全 文 ：第 52 卷 第 4 期
2 0 1 6 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 4
Apr．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160407
收稿日期: 2015 － 03 － 31; 修回日期: 2016 － 01 － 25。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31360131) ; 新疆自然科学基金项目(2011211B11) ; 新疆大学博士启动基金项目(BS110106) ; 绿洲
生态自治区(教育部省部共建)重点实验室开放课题项目(XJDX0206 － 2011 － 03)。
* 马媛为通讯作者。
新疆艾比湖流域胡杨幼苗根际 AM真菌多样性特征*
吕 杰1，2 吕光辉1，2 马 媛1，2
(新疆大学资源与环境科学学院 乌鲁木齐 830046; 绿洲生态重点实验室 乌鲁木齐 830046)
摘 要: 【目的】通过对胡杨林根围土壤和背景土壤的理化因子测定及数据分析，对其根围土壤中丛枝菌根真菌
( arbuscular mycorrhizal fungi，简称 AM 真菌)孢子分离与鉴定以及对其根系共生 AM 真菌进行群落构成进行分子鉴
定，分析荒漠生态系统中胡杨幼苗 AM 真菌共生状况和群落结构特点，以探讨荒漠生态系统中胡杨根际共生 AM 真
菌生态学功能及其对地上植物群落结构的影响。【方法】在新疆艾比湖国家自然湿地保护区，分别采集胡杨保护
林中 7 株胡杨幼苗根围土壤及根组织。对土样理化因子进行测试并采用 SAS 软件对数据进行统计分析。采用湿
筛法对胡杨根围土壤中 AM 真菌孢子进行分离，压片法进行孢子鉴定，并计算 AM 真菌孢子密度和不同 AM 真菌孢
子的相对多度，同时检测胡杨根系 AM 真菌侵染率及侵染结构。最后采用巢式 PCR 的方法扩增胡杨根系共生 AM
真菌核糖体 RNA 基因序列，并对序列进行测序分析，再进行 Blast 比对获得胡杨根系共生 AM 真菌的种属关系和标
准序列，采用 Mage 软件构建系统发育树。【结果】胡杨根围土壤中 Na +，Mg2 + 和 Ca2 + 浓度显著的低于背景土壤，
有机质含量高于背景土，而 K +分布均匀; 根围土壤中的氮、磷和硫含量与有机质含量为高度正相关，而钾、钙和钠
的含量与有机质含量为负相关。孢子鉴定共从 7 株胡杨幼苗根围土中分离鉴定出 AM 真菌 3 属 8 种，分别为球囊
霉属的道氏球囊霉、粘质球囊霉、网状球囊菌、黑球囊霉; 无梗囊霉属的毛氏无梗囊霉、凹坑无梗囊霉、波状无梗囊
霉; 巨孢囊霉属的红色盾巨孢囊霉。此外对与胡杨幼苗共生的 AM 真菌进行分子鉴定，共检测出 13 个新的 AM 真
菌分类单元，Genbank 登录号为: KJ209699 － KJ209711。聚类分析结果显示，从胡杨根际鉴定的 AM 真菌分为 2 个
相似性小于 93%的类群，2 个类群 AM 真菌属于 Rhizophagus 属中不同的种。【结论】与 AM 真菌共生的胡杨幼苗
可显著的降低其根围土壤中的盐离子浓度，同时可提高有机质的含量，并对氮、磷和硫营养元素具有富集效应。本
试验分子鉴定法获得 13 个 AM 真菌新的分类单元比对后属于 Rhizophagus 属 2 个不同的种，由此可知在艾比湖流
域内以胡杨为建群种的植物区系内，其根系 AM 真菌种类单一，有助于减少胡杨个体彼此之间的营养竞争作用，从
而增强胡杨群体在群落内的竞争能力，并最终影响地上植物群落的结构。
关键词: 艾比湖; 胡杨; AM 真菌; 多样性
中图分类号: Q938 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)04 － 0059 － 09
Diversity of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in the Rhizosphere of
Populus euphratica Seedlings in Ebinur Lake Basin，Xinjiang
Lü Jie1，2 Lü Guanghui1. 2 Ma Yuan1. 2
(College of Resource and Environment Sciences，Xinjiang University Urumqi 830046;
Key Laboratory of Oasis Ecology Urumqi 830046)
Abstract: 【Objective】 In this paper，the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere of Populus
euphratica seeding in the Xinjiang Ebinur Lake National Nature Wetland Reserve was investigated by spore identification
and molecular phylogeny，in order to explore AM fungi ecology function and the regulatory mechanisms to plant community
