李聰聰，周亞星，谷強，楊明新，朱傳魯，彭子原，薛凱，趙新全，王艷芬，紀(jì)寶明，張靜*

（1.北京林業(yè)大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院，北京100083；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西寧自然資源綜合調(diào)查中心（原武警黃金第六支隊），青海 西寧810021；3.中國科學(xué)院大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京100049；4.中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100049；5.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海 西寧810008）

揭示驅(qū)動群落構(gòu)建的生態(tài)過程一直是生態(tài)學(xué)研究的核心問題之一［1］。生態(tài)位理論強調(diào)確定性過程的重要性，包括環(huán)境過濾和生物過濾，而中性理論則認(rèn)為群落的構(gòu)建主要是由隨機過程或擴散限制決定的［2?3］。盡管這兩種理論存在明顯不同，但已被廣泛用于解釋生物群落多樣性及其維持機制［4］。近年來，有關(guān)驅(qū)動微生物群落構(gòu)建生態(tài)過程的研究備受關(guān)注，許多研究注重于解析不同生態(tài)過程對微生物群落空間格局的重要性，有的研究認(rèn)為環(huán)境因素對微生物群落分布的影響大于隨機過程［5?6］，也有研究認(rèn)為擴散作用等隨機過程對微生物群落構(gòu)建起決定性作用［7］，越來越多的生態(tài)學(xué)家則認(rèn)為自然條件下的微生物群落組成是擴散限制、環(huán)境過濾和物種相互作用的結(jié)果［4，8?9］，即由確定性過程和隨機過程共同決定。目前有關(guān)生物群落構(gòu)建機制缺乏一致性結(jié)論［10］，這將影響人們對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與動態(tài)變化的認(rèn)知。

土壤生物類群復(fù)雜多樣，包括細(xì)菌、真菌、古菌及線蟲等，它們作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，在生物地球化學(xué)循環(huán)中發(fā)揮著非常重要的作用［11］。在所有的微生物中，叢枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌是一類重要的內(nèi)生菌根類真菌，能與大約80%以上的陸生維管植物形成共生關(guān)系，是自然界中分布最廣、功能最重要的一類菌根真菌［12?14］。AM 真菌是植物專性營養(yǎng)共生菌，宿主植物為其提供生存所需的碳水化合物，作為回報，它們則幫助宿主從土壤中獲取N、P 等礦物質(zhì)營養(yǎng)和水分，提高植物抗逆性［15?16］。此外，AM 真菌還能調(diào)節(jié)植物種內(nèi)之間的競爭關(guān)系［17］、促進生態(tài)系統(tǒng)演替［18］、穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)［19］、提高植物生產(chǎn)力以及增加土壤碳固持［20］等。因此，AM 真菌物種多樣性及功能多樣性已成為衡量生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的一項重要指標(biāo)［16，21?22］，成為當(dāng)今菌根學(xué)研究關(guān)注的一個重點。AM 真菌的生態(tài)功能很大程度上依賴于其物種組成，因此，理解AM 真菌群落的構(gòu)建機制對于預(yù)測AM真菌在自然界中的生態(tài)功能十分重要。已有研究表明，確定性因素在AM 真菌群落構(gòu)建中起關(guān)鍵作用，如土壤養(yǎng)分可利用性［23］、光照強度［24］、降水［25］、pH［26］以及宿主植物［27］。然而，也有研究表明隨機過程，如擴散限制［26，28］對AM 真菌群落組成具有重要的影響。但是以上這些研究忽略了物種間親緣關(guān)系對AM 真菌群落構(gòu)建的影響。廣泛應(yīng)用于植物群落研究的譜系分析技術(shù)，不僅為研究AM 真菌群落構(gòu)建提供了新思路，也強調(diào)了親緣關(guān)系在群落構(gòu)建中的重要性，為推斷不同生態(tài)過程在驅(qū)動AM 真菌群落構(gòu)建中的重要性提供了新方法。

