英语原文共 13 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
利用蒸渗仪研究在臭氧和病原菌胁迫下欧洲山毛榉根际微生物群落结构和活性的变化
Karin Pritsch amp; Juergen Esperschuetz amp;
Felix Haesler amp; Stefan Raidl amp; Barbro Winkler amp;
Michael Schloter
摘要：研究非生物（臭氧），生物（绣线病）胁迫以及它们的交互作用，对幼年山毛榉根际的土壤微生物群落产生的影响。用7年生的水青冈树的外生菌根和总微生物群落组成二土层来做蒸渗仪实验，以菌根根际和菌根去除后测定的潜在酶活性作为一个功能参数，对菌根结构和菌根群落的潜在酶活性做轻微的影响处理。土壤酶活性在高浓度臭氧和P.绣线的共同刺激下降低，而不只是高浓度的臭氧刺激下降低。总体微生物群落的组成（PLFA）和外生菌根的多样性，随土壤深度变化而变化。PLFA测定分析不仅表现出微生物群落对于高浓度臭氧的反应，还表现出植物抗逆性相关的组成的增加。检测发现外生菌根和整个微生物群落结构面对生物胁迫没有发生变化。臭氧导致的菌根群落结构和功能的变化，可以由植物衍生的碳的质量变化来解释。
关键词：生物及非生物胁迫， PLFA测定法，土壤微生物群落，外生菌根，酶活性
分类：植物—土壤 (2009) 323:97–109 文章编码：DOI 10.1007/s11104-009-9972-6
Structure and activities of ectomycorrhizal and microbial
communities in the rhizosphere of Fagus sylvatica
under ozone and pathogen stress in a lysimeter study
Karin Pritsch amp; Juergen Esperschuetz amp;
Felix Haesler amp; Stefan Raidl amp; Barbro Winkler amp;
Michael Schloter
Abstract：The aim was to study the influence of abiotic (elevated ozone) or biotic stress (Phytophthora citricola) or their combination on soil biological components and processes in the rhizosphere of young beech trees. Ectomycorrhizal and overall microbial community composition was studied at two soil depths in a lysimeter experiment with 7 year old trees of Fagus sylvatica. As a functional parameter, potential enzyme activities were measured in mycorrhizosphere soil and on excised mycorrhizal tips. The degree of mycorrhization, structure and potential enzymatic activities of mycorrhizal communities were only slightly influenced by treatments.Soil enzyme activities were depressed under elevated ozone and stimulated by P.绣线菌 under ambient but not under elevated ozone. Overall microbial community composition (PLFA) and ectomycorrhizal diversity changed with depth. PLFA analyses not only suggested a reaction of the microbial community to elevated ozone but also indicated an increase in plant stress related components. No influence of the biotic stress on ectomycorrhizal or overall microbial community structure was detected. Changes in the mycorrhizosphere community structure and function due to ozone may be explained by the quality of plant derived carbon.
Keywords： Biotic and abiotic stress . PLFA .Soil microbial communities . Ectomycorrhizae .Enzyme activities
1 介绍
在北半球的许多地方，对流层臭氧浓度已自工业革命以来翻了一翻，预计将在近期保持着高的水平（英国皇家学会2008）。在目前水平下的臭氧浓度使光合作用减少，以及使植物产生慢性氧化胁迫（Matyssek和Sandermann2003），导致植物几个代谢途径产生障碍（奥尔布里希等，2005）。臭氧压力会导致气孔关闭和使叶肉损坏，从而减少初级生产（King等，2005）。在欧洲，森林生产率由于高浓度臭氧损失估计高达10％（Skauml;rby等，1998）。由于植物衍生的碳是土壤生物过程的主要能量来源，臭氧胁迫可能会通过影响进入土壤碳库的碳数量和质量的变化，而影响森林土壤养分循环（Andersen 2003; Chung等，2006）。这种变化可能会影响森林尤其是菌根共生体周边的土壤微生物群落的组成和功能。由于1％的总净初级生产力中的21％都投入到菌根共生体（霍2006年），这些都有可能影响寄主植物的碳分配，使之发生紊乱。这反过来对相应的植物资源养分吸收和竞争又产生不利地影响。