structure in desert ecosystem． 【Method】 This study was conducted in the Xinjiang Ebinur Lake National Wetland
Reserve，and the rhizosphere soil and root tissues of 7 P． euphratica seedlings were collected，respectively． The physical
and chemical properties of the soil samples were determined，and the data were analyzed using SAS software． The wet
sieving method was used to isolate the AM fungi spores from the rhizosphere soil of 7 P． euphratica seedlings and the spore
pellet method was applied to identify the AM fungi species． Spore density and relative abundance were calculated，and
AM fungi common structure and infection rate were observed． Meanwhile，the nested polymerase chain reaction was used
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to amplify rRNA gene fragments of AM fungi association with P． euphratica． Through sequence analysis and homology
analysis，the rRNA gene fragments from AM fungi were identified and the reference sequences were obtained． Following，
a phylogenetic tree was constructed with the new rRNA gene fragments and reference sequences by Mage software．
【Result】The results showed that，Na +，Mg2 + and Ca2 + concentrations in the rhizosphere soils were significantly lower
than in background soils，while the organic matter content of the rhizosphere soils was higher than that of the background，
and the K + concentration distributed evenly． In the rhizosphere soil samples，nitrogen，phosphorus and sulfur contents
were highly positively correlated with the organic matter content，while the contents of K +，Ca2 + and Na + were highly
negatively correlated with the organic matter content． Eight species belonging to 3 AM fungal genera were isolated and
identified in the rhizosphere soil of 7 P． euphratica． In these species，G． dominikii，G． viscosum，G． reticulatum，G．
melanosporum belonged to Glomus，A． morrowae，A． excavata，A． undulata to Acaulospora，and Scu． erythropa to
Scutellospora． In addition，13 new AM fungal taxa association with P． euphratica were identified and the Genbank
accession number are KJ209699 － KJ209711． After the analysis of Blast homologous alignment and phylogenetic
relationship，the AM fungal taxa in P． euphratica were divided into two groups with less than 93% similarity，and the
taxon of two AM fungal groups belong to different species of the genus Rhizophagus．【Conclusion】The P． euphratica with
