新疆高寒草地3种植物根际土壤真菌群落结构及功能多样性

doi:10.11686/cyxb2025089

摘要/Abstract

摘要：

为探究高寒草地植物根际土壤真菌群落结构和生态功能，利用高通量测序技术分析新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州高寒草地3种植物蒲公英、早熟禾和野胡萝卜根际土壤真菌群落结构差异，并分析其与土壤理化因子间的关系。结果显示，不同植物间真菌群落α多样性无明显差异，但相似性分析（ANOSIM）组间差异检验表明，早熟禾与另两种植物真菌群落结构差异显著。优势菌门包括子囊菌门、担子菌门和被孢霉门；优势菌属为古根菌属、湿伞属、寡囊盘菌属和柄孢壳属。LefSe分析表明，柄孢壳属、湿伞属和古根菌属分别是蒲公英、早熟禾和野胡萝卜的差异标志物。FUNGuild功能预测表明，各样品真菌营养模式以腐生型占主导（相对丰度为27.1%~28.6%），而未定义腐生真菌是最优势功能菌群（相对丰度为18.5%~24.9%）。土壤有机质、碱解氮、速效磷和全氮是影响真菌多样性的关键因子。由此可见，新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州高寒草地根际土壤真菌群落结构具有植物种类特异性，研究结果可为解析植物-微生物互作机制及退化草地可持续管理策略的制定提供科学依据。

关键词: 高寒草地, 根际土壤真菌, 高通量测序, 功能预测, 植物-微生物互作

Abstract:

This research investigated the rhizosphere fungal community structure and ecological functions among alpine grassland plant species （Taraxacum mongolicum， Poa annua and Daucus carota） in the alpine grassland of Kizilsu Kirgiz Autonomous Prefecture， Xinjiang， using high-throughput sequencing technology. Correlations between soil physicochemical properties and fungal community structure were also analyzed. No significant differences in fungal alpha diversity were found among plant species. However， an analysis of similarities （ANOSIM） test indicated that the fungal community structure of P. annua was significantly different from that of the other two plant species. The dominant fungal phyla were identified as Ascomycota， Basidiomycota， and Mortierellomycota， while the predominant genera included Archaeorhizomyces， Hygrocybe， Thelebolus， and Podospora. LefSe analysis identified Podospora， Hygrocybe， and Archaeorhizomyces as biomarkers significantly associated with T. mongolicum， P. annua， and D. carota， respectively. FUNGuild functional annotation revealed that nutritional modes of fungi across all samples were predominantly saprotrophic （27.1%-28.6%）， with undefined saprotroph fungi being the most dominant functional group （18.5%-24.9%）. Soil organic matter， alkali-hydrolyzable nitrogen， available phosphorus， and total nitrogen were identified as key determinants influencing fungal diversity. In conclusion， the structure and composition of rhizosphere fungal communities in the alpine grassland of Kizilsu Kirgiz Autonomous Prefecture was specific to plant species. These results provide a scientific basis for analyzing the mechanism of plant-microbe interactions and formulating sustainable management strategies for degraded grassland.

Key words: alpine grasslands, rhizosphere soil fungi, high-throughput sequencing, function prediction, plant-microbe interactions

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图/表 12

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样品名称Sample name	未分配Unassigned	腐生营养型Saprotroph	复合营养型Polytroph	共生营养型Symbiotroph	病理营养型Pathotroph
蒲公英T. mongolicum	0.529±0.045ab	0.271±0.052a	0.108±0.012b	0.048±0.015a	0.044±0.018a
早熟禾P. annua	0.412±0.018b	0.286±0.036a	0.189±0.018a	0.076±0.021a	0.037±0.007a
野胡萝卜D. carota	0.573±0.043a	0.274±0.041a	0.081±0.016b	0.052±0.016a	0.021±0.004a

样品名称Sample name	未分配Unassigned	腐生营养型Saprotroph	复合营养型Polytroph	共生营养型Symbiotroph	病理营养型Pathotroph
蒲公英T. mongolicum	0.529±0.045ab	0.271±0.052a	0.108±0.012b	0.048±0.015a	0.044±0.018a
早熟禾P. annua	0.412±0.018b	0.286±0.036a	0.189±0.018a	0.076±0.021a	0.037±0.007a
野胡萝卜D. carota	0.573±0.043a	0.274±0.041a	0.081±0.016b	0.052±0.016a	0.021±0.004a