青藏高原是我國重要的生態(tài)安全屏障和重要的草地畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，其主要的高寒草地生態(tài)系統(tǒng)約占整個青藏高原總面積的66%［29?31］，主要包括高寒草甸、草原、荒漠和濕地。該地區(qū)最典型的生境特征為高海拔、日照多、氣溫低、日較差大、強輻射、生長季節(jié)短等，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中典型的極端脅迫生境之一［32?36］。雖然生境條件惡劣，但是該地區(qū)生物資源豐富，這些生物的生存策略和維持機制已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)界最熱門的問題之一［36?37］。作為對植物生長發(fā)育和土壤環(huán)境保護具有重要作用的一類有益微生物，AM 真菌在青藏高原地區(qū)的分布格局及驅(qū)動機制已得到廣泛研究［25，38?39］，然而這些研究仍停留在描述性階段，很少涉及機理探求。

本研究以三江源國家公園高寒荒漠、高寒草原、高寒草甸和高寒濕地4 種典型草地生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，通過分析不同生態(tài)系統(tǒng)中AM 真菌群落的物種及譜系組成，并結(jié)合群落譜系分析方法，探究高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中AM 真菌群落變化的關(guān)鍵驅(qū)動過程，以探明影響AM 真菌群落組成的各種因素以及預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究區(qū)域位于三江源國家公園，地處青藏高原腹地，是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，素有“中華水塔”、“亞洲水塔”之稱。該區(qū)域?qū)儆诘湫偷母咴箨懶詺夂?，表現(xiàn)為冷熱兩季交替，干濕兩季分明，年溫差小，日溫差大，日照時間長，輻射強烈，無四季區(qū)分的氣候特征。牧草生長期不足3 個月，無絕對無霜期。三江源國家公園地處青藏高原高寒草甸區(qū)向高寒荒漠區(qū)的過渡區(qū)，從東南向西北分布著高山灌叢、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠以及沼澤濕地組成的高寒生態(tài)系統(tǒng)。土壤質(zhì)地粗，以高山草甸土為主。

1.2 采樣地點及方法

2017 年8 月，本研究選擇高寒荒漠、草原、草甸和濕地4 種典型草地生態(tài)系統(tǒng)分別進行取樣，其中高寒草甸（34°59′45″N，94°29′42″E，4370 m）和高寒濕地（34°59′36″N，94°29′20″E，4370 m）位于曲麻河鄉(xiāng)附近，優(yōu)勢植物分別為小嵩草（Kobresia humilis）和藏嵩草（Kobresia tibetica）。高寒草原（35°01′14″N，97°18′57″E，4309 m）采樣點位于瑪多縣，優(yōu)勢植物為紫花針茅（Stipa purpurea）。高寒荒漠（35°27′36″N，93°28′36″E，4460 m）采樣點位于治多縣可可西里自然保護區(qū)內(nèi)。在高寒荒漠、草原和草甸3 個采樣點，分別采用“十”字樣線法，每隔10 m 設(shè)點，間隔采集13 個點?；诓莸厝郝淇臻g異質(zhì)性特征分析，在高寒濕地每隔10 m 設(shè)點，間隔采集了10 個點。在每個點設(shè)置1 m×1 m 的樣方，對植被組成、蓋度和高度等進行調(diào)查統(tǒng)計，同時采集0～10 cm 表層土壤，過2 mm篩后分別風(fēng)干和冷凍保存。

1.3 土壤理化指標(biāo)測定

土壤pH 值用1∶2.5（w/v）的土水比，復(fù)合玻璃電極檢測［40］。采用烘干法測定土壤含水量（soil water content，SWC）［40］。采用外加熱重鉻酸鉀容量法［41］測定土壤有機碳（soil organic carbon，SOC）含量，采用凱氏定氮法［42］測定土壤全氮（soil total nitrogen，TN）。土壤可溶性有機碳（soil dissolved organic carbon，DOC）的測定則采用冷水浸提法（土水比為1∶5，震蕩過夜），用TOC 分析儀（Liqui TOC II；Elementar Analysensysteme GmbH，Hanau，德國）進行測定［40］。NaHCO3浸提?鉬銻抗比色法測土壤有效磷（soil available phosphorus，AP）［43］含量。NO3-N 和NH4-N 的測定采用2 mol·L?1KCl 浸提后經(jīng)流動分析儀（TRAACS 2000）進行測定［40］，其中土壤有效氮（soil available nitrogen，AN）為NO3-N 和NH4-N 之和。