AM fungi can significantly reduce salt concentrations in the rhizosphere soil，and simultaneously increase the organic
matter content，as well as the contents of nitrogen，phosphorus and sulfur． In this study，13 new AM fungal taxa
association with P． euphratica were separated into two groups belonging to one genus． From this result，in the flora with
P． euphratica as the constructive species，the AM fungi associated with constructive species have the host selectivity to
avoid nutrition competition to each other，and hence regulate the structure of the plant community in flora．
Key words: Ebinur Lake; Populus euphratica; arbuscular my corrhizal fungi; diversity
丛枝菌根真菌 ( arbuscular mycorrhizal fungi，简
称 AM 真菌)是土壤共生真菌中分布最广泛的一类
真菌，可以与绝大多数陆地植物进行共生形成菌根
(Schüler et al．，2001)。侵染宿主植物根部后可形
成地下菌丝网络，扩大了单株植物根系吸收面积和
能力，从而提高宿主植物的抗逆性和提高幼苗栽培
成活率(Hart et al．，2003)。此外地下菌丝网络将不
同的植物联系在一起，使得营养物质进行重新分配，
从而影响并调控地上植物群落结构 ( Klironomos，
2003; Liu et al．，2003)。
艾比湖流域各个生态系统中的土壤均为盐渍沙
质土壤，该流域的荒漠生态系统中，已形成多个以不
同优势 植 物为 建群种的植被群系，包 括 胡 杨
( Populus euphratiea ) 群 落、梭 梭 ( Haloxylon
ammodendron)群落、多枝柽柳( Tamavix ramosisima)
群落等植物群系(孔琼英等，2008)。
在干旱区生态系统中营养元素和水分的缺失与
非均质化分布导致土壤理化性质变化很大，而地上
植物群系格局的形成除与土壤理化因子有关外，是
否还受到地下 AM 真菌群落结构的影响尚不得而
知。目前针对胡杨根系 AM 真菌的研究较少，且仅
采用孢子鉴定法对塔里木河中游胡杨根际 AM 真菌
进行研究(Wang et al．，2010)。本研究以新疆艾比
湖流域胡杨保护林中幼苗根际 AM 真菌为研究对
象，分析胡杨幼苗根际 AM 真菌侵染情况，并利用分
子生物学的方法鉴定其根系共生 AM 真菌菌群组成
与其多样性，揭示以胡杨为建群种的植物区系内与
其根系共生 AM 真菌群落组成，为今后荒漠生态系
统中 AM 真菌对植物群落调节机制的研究提供参
考，也为胡杨幼苗栽培过程中 AM 人工菌剂的开发
提供理论基础。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
采样地点位于艾比湖国家自然湿地保护区内的
胡杨保护林(83°3454. 9″E，44°3840. 5″N)。该地
区为 典 型的 中温带大 陆 性气 候，日 照 时 数 约
2 800 h，年均温 6 ～ 8 ℃，月最高气温 28 ℃，最低气
温低于 － 17 ℃，年积温 3 000 ～ 3 500 ℃。该区域降
水稀 少，蒸 发 强 烈，常 年 多 风，每 年 风 速 大 于
17 m·s － 1的天数多达 164 天，最高瞬时风速可达
55 m·s － 1。胡杨保护林内土壤为含盐砂质土，保护
林内 还 有 梭 梭、柽 柳 ( Tamarix chinensis )、芦 苇
(Phragmites australis)、红砂(Reaumuria songarica)、
艾比湖沙拐枣 ( Calligonum ebinuricum )、猪毛菜
(Salsola collina)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、沙漠绢
蒿 ( Seriphidium santolinum )、大 白 刺 ( Nitraria
roborowskii)和露果猪毛菜( Salsola aperta)。选择间
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第 4 期 吕 杰等: 新疆艾比湖流域胡杨幼苗根际 AM 真菌多样性特征
距 50 m 以上的 7 株胡杨幼苗(保护林中部 3 株，外
围 4 株(编号为1hy － 7hy)，分别采集 7 株胡杨幼苗
根组织，根组织直径小于 0. 3 cm，根组织与根围土
壤(取样以胡杨幼苗为中心，半径为 15 cm 范围内的
土壤作为根围土，深度 5 ～ 30 cm)装入无菌聚丙烯
