒙古大青山干旱阳坡灌木铁线莲根围 AMF群落组成，发现在不同采
样点及坡位 AMF群落组成存在显著差异，与土壤及植被因子有很大关系。在今后研究中，
应当定量的分析非生物和生物因素对 AMF群落的影响。本研究结果为进一步探索 AMF对
灌木铁线莲在干旱环境中生存发挥的作用，选择合适的 AMF进行内蒙古大青山灌木铁线莲
的保护及恢复奠定科学的理论基础。
参 考 文 献
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