1.4 AM 真菌群落的分子分析

每個樣品稱取0.5 g 凍存的鮮土，采用MoBio Power Soil?DNA Isolation 試劑盒提取土壤總DNA。初提DNA 用ddH2O 稀釋10 倍后用作巢式PCR 擴增的模板。第一輪PCR 的引物為GeoA2-AML2，采用25 μL 反應(yīng)體系，其中包括模板2 μL，引物各1 μL（10 μmol·L?1），按照Taq PCR Kit（Tiangen Biotech）說明書進行PCR 反應(yīng)。擴增程序為：94 ℃3 min，30×（94 ℃30 s，48 ℃1 min，72 ℃3 min），72 ℃10 min。第一次PCR 產(chǎn)物稀釋100 倍之后作為第二次PCR 的模板，引物采用AMV4.5NF-AMDGR，采用50 μL 反應(yīng)體系。擴增程序為：94 ℃3 min，35×（94 ℃45 s，53 ℃45 s，72 ℃45 s），72 ℃10 min。兩次產(chǎn)物均采用1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測。PCR 產(chǎn)物經(jīng)純化后進行Illumina-Miseq 高通量測序。

對于得到的雙端序列數(shù)據(jù)，首先利用FastQC 軟件對序列的數(shù)量和質(zhì)量進行評價，然后利用Perl 腳本進行前期質(zhì)量控制，去掉3’端低質(zhì)量堿基以及含N 的reads，滑窗50 平均質(zhì)量低于20 且長度小于200 bp 的reads。利用Flash 將兩端reads 進行拼接，overlap 最小長度設(shè)為20 bp，最大為250 bp，overlap 區(qū)允許最大錯配率為0.1。隨后對raw tags 進行過濾，條件為去掉平均質(zhì)量小于25 的序列，barcode 允許錯配最大為0，最大引物錯配數(shù)為0，片段大小過濾在200 和300 bp 之間。按照97%相似性對拼接過濾后的clean tags 進行聚類，同時去除singleton OTU（operational taxonomic unit）和嵌合體。將挑選出的代表序列參考NCBI 和MaarjAM 在線數(shù)據(jù)庫進行比對，條件設(shè)置為＞97% similarity，＞90% coverage 和＞200 BLAST score value，對每個OTU 進行物種注釋。為進一步確定序列的分類，本試驗基于N-J（neighbor joining）系統(tǒng)發(fā)育樹的拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)，確保每條代表序列都能夠被劃分至相應(yīng)的科和屬。本研究所獲得的代表序列提交至GenBank 中保存BioProject（ID：PRJNA630556）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

AM 真菌α 多樣性通過計算97%序列相似性水平的OTU 數(shù)（豐富度）、Shannon?Wiener 指數(shù)和Faith 譜系多樣性指數(shù)（phylogenetic diversity，PD）來表征。利用單因素方差分析和Tukey’s honestly 顯著差異檢驗（P＜0.05）分析不同草地類型間AM 真菌α 多樣性的差異。AM 真菌α 多樣性指數(shù)與環(huán)境因子的相關(guān)性利用Pearson相關(guān)進行檢驗。利用非度量多維尺度分析（non-metric multidimensional scaling analysis，NMDS）對植物群落和AM 真菌群落進行排序分析，計算兩兩草地類型間群落組成的Bray-Curtis 相異性指數(shù)，組間群落組成的差異性用非參數(shù)的多元方差分析（permutational multivariate analysis of variance，PerMANOVA）來進行比較。