折角袋中，此外在保护林内随机采集 4 个点的背景
土(4 个样点介于保护林中部和外围胡杨采样带间，
编号为1 ～ 4)，4 ℃保存，运回实验室后 － 80 ℃冻存
备用。
1. 2 试剂和仪器
ZR Soil Microbe DNA KitTM(Zymo Research Cor-
poration，USA)，LA Taq DNA 聚合酶 ( TaKaRa Bio，
Dalian)，Hha I 和 Rsa I(Fermentas，USA)，pCR2. 1T
vector( invitrogen，Shanghai)，DNA 凝胶回收试剂盒
( Axygen， Hangzhou )、DNA Marker ( Takara Bio，
Dalian)、其他生化试剂均为国产分析纯。光学显微
镜( Classica，麦克奥迪 E221 )，体视显微镜 (舜宇
SZ － 6745)，PCR 扩增仪 ( Biometra，GER)，电泳仪
(北京六一)，凝胶成像仪(UVP，USA)。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 土壤样本理化因子测定和分析 供试土壤
理化性状指标测定采用常规方法进行测定 (鲁如
坤，2000)。采用 SAS 软件对土壤理化因子进行
分析。
1. 3. 2 胡杨根围土壤中 AM 真菌孢子鉴定 取
100 g自然风干土样，采用湿筛倾析—蔗糖离心法，
分离胡杨幼苗根围土壤中 AM 真菌孢子 ( Ianson
et al．，1986)。在体视镜下先观察孢子颜色、大小、
连孢菌丝、孢子果等形态特征，进行初步分类。然后
用移液枪吸取孢子置于载玻片上，加不同浮载剂进
行压片观察。根据 Schenck(1988)及国际 AM 真菌
保藏中心( INVAM) ( http: / / invam． caf． wvu． edu)的
分类描述和图片，比对文献鉴定结果对分离的孢子
进行种属鉴定。计算根围土壤中 AM 真菌孢子密度
( spore density)以每克土样中含有的孢子数表示;
相对多度 ( relative abundance，RA)指该采样点 AM
真菌某属或某种孢子数占总孢子数的比率，即RA =
(该采样点 AM 真菌某属或某种孢子数 /该采样点
AM 真菌总孢子数) × 100%。
1. 3. 3 胡杨根系 AM 真菌侵染率观察与计算 胡
杨根系内 AM 真菌侵染率按照 Berch 等(1982)方法
测定。将洗净根段用 10% 的 KOH 溶液于 92 ℃进
行脱色至透明，后用 2% 的 HCl 溶液酸化 5 min，洗
净后用 0. 05% 的酸性品红染液 92 ℃染色 20 min。
每株胡杨幼苗样本在显微镜下检查 50 个 0. 5 cm 长
的根 段，观 察 根 系 内 AM 真 菌 结 构，如 丛 枝
( vesicle)、泡囊( arbuscule)、菌丝圈( hyphal coils)和
无隔菌丝( non-septate hyphae)，同时计算 AM 真菌
在胡杨幼苗根系的浸染率(为被 AM 真菌浸染的根
系长度占所观察根系总长度的百分比)。
1. 3. 4 根组织总 DNA 的提取 7 株胡杨根组织在
0. 1%的升汞中浸泡 5 min，无菌水冲洗数次后用无
菌滤纸吸干根组织表面水分。将根组织用液氮研磨
至细粉状后，用 ZR 土壤基因组 DNA 提取试剂盒提
取胡杨根组织总 DNA，提取后电泳检测。
1. 3. 5 AM 真菌核糖体 RNA 基因序列的 PCR 巢式
扩增 利用 Krüger 等 (2012)设计的 AM 真菌核糖
体 RNA 基因序列的特异性引物组，以胡杨根组织总
DNA 为模板，对样本中 AM 真菌群落核糖体 RNA
基因序列进行扩增，该序列包含部分核糖体小亚基
基因( the small subunit，SSU) 250 bp; 转录间隔区 1
( internal transcribed spacer1，ITS1)、5. 8S rDNA、转
录间隔区 2( ITS2)(该部分 475 ～ 520 bp)和核糖体
大亚基基因( large subunit，LSU) 800 bp 的序列信
息，大小为 1，500 bp 左右。第 1 轮反应条件为:
94 ℃ 5 min; 94 ℃ 30 s，60 ℃ 30 s，72 ℃ 2 min，40
个循环; 72 ℃ 10 min; 第 2 轮反应条件为: 94 ℃
5 min; 94 ℃ 30 s，63 ℃ 30 s，72 ℃ 2 min，30 个循
环; 72 ℃ 10 min。第 1 轮扩增后，电泳检测，将
PCR 扩增产物稀释 50 倍后作为第 2 轮巢式 PCR 的
模板。每轮扩增体系为 25 μL，平行扩增 3 个重复，
混合扩增产物进行凝胶回收，以避免单次 PCR 扩增
的偏向性。
1. 3. 6 克隆文库构建 凝胶回收产物与 pCR2. 1T
vector 连接，转大肠杆菌 DH5α 感受态细胞，并进行
蓝白斑筛选。随机挑取 48 个白斑进行培养，构建胡
杨 AM 真菌核糖体 RNA 基因特征序列的克隆文库。
1. 3. 7 阳性克隆子筛选与 RFLP 分型 利用碱裂
解法提取克隆文库质粒 DNA，稀释 50 倍后作为模
板，用 T 载体通用引物 M13-47 和 M13-48 对插入片
段进行 PCR 扩增。反应条件为: 94 ℃ 5 min; 94 ℃