在复杂的环境条件下，单一的影响几乎从未出现，而高浓度臭氧是在全球气候变化中遇到多种应激条件的一部分（2007年IPCC）。有越来越多的证据表明，气候条件的变化，例如温度增加，特别是暖冬，较高频率的极端天气事件，例如更长的干旱期和较重的降雨，加强了害虫的传播和感染（Matyssek等，2005）。这方面的一个例子是欧洲的榉木（水青冈属），温带欧洲中部落叶林的经济生态最重要的森林树种之一。对于臭氧，欧洲山毛榉属中度敏感物种，并已用于测定欧洲对所有森林树木对O 3的一个临界水平的估算（同前从Skauml;rby1998年等）。除了臭氧胁迫，有证据表明，欧洲榉木，近日由于极端天气事件诸如暴雨，异常枯水年，受晚疫病菌卵的感染影响（2008年Jung）。欧洲榉木拥有不同的共生担子菌和由细根形成的外生菌根，它确实表明臭氧可对菌根结合的组合物产生效果 (Edwards and Kelly 1992; Grebenc and Kraigher 2007)。同时，菌根根藏着丰富微生物，可以提高树病原体抗性（Sen 2003）。因此改变菌根微生物群落（包括真菌，原生动物，细菌，古细菌），可能会改变在菌根整体对抗臭氧压力的组合物。年轻山毛榉树对臭氧（Nunnetal.2005; Nunn等2002）和P.蚜虫（Fleischmann等，2002）两者的压力敏感，而成熟山毛榉对臭氧则是中度敏感，虽然基因型和生长条件也可起到一定的作用（纳恩等，2005）。因此，研究表明，几十年来树木的灵敏度改变的问题可能与个体发育，幼树年龄上涨以及幼苗与老树的不同有关。另一个主要困难是生态的升频，相关性和转移性的控制结果，用以模拟复杂的森林的自小规模的实验室试验。本次开展的蒸渗仪实验填补了个体发育和实验尺度之间的间隙（Pritsch等，2008），是在SFB607实验（www.sfb607.de）的背景下进行的，是控制为幼苗和幼龄的树（1—3年）的实验成熟的研究（Sandermann和2004年Matyssek）。
目前，蒸渗仪研究的目的是评估高浓度臭氧和根腐病病原P.绣线对榉木的接种是否会影响根部的菌根的组成和功能，以及微生物群落。
我们应运了磷脂脂肪酸（PLFA）作为生物标志物用于细菌，真菌，原生动物，动物和植物（1999 Zelles）。此外，我们更具体地研究了菌根的多样性（Agerer1991）作为植物养分吸收的特别相关生物成分，如欧洲的榉木。由于功能特征，我们测量了单个菌根的酶活性（冷冷清清等2005; Pritsch等，2004）和土壤样品（马克思等人，2001年），以解决胁迫是否影响了根际土壤菌根运作以及植物的养分循环的问题。
我们检验了1）由于升高的臭氧导致微生物群落减少了菌根根酶活性变化的假设和2）由于治疗病原消耗了碳而增加土壤微生物死亡，导致植物酶可用性的降低的假设。
2 材料和方法
2.1实验设置
在亥姆霍兹慕尼黑中心的蒸渗仪站，德国环境与健康研究中心的蒸渗仪实验的详细描述被Schloter等（2005），Pritsch等（2008），和Winkler等（2009b）给出。
简单地说，8渗仪1平方米的表面和2米的深度按照原来的土层，充满于1999年从森林立地“Houml;glwald”奥格斯堡（德国）附近取的森林土。土样（Haplic雏形土dystric，超过三级沉淀物）静置3年。
树木种植前，人工地平线被替换更新，在人工地平线上充分混合接种森林现场提取菌根和功能性土壤中的微生物群落。3岁的欧洲榉木树苗（水青冈L.）在天然土壤中裸根育苗（劳芬巴伐利亚）在2002年秋季被种植（每蒸渗仪4棵）。在种植的时候，树木的平均茎直径为每蒸渗仪7.2-9.3毫米。树木的蒸渗仪生物质能细节由Gayler等（2009）和Winkler等给出（2009a）。幼苗状态种植时的菌根生长没有记录下来。来自同一个苗圃山毛榉幼苗的菌根状态的调查表明，90％的幼苗形成的菌根与块茎和蜡蘑，50％的形成Genea hispidula，20％的形成Hebeloma mesophaeum（Brand1991）。2003年6月，臭氧熏蒸开始并在随后几年一直运行，在从5月植物萌芽前开始直到十月底叶片的衰老是结束。臭氧熏蒸设置进行高浓度臭氧处理为环境臭氧浓度增加一倍，但仅限于150 NL O 3 /L，以防止急性叶片损坏。四个测渗计在环境空气运行（作为对照），四测渗计接收高浓度臭氧水平（ O3）。
在实验的最后一年，根腐病病原疫绣线是作为一个额外的因素纳入的，其中两个实验组只加入根腐病病原疫绣线（ P）和两个实验组臭氧熏蒸渗仪一起实验（ O 3 P）。该实验的这一部分中详细通过Fleischmann等人所述。（2009年）。简言之，P蚜引入作为游动孢子悬浮液注入在三个位置即每个蒸渗仪的4颗树木均钻取15厘米的长度和40厘米深的茎孔。在接种当天和随后的一天，测渗计浇了12.5升蒸馏水，分别提供卵菌最佳感染的条件。接种和水淹用同一方案，其余的四个渗漏池没有模仿应用悬架游动孢子。在生长期定期监测过程中的树木地上部分未发现疾病症状。在土壤和根样品的实验最后，P绣线虫的存在和生存能力由目视法检查，重新隔离根部和土壤样品P.绣线虫，并且使用qPCR作为引物,检查根对于P.绣线虫特异性（Fleischmann等人，2009年）。
2006年5月，每蒸渗仪收到134克垃圾代表在上年每蒸渗仪的平均废弃物产量。
2.2土根和菌根取样
在2006年9月最终收获，树木分别为7年生，并且每蒸渗仪24.2-28.6毫米的平均直径茎（详见Gayler等人（2009年）和温克勒等人（2009年a））。在收获时，树木在土壤表面被切断，各蒸渗的整个土壤柱通过一个特殊的蒸渗土壤装置（LSR）（UGT环境测量设备有限公司，明歇贝格，德国）切片进20厘米厚的片按Seyfarth和RETH的描述（2008）。在最上面的片，根可归因于每4个独立的树木，导致每蒸渗的四个样本其中有在随后的分析复制中被视为样本。第二层的片被垂直地分成4等分，根部被分配到4颗树木并假定它们占据各树下方的主要的空间。同样有四个样本被视为重复。根洗涤保持在4℃下直至进一步如下所述的加工。更深的层次根是无法可靠地，其归因于个别树未在本研究中做进一步考虑。
将两个最上面的片的手工收集到的粘附到细根的污垢和个别直径不超过10毫米的土壤团块指定为根际土壤。根据树木土壤（2009）323：97-10999规定的样品分离植物过筛le;2毫米。两个最上面的片土壤样品冷冻-20℃由CforPLFA提取。酶活性的测量只来自上部片的土壤（0-20厘米）并储存于4℃直至之后进行的4个星期内采样的活性分析（Ouml;hlinger1993）。
在
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[22522]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