AM 真菌的譜系結(jié)構(gòu)利用R 語言picante 包完成。評估一個群落的譜系結(jié)構(gòu)與零假設(shè)的群落（及理論上完全由隨機過程構(gòu)建的群落）是否顯著不同，本研究基于最近種間平均進化距離（mean nearest taxon distance，MNTD），利用“ses.mntd”函數(shù)計算了凈最近種間親緣關(guān)系指數(shù)（nearest taxon index，NTI）［44］。通過NTI 值可以推斷隨機過程和基于生態(tài)位機制的生態(tài)過程在驅(qū)動群落裝配中的相對重要性。一般而言，當(dāng)基于所有群落樣本NTI 值的平均值顯著＞0，表明群落在譜系結(jié)構(gòu)上為聚集，＜0 為譜系發(fā)散，而與0 無顯著差異則表明群落譜系結(jié)構(gòu)是隨機的。NTI 值和0 期望值之間的顯著差異是由雙尾單樣本t檢驗（one-samplettest）在95%的置信水平上確定的。為表征AM 真菌群落的演替，本研究基于βMNTD 計算了βNTI，當(dāng)βNTI＜?2 或＞+2 時，表示試驗群落與零模型間存在顯著差異，確定性過程（同質(zhì)性選擇及異質(zhì)性選擇）是推動群落演替的主導(dǎo)因素；反之，|βNTI|＜2 時，試驗群落與零模型間無顯著差異，隨機擴散（同質(zhì)性擴散及擴散限制）以及漂移、多樣化是推動群落演替的主導(dǎo)因素［44?45］。

AM 真菌群落與植物和土壤環(huán)境因子之間的相關(guān)性通過Mantel test 確定。本研究利用方差分解分析（variation partition analysis，VPA）來評估不同草地類型間植物和土壤環(huán)境變量對AM 真菌群落構(gòu)成影響的相對貢獻，其中，用于方差分解分析只能是通過因子預(yù)選（冗余分析redundancy analysis）被證明與AM 真菌群落相關(guān)的因子。最后，本研究通過Amos 5.0 構(gòu)建結(jié)構(gòu)方程模型用以分析草地類型如何直接或間接地影響AM 真菌群落組成，其中植物群落和AM 真菌群落組成采用相應(yīng)的PCA 一軸上的得分值來表征。該模型擬合度的參考標(biāo)準(zhǔn)是：chi-square/df＜2，P＞0.05；近似誤差均方根（root mean square error of approximation，RMSEA）＜0.05；擬合優(yōu)度指數(shù)（goodness of fit index，GFI）＞0.99［46］。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物和土壤環(huán)境因子的變異性

在4 種草地類型之間，除土壤pH 之外，其他環(huán)境因子均表現(xiàn)出較強的變異性，其中土壤有機碳含量（SOC）、土壤含水量（SWC）、土壤全氮（TN）、有效氮（AN）含量和土壤有效氮磷比（N∶P）變異性均在60% 以上，其次是有效磷（AP）、可溶性有機碳（DOC）、全磷（TP）含量以及植物豐富度的變異性也都在20%以上（表1）。NMDS 排序分析表明，不同草地類型間植物群落組成均存在顯著差異（F=31.74，P=0.001；圖1）。

圖1 不同草地類型間植物群落組成的NMDS 排序Fig.1 NMDS ordination of plant community composition（Bray-Curtis distance）among different grassland types

表1 植物和土壤環(huán)境因子的變異性Table 1 Variability of plant and soil environmental factors

2.2 AM 真菌多樣性及群落組成

本研究共檢測到379 個AM 真菌OTU，分別歸屬于10 個屬，其中優(yōu)勢屬為球囊霉屬（Glomus）［47］，占所有序列數(shù)的44.08%，其次是多樣孢囊霉屬（Diversispora）（26.37%）和近明球囊霉屬（Claroideoglomus）（25.12%）。AM 真菌各屬的相對豐度在4 種草地類型間存在明顯差異（圖2A），其中球囊霉屬在高寒荒漠、高寒草甸和高寒濕地的相對豐度均顯著高于高寒草原，而多樣孢囊霉屬在高寒草原的相對豐度則顯著高于另外3 種草地類型，高寒荒漠近明球囊霉屬的相對豐度則顯著低于另外3 種草地類型（圖2B）。