30 s，53 ℃ 30 s，72 ℃ 2 min，30 个循环; 72 ℃
7 min。PCR 扩增结果进行 1% 的琼脂糖凝胶电泳
检测，筛选后将阳性克隆子 PCR 产物，用限制性内
切酶 Hha I 37 ℃过夜酶切，酶切产物用 2. 5%的琼
脂糖凝胶电泳检测。Hha I 酶切检测后，用 Rsa I 进
行酶切复检，最后将不同 RFLP 条带类型所对应的
克隆子送英骏公司进行测序，所得 AM 真菌核糖体
特征序列提交至 GenBank 数据库。
1. 3. 8 系统发育分析与核酸序列收录号 根据测
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林 业 科 学 52 卷
序结果，用 Blast 搜索程序从 GenBank 公共数据库
中调出相似性较高的相关 AM 菌株的基因序列，用
CLUSTALX 进 行 多 序 列 比 对 ( Thompson et al．，
1997)，用 MEGA5. 0(Molecular Evolutionary Genetics
Analysis)软件采用邻接法(Neighbor-Joining)进行聚
类分析及系统进化树构建(Saitou et al．，1987)。
2 结果与分析
2. 1 艾比湖胡杨保护林土壤理化因子测定和分析
土壤理化因子测定结果如表 1 所示，对土壤理
化因子采用 SAS 软件进行相关性及差异性分析。
结果表明，土壤中的氮、磷和硫含量跟有机质含量为
高度的正相关，而钾、钙和钠的含量与有机质含量为
负相关(表 2)。
刘东伟等(2009)研究表明，艾比湖干涸湖底可
溶性盐的阳离子主要是 Na +，Mg2 +和 Ca2 +。从艾比
湖胡杨保护林背景土和根围土理化因子分析可知，
背景土和根围土之间表征土壤盐浓度的 Na +，Mg2 +
和 Ca2 +浓度存在显著性差异，此外背景土和根围土
中的有机质含量也存在差异，说明胡杨保护林中不
同样点的盐浓度存在局部差异，而背景土中 K + 浓
度分布较为均匀。
通过对背景土和根围土理化因子的差异性分
析可知，胡杨根围土中盐离子浓度显著的低于背
景土的盐浓度，这是由于胡杨的生长对水分的提
升作用，可能对其根围土中的盐离子具有慢化的
背离根系的拒盐作用。另一方面胡杨根围土中有
机质、全氮、全磷和全硫的含量也高于背景土，这
可能是植物凋落物被根围微生物分解所导致
( Standing et al．，2003)。
表 1 艾比湖流域胡杨背景土和根围土土壤理化性状指标
Tab. 1 Soil properties indices of P． euphratica background and rhizosphere soil in Ebinur Lake Basin
样品编号
Sample
No．
有机质
Organic matter /
( g·kg － 1 )
全 N
Total N /
( g·kg － 1 )
全 P
Total P /
( g·kg － 1 )
全 S
Total S /
( g·kg － 1 )
全 K
Total K /
(mg·kg － 1 )
全 Ca
Total Ca /
(mg·kg － 1 )
全 Na
Total Na /
(mg·kg － 1 )
全 Mg
Total Mg /
(mg·kg － 1 )
1 0. 80 0. 19 0. 40 1. 81 19. 70 26. 11 39. 90 20. 60
2 8. 18 0. 80 0. 49 6. 17 17. 30 17. 62 14. 10 20. 30
3 2. 19 0. 28 0. 46 0. 47 17. 70 25. 72 12. 90 14. 90
4 2. 59 0. 33 0. 43 1. 98 17. 70 17. 27 36. 80 19. 50
1 hy 22. 14 1. 80 0. 72 69. 36 17. 10 9. 09 12. 00 8. 60
2 hy 23. 94 1. 92 0. 72 74. 26 8. 80 8. 20 6. 30 3. 90
3 hy 5. 99 0. 67 0. 63 22. 27 17. 60 14. 99 11. 00 10. 20
4 hy 7. 18 0. 65 0. 51 59. 81 14. 20 22. 48 8. 50 10. 30
5 hy 2. 39 0. 28 0. 35 16. 84 21. 40 14. 37 15. 30 11. 00
6 hy 3. 99 0. 45 0. 47 1. 98 14. 30 17. 79 17. 80 13. 80
7 hy 8. 18 0. 80 0. 49 6. 17 17. 30 17. 62 14. 10 20. 30
表 2 艾比湖流域胡杨背景土和根围土土壤理化性状指标相关性分析
Tab. 2 Correlation analysis of soil properties indices of P． euphratica background and
rhizosphere soil in Ebinur Lake Basin
N P S K Ca Na Mg
背景土 Background soil 0. 999 1 0. 868 4 0. 921 4 － 0. 679 8 － 0. 675 3 － 0. 611 5 0. 255 3