功能类型 Functional group	蒲公英 T. mongolicum	早熟禾 P. annua	野胡萝卜 D. carota
未定义腐生菌 Undefined saprotroph	0.2486±0.0478a	0.2096±0.0394a	0.1851±0.0558a
土壤腐生菌 Soil saprotroph	0.0107±0.0052b	0.0594±0.0072ab	0.0758±0.0212a
丛枝菌根真菌 Arbuscular mycorrhizal fungi	0.0364±0.0126a	0.0636±0.0192a	0.0445±0.0154a
兰花菌根菌 Orchid mycorrhizal	0.0039±0.0009a	0.0063±0.0013a	0.0044±0.0009a
外生菌根 Ectomycorrhizal	0.0067±0.0026a	0.0037±0.0015a	0.0014±0.0002a
植物病原菌 Plant pathogen	0.0419±0.0181a	0.0356±0.0072a	0.0162±0.0039a
未定义腐生-未定义的生物营养菌 Undefined saprotroph-undefined biotroph	0.0044±0.0022b	0.0983±0.0196a	0.0007±0.0003b
粪腐生-内生-凋落物腐生-未定义腐生菌 Dung saprotroph-endophyte-litter saprotroph-undefined saprotroph	0.0459±0.0079a	0.0259±0.0046a	0.0021±0.0011b
动物病原-内生-植物病原-木质腐生菌 Animal pathogen-endophyte-plant pathogen-wood saprotroph	0.0202±0.0044a	0.0173±0.0043a	0.0312±0.0077a
内生-植物病原菌 Endophyte-plant pathogen	0.0122±0.0024a	0.0188±0.0021a	0.0223±0.0061a
植物病原-土壤腐生-木质腐生菌 Plant pathogen-soil saprotroph-wood saprotroph	0.0061±0.0015a	0.0043±0.0031a	0.0169±0.0053a
植物病原-未定义腐生菌 Plant pathogen-undefined saprotroph	0.0034±0.0018ab	0.0137±0.0041a	0.0026±0.0017b

功能类型 Functional group	蒲公英 T. mongolicum	早熟禾 P. annua	野胡萝卜 D. carota
未定义腐生菌 Undefined saprotroph	0.2486±0.0478a	0.2096±0.0394a	0.1851±0.0558a
土壤腐生菌 Soil saprotroph	0.0107±0.0052b	0.0594±0.0072ab	0.0758±0.0212a
丛枝菌根真菌 Arbuscular mycorrhizal fungi	0.0364±0.0126a	0.0636±0.0192a	0.0445±0.0154a
兰花菌根菌 Orchid mycorrhizal	0.0039±0.0009a	0.0063±0.0013a	0.0044±0.0009a
外生菌根 Ectomycorrhizal	0.0067±0.0026a	0.0037±0.0015a	0.0014±0.0002a
植物病原菌 Plant pathogen	0.0419±0.0181a	0.0356±0.0072a	0.0162±0.0039a
未定义腐生-未定义的生物营养菌 Undefined saprotroph-undefined biotroph	0.0044±0.0022b	0.0983±0.0196a	0.0007±0.0003b
粪腐生-内生-凋落物腐生-未定义腐生菌 Dung saprotroph-endophyte-litter saprotroph-undefined saprotroph	0.0459±0.0079a	0.0259±0.0046a	0.0021±0.0011b
动物病原-内生-植物病原-木质腐生菌 Animal pathogen-endophyte-plant pathogen-wood saprotroph	0.0202±0.0044a	0.0173±0.0043a	0.0312±0.0077a
内生-植物病原菌 Endophyte-plant pathogen	0.0122±0.0024a	0.0188±0.0021a	0.0223±0.0061a
植物病原-土壤腐生-木质腐生菌 Plant pathogen-soil saprotroph-wood saprotroph	0.0061±0.0015a	0.0043±0.0031a	0.0169±0.0053a
植物病原-未定义腐生菌 Plant pathogen-undefined saprotroph	0.0034±0.0018ab	0.0137±0.0041a	0.0026±0.0017b