圖2 AM 真菌屬水平上在各草地類型的相對豐度［48］Fig.2 Relative abundance of AM fungi in various grassland types at the level of genus

高寒濕地AM 真菌的OTU 豐富度和譜系多樣性指數(shù)均顯著低于其他3 種草地類型，Shannon?Wiener 指數(shù)在4 種草地類型間則無顯著差異（表2）。與NMDS 排序分析結(jié)果一致（圖3），非參數(shù)的多元方差分析（Per-MANOVA）表明AM 真菌群落物種組成（F=5.61，P=0.001）和譜系組成（F=4.69，P=0.001）在不同草地類型間均存在顯著差異（表3）。

表2 不同草地類型間AM 真菌α 多樣性指數(shù)的差異Table 2 Differences in α diversity index of AM fungi among different grassland types

圖3 AM 真菌群落（A）物種組成（Bray-Curtis distance）和（B）譜系組成（Weighted-UniFrac）的NMDS 排序Fig.3 NMDS ordination of AM fungal community（A）species composition（Bray-Curtis distance）and（B）phylogenetic composition（Weighted-UniFrac）

譜系分析結(jié)果顯示（圖4），NTI［48］（最近親緣指數(shù)）在4 種草地類型內(nèi)均顯著為正，表明在三江源地區(qū)典型高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中，AM 真菌群落高度聚集。高寒荒漠的βNTI 均在?2 和+2 之間，而在高寒草原、高寒草甸和高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)中，盡管大部分βNTI仍在?2 和+2 之間，但是在高寒草原（8.97%），βNTI＞2 的比例增加，而在高寒草甸（29.49%）和高寒濕地（22.22%），βNTI＜?2 的比例增加。

2.3 AM 真菌群落構(gòu)成的影響因素

相關(guān)分析顯示（表4），AM 真菌OTU 豐富度、香農(nóng)?威納指數(shù)以及譜系多樣性指數(shù)均與土壤有效N∶P存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，OTU 豐富度和譜系多樣性指數(shù)均與植物多樣性（豐富度、香農(nóng)?威納指數(shù)）呈顯著正相關(guān)，而與土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)。Mantel test 分析結(jié)果顯示（表5），AM 真菌群落物種和譜系組成與土壤含水量的相關(guān)性最高，其次是土壤有效N∶P。植物多樣性與AM 真菌物種組成顯著相關(guān)，與AM 真菌群落譜系組成無顯著相關(guān)關(guān)系。方差分解結(jié)果顯示，地上植物群落組成、土壤含水量以及土壤有效N∶P 能夠解釋14%的AM 真菌群落物種組成（圖5A）和31%的譜系組成（圖5B）。其中，植物群落組成所解釋的方差比例最大，其次是土壤含水量。

表3 不同草地類型間AM 真菌群落組成的PerMANOVA 分析［48］Table 3 PerMANOVA analysis of AM fungal community composition among different grassland types

圖4 不同草地類型AM 真菌群落的NTI 和βNTIFig.4 NTI and βNTI of AM fungal communities in different grassland types

表4 AM 真菌α 多樣性指數(shù)與環(huán)境因子的相關(guān)性Table 4 Correlation between α diversity index of AM fungi and environmental factors

表5 AM 真菌群落組成與環(huán)境因子的Mantel test 分析Table 5 Mantel test analysis of AM fungal community composition and environmental factors

結(jié)構(gòu)方程模型（structural equation model，SEM）揭示了不同草地類型下AM 真菌群落構(gòu)成的直接和間接影響途徑（圖6）。模型可解釋54%的AM 真菌群落物種組成和33%的譜系組成的變化。整體來看，土壤含水量是AM 真菌群落物種組成的首要決定因素，其次是草地類型和植物群落組成的差異；而植物群落組成是決定AM 真菌群落譜系組成的關(guān)鍵因子，土壤含水量和土壤有效N∶P 則次之。

圖5 植物群落組成、土壤含水量和土壤有效N∶P 對（A）AM 真菌群落物種組成及（B）譜系組成的貢獻率Fig.5 Contribution rate of plant community composition，soil water content and soil available N∶P to（A）AM fungal virtual taxon composition and（B）phylogenetic composition