根围土 Rhizosphere soil 0. 997 7 0. 867 5 0. 818 1 － 0. 585 8 － 0. 770 8 － 0. 622 2 － 0. 595 2
2. 2 胡杨幼苗根围土壤中 AM 真菌群落组成
试验共从艾比湖流域胡杨保护林中的 7 株胡杨
幼苗根围土中分离出 AM 真菌 3 属 8 种(图 1)，其
中球 囊 霉 属 ( Glomus ) 4 种: 道 氏 球 囊 霉 ( G．
dominikii)、粘质球囊霉 ( G． viscosum)、网状球囊菌
(G． reticulatum)、黑球囊霉 (G． melanosporum); 无
梗囊霉属 ( Acaulospora) 3 种: 毛氏无梗囊霉 ( A．
morrowae)、凹坑无梗囊霉 ( A． excavata)、波状无梗
囊霉(A． undulata); 巨孢囊霉属(Scutellospora)1 种:
红色盾巨孢囊霉(Scu． erythropa)。
7 株胡杨幼苗根围土中 AM 真菌孢子平均为 35
个·g － 1，各种 AM 真菌孢子相对多度为表 3 所示。
其中球囊霉属 AM 真菌孢子占到 50%，无梗囊霉属
为 44%，该 2 属 AM 真菌为胡杨幼苗根围土中主要
AM 真菌种类。
此外胡杨根系 AM 真菌侵染结构如表 4 所示，丛
枝、泡囊、菌丝圈和无隔菌丝结构均存在，其中无隔菌
丝所占比例最多，AM 真菌侵染率经计算为 90. 5%，
这表明 AM 真菌对胡杨根系具有很高的侵染率，并且
在其在幼苗期就已达到较高的侵染率。
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第 4 期 吕 杰等: 新疆艾比湖流域胡杨幼苗根际 AM 真菌多样性特征
图 1 AM 真菌孢子形态( × 400)
Fig． 1 Photos of AM fungal spore( × 400)
A:道氏球囊霉 G． dominikii; B:粘质球囊霉 G． viscosum; C:网状球囊菌 G． reticulatum; D:黑球囊霉 G．
melanosporum;E:毛氏无梗囊霉 A． morrowae;F:凹坑无梗囊霉 A． excavata;G:波状无柄囊霉 A． undulata;H:红色
盾巨孢囊霉 Scu． erythropa．
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林 业 科 学 52 卷
表 3 胡杨保护林内胡杨幼苗根围土中各种 AM 真菌孢子相对多度
Tab. 3 The relative abundance of AM fungal in P． euphratica rhizosphere soil
AM 真菌种类
AM fungal species
道氏球囊霉
G． dominikii
粘质球囊霉
G． viscosum
网状球囊菌
G． reticulatum
黑球囊霉
G． melanosporum
相对多度 Relative abundance 26. 24% 4. 96% 4. 26% 14. 18%
AM 真菌种类
AM fungal species
毛氏无梗囊霉
A． morrowae
凹坑无梗囊霉
A． excavata
波状无梗囊霉
A． undulata
红色盾巨孢囊霉
Scu． erythropa
相对多度 Relative abundance 4. 96% 28. 37% 11. 35% 5. 67%
表 4 AM 真菌结构和侵染率
Tab. 4 AM fungi common structure and infection rate
物种
Species
无隔菌丝
Non-septate hyphae
泡囊
Arbuscule
丛枝
Vesicle
菌丝圈
Hyphal coils
侵染率
Infection rate
胡杨 P． euphratica + + + + + + + + 90. 5%
2. 3 AM 真菌核糖体 RNA 基因特征序列的
RFLP 分析
采用 T 载体上通用引物对胡杨根际 AM 真菌核
糖体 RNA 特征序列的克隆文库进行 PCR 筛选，共
有 2 个假阳性。对克隆文库进行 RFLP 分析，将
PCR 产物用限制性内切酶 Hha I 酶切，但部分 PCR
产物并不能被酶切。随后将未被 Hha I 酶切的 PCR
产物用 Rsa I 酶切，2 次限制性内切酶检测共检测出
13 个不同的 RFLP 带型。
2. 4 同源性分析
将不同 RFLP 条带类型所对应的克隆子送英骏
公司进行测序，所得 AM 真菌核糖体 RNA 基因特征
序列提交至 GenBank 数据库，得 13 个新的 AM 真菌
分 类 单 元，Genbank 登 录 号 为: KJ209699 －
KJ209711。将 获 得 的 AM 核 糖 体 特 征 序 列 在
Genbank 中进行 Blast 同源性比对，下载相似性最高
或相关的序列信息作为标准菌株，胡杨根际 AM 真
菌核糖体序列同源分析结果如表 5 所示。
表 5 艾比湖流域胡杨根际共生 AM 真菌核糖体 RNA 基因特征序列分析结果
Tab. 5 Phylogenetic affiliations of AMF SSU-ITS-LSU fragments from P． euphratica in Ebinur Lake Basin
菌株编号
Strain No．
基因登录号
Accession number
总计克隆数
Number of total clones
最相似菌株 Closet identified relative
(基因登录号 Accession number)
相似性
Similarity(% )
HY － 1 KJ209699 2 Rhizophagus irregularis(FR750193) 96%
HY － 2 KJ209700 4 Rhizophagus irregularis(FR750198) 98%
HY － 5 KJ209701 2 Rhizophagus irregularis(FR750198) 98%
HY － 9 KJ209702 3 Rhizophagus irregularis(FR750196) 96%
HY － 11 KJ209703 3 Rhizophagus irregularis(FR750198) 98%
HY － 14 KJ209704 4 Rhizophagus irregularis(FR750200) 96%
HY － 18 KJ209705 4 Rhizophagus irregularis(FR750200) 96%
HY － 20 KJ209706 3 Uncultured Rhizophagus(HE775335) 99%
HY － 21 KJ209707 4 Uncultured Rhizophagus(HE775335) 98%
HY － 23 KJ209708 3 Rhizophagus irregularis(FR750200) 96%
HY － 30 KJ209709 4 Rhizophagus irregularis(FR750200) 96%
HY － 36 KJ209710 7 Rhizophagus irregularis(FR750192) 95%
HY － 40 KJ209711 3 Rhizophagus irregularis(FR750196) 96%
2. 5 系统发育分析
根据 AM 真菌核糖体 RNA 基因特征序列测序
结果，用 Blast 搜索程序从 GenBank 公共数据库中调
出相似性最高的序列信息，并用 MEGA5. 0 软件构
建系统进化树，如图 2 所示。经过聚类分析和 Blast
同源比对可以得到，HY－ 20，HY－ 21与 HY － 40，
HY－ 9，HY － 1 相似性均小于 93% ( Yang et al．，
2013)，因此推测利用分子生态学方法从胡杨根际
分离获得的 AM 真菌分为 2 个类群。2 个类群 AM
真菌都属于 Rhizophagus 属，其中 1 个类群均为 R．
irregularis，另 1 个 类 群 为 非 培 养 研 究 获 得 的
Rhizophagus 的 AM 真菌。
46
第 4 期 吕 杰等: 新疆艾比湖流域胡杨幼苗根际 AM 真菌多样性特征
图 2 新疆艾比湖流域胡杨林根际 AM 真菌核糖体 RNA 特征序列系统发育树
Fig 2 Phylogenetic tree based on AMF SSU-ITS-LSU fragment from P． euphratica in Ebinur Lake Basin
3 讨论
3. 1 AM 真菌与胡杨幼菌共生对其根围土壤理化
因子的影响
本研究鉴定确有 AM 真菌与胡杨共生，已有研
究证明 AM 真菌与植物共生后形成的根外菌丝具有
水力提升作用(Hart et al．，2003)，而荒漠区胡杨为
了维持其正常生长对地下水具有普遍的提升作用
(木巴热克·阿尤普等，2012; 郝兴明等，2009)，胡
杨幼苗根系 AM 真菌形成的菌丝对于水力提升具有
辅助作用有待进一步研究。
胡杨幼苗根围土中有机质、全氮、全磷和全硫的
含量高于背景土，而相关性分析表明土壤中的氮、磷
和硫含量跟有机质含量为高度的正相关。以往的研
究对这一结果的产生有 2 种解释: 一是由于植物凋
落物被根围微生物分解所导致; 二是荒漠植物能对
土壤中的氮、磷、钾等营养物质进行富集，在其冠下
形成营养富集区，根围土中营养物质浓度高于背景
土壤(Shlesinger et al．，1998)。而本试验胡杨幼苗
由于冠幅太小，其根下凋落物难以固定，因而凋落物
的微生物降解作用就很小。此外有研究表明，AM
真菌与植物根系共生之后可以改变营养物质在植物
群落间的分配及营养物质的利用效率。AM 真菌可
以显著提高宿主植物对磷的利用效率。除此之外，
AM 真菌的存在也可以显著降低土壤中磷的流失，
当有 AM 真菌存在时土壤中速效磷的淋洗显著低于
没有 AM 真菌存在的土壤(Van et al．，2010)。由于
胡杨是深根系植物，为了更好的采集胡杨根组织，试
验选择的是幼龄胡杨植株。幼龄胡杨根系并不是很
发达，根量主要集中在 80 ～ 100 cm 的土层中(杨丽
等，2006)，而试验所采集的土壤为根围 5 ～ 30 cm
表层土，因此可以推断胡杨根系共生的 AM 真菌对
于营养物质的汇集可能具有一定的作用。
在艾比湖流域土壤理化因子是植被群落分布格
局形成的主要原因，其表现在土壤类型、结构、盐分、
养分以及局部水分条件的改变所引起的植物建群种
和优势种的变化(钱亦兵等，2003)。可见与胡杨共
生的 AM 真菌可以通过根外菌丝形成的网络改变养
分在物种间的分配率，以这种方式影响不同物种在
群落内的竞争能力，并最终影响以胡杨为建群种的
植物群落的形成。
3. 2 胡杨幼苗根围土壤 AM 真菌的孢子鉴定
本研究利用孢子鉴定的方法从艾比湖胡杨幼苗
根围土壤中鉴定出 AM 真菌共 3 属 8 种，为球囊霉
属 4 种，无梗囊霉属 3 种，盾巨孢囊霉属 1 种。而王
幼珊等(2010)采用孢子鉴定法对塔里木河中游和
昌吉老龙河下游采集胡杨根围土壤中 AM 真菌进行
研究，结果显示 AM 真菌优势种为缩球囊霉(Glomus
56
林 业 科 学 52 卷
constrictum)、大果球囊霉(G． macrocarpum)、沙荒球
囊霉(G． deserticola)、透光球囊霉(G． diaphanum)和
象牙白球囊霉(G． eburneum)，该结果与本研究艾比
湖胡杨幼苗根围土中 AM 真菌有明显的差异。此外
杨玉海等(2012)以塔里木河下游处于干旱胁迫下
的天然胡杨幼苗为研究对象，采用分子方法对其根
际共生 AM 真菌 25S rDNA D1 /D2 区序列进行分
析，试验鉴定出与塔河下游胡杨幼苗共生的 AM 真
菌为 Glomus mosseae。而本研究通过比对所得与胡
杨幼苗共生的 AM 真菌为 Rhizophagus 属的 2 个不
同种，与杨玉海等(2012)研究结果不同。从以往研
究结果对比得出，在不同研究地点与胡杨共生的
AM 种类会因为土壤理化因子的不同而有显著的
差异。
本研究利用孢子鉴定的方法与利用分子鉴定的
方法得出的 AM 真菌种类结果截然不同。推测原因
可能是在胡杨保护林中还存在其他植物种类，经调
查有梭梭、柽柳、芦苇、红砂、艾比湖沙拐枣、猪毛菜、
骆驼刺、沙漠绢蒿、大白刺和露果猪毛菜，可能是由
于这些植物的外生菌丝产生的孢子。黄土高原人工
柠条林根围土壤中的高丰度 AM 真菌孢子却未与柠
条根系共生( Liu et al．，2009)。据此推测采用孢子
鉴定法会高估共生 AM 真菌种类。因此，笔者认为
今后在研究 AM 真菌多样性时，也应该对分离的单
孢子进行分子鉴定，借此校正 AM 真菌孢子鉴定方
法的缺陷。
3. 3 胡杨幼苗根际发生 AM 真菌的分子鉴定
本实验鉴定的与胡杨幼苗共生的 Rhizophagus
属中多个种的 AM 真菌原属 Glomus 属，采用分子鉴
定的方法将多个 AM 真菌的种从 Glomus 分类进入
Rhizophagus(Schüler et al．，2010)。本研究从艾比
湖流域胡杨幼苗根际中鉴定 Rhizophagus irregularis
就原属于 Glomus。Rhizophagus irregularis DAOM －
197198 菌株于 2013 年完成全基因组测序，该菌株
基因组中缺少离体生长所必须的基因，但包含了辅
助植物进行营养吸收和代谢过程的基因 ( Tisserant
et al．，2013)。该种 AM 真菌与艾比湖流域盐渍沙
质土上生长的胡杨幼苗共生后，可以协助胡杨幼苗
进行营养物质的吸收，这对提高胡杨适应逆境胁迫
非常有益。在艾比湖流域的胡杨保护林中的胡杨幼
苗根际只鉴定出 1 个属的 AM 真菌，同种 AM 真菌
形成的地下菌丝网络不会发生拮抗作用，可使胡杨
株间的营养竞争趋于缓和，保证了在该植物区系内
胡杨成为优势物种，从而形成以胡杨为建群种的植
物区系。
4 结论
1) 土壤样品理化因子的测定分析结果得出，背
景土和根围土之间 Na +，Mg2 +和 Ca2 +浓度存在显著
性差异，而 K +浓度差异不显著，此外胡杨根围土中
有机质、全氮、全磷和全硫的含量也高于背景土。相
关性分析表明，土壤中的氮、磷和硫含量跟有机质含
量为高度的正相关，而钾、钙和钠的含量与有机质含
量为负相关。
2) 本研究利用孢子鉴定的方法从艾比湖胡杨
幼苗根围土壤中鉴定出 AM 真菌 3 属 8 种，为球囊
霉属 4 种，无梗囊霉属 3 种，盾巨孢囊霉属 1 种。胡
杨幼苗根围土中 AM 真菌孢子平均为 35 个·g － 1，其
中球囊霉属 AM 真菌孢子占到 50%，无梗囊霉属为
44%，该 2 属 AM 真菌为胡杨幼苗根围土中主要 AM
真菌种类。胡杨根系 AM 真菌侵染结构检测结果表
明，丛枝、泡囊、菌丝圈和无隔菌丝结构均有存在，其
中无 隔 菌 丝 所 占 比 例 最 多，AM 真 菌 侵 染 率
为 90. 5%。
3) 利用分子生态学方法从胡杨根际分离获得
的 AM 真菌通过比对分析分为 2 个类群，2 个类群
AM 真菌均属于 Rhizophagus 属，其中 1 个类群为 R．
irregularis，另 1 个 类 群 为 非 培 养 研 究 获 得 的
Rhizophagus 的 AM 真菌。
本研究揭示了艾比湖流域胡杨保护林内胡杨幼
苗根际共生 AM 真菌的种类，并与以往研究结果进
行比较，比较结果得出 AM 真菌种类会随着植物生
长环境的不同而有很大的差异。此外研究揭示了艾
比湖流域内以胡杨为建群种的植物区系内，其根系
AM 真菌种类单一，以保证建群种植物之间营养竞
争趋于缓和，再次证明 AM 真菌具有调节地上植物
群落的生态学功能。那么该区系内其它植物 AM 真
菌共生情况，以及其他地区以胡杨为建群种的植物
区系中与胡杨共生的 AM 真菌是否有同样的结果等
一系列问题都有待于深入研究。
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(责任编辑 王艳娜)
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