圖6 草地類型、植物群落組成、土壤含水量和土壤有效N∶P 對AM 真菌群落物種組成和譜系組成影響的因果關(guān)系路徑，以及每個因子對AM 真菌群落影響的標(biāo)準(zhǔn)化總效應(yīng)系數(shù)（直接路徑+間接路徑）Fig.6 The structural equation model shows the causal path of the effects of grassland type，plant community composition，soil water content and soil available N∶P on AM fungal virtual taxon composition and phylogenetic composition，and the standardized total effect coefficient（direct path+indirect path）of each factor on AM fungal community

3 討論

3.1 不同高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中AM 真菌多樣性的比較

本研究基于土壤DNA 分析，比較了三江源地區(qū)4 種典型高寒草地生態(tài)系統(tǒng)的AM 真菌多樣性。研究發(fā)現(xiàn)，AM 真菌群落的物種組成和譜系組成在不同草地類型間均存在顯著差異，其中，高寒荒漠、高寒草原和高寒草甸的AM 真菌多樣性均高于高寒濕地。這說明相比于陸地生態(tài)系統(tǒng)，接近厭氧環(huán)境的濕地生態(tài)系統(tǒng)在很大程度上限制了AM 真菌的發(fā)育以及與濕地植物的共生［49］。與以往研究結(jié)果類似，適應(yīng)性強、分布廣泛的球囊霉屬是本研究中高寒濕地的優(yōu)勢屬，同時也是高寒荒漠和高寒草甸的優(yōu)勢屬［50］。球囊霉科的AM 真菌能夠通過它們的菌絲或者侵染的根段侵染新的宿主植物，比其他種類的AM 真菌有更高的繁殖速率和強度，因此，球囊霉屬在很大程度上影響并決定了不同草地類型的AM 真菌的物種多樣性。在4 種草地類型中，隨著土壤含水量的增加，土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分含量均呈現(xiàn)增加的趨勢，土壤pH 值則呈現(xiàn)下降的趨勢，與之對應(yīng)的近明球囊霉屬的相對豐度也呈現(xiàn)增加的趨勢，并且與土壤養(yǎng)分指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)，而與土壤pH 值則呈顯著負(fù)相關(guān)。這說明水肥條件的改善更利于近明球囊霉屬的生長發(fā)育。而在高寒草原生態(tài)系統(tǒng)中，多樣孢囊霉屬的相對豐度增加并成為該草地類型的優(yōu)勢屬，這意味著以產(chǎn)大孢子、多菌絲為主的多樣孢囊霉屬在高寒草原的競爭能力更強，還是受到宿主特異性調(diào)控？這些問題需要進一步研究。

3.2 AM 真菌群落組成的驅(qū)動因素及相關(guān)生態(tài)過程

許多研究認(rèn)為，植物多樣性對AM 真菌群落的構(gòu)建具有重要作用［27，51?52］。雖然本研究的對象是土壤內(nèi)的AM真菌，而非植物根系，仍然檢測到宿主植物能夠顯著影響AM 真菌的分布。本研究發(fā)現(xiàn)，AM 真菌物種豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性均與植物多樣性呈顯著正相關(guān)，說明在自然生態(tài)系統(tǒng)中，多樣性高的植物群落具有為AM 真菌提供更多樣的生態(tài)位和棲息地的條件，從而增加了AM 真菌找到更合適的宿主植物的機會［53?55］。同時，本研究基于植物群落高度變異的分析，證實了在區(qū)域尺度上植物群落組成是AM 真菌群落空間分布最為重要的影響因素，說明植物更傾向?qū)⒐夂袭a(chǎn)物提供給能夠為其生長提供更多幫助的AM 真菌類群［56］。然而，AM 真菌與植物之間的決定關(guān)系也并非一成不變，在共生體系的建立過程中，特定條件下AM 真菌及其宿主的功能特性在一定程度上決定了AM 真菌與宿主植物之間的相互選擇，找到最適合的宿主植物可能是AM 真菌?植物協(xié)同進化的重要原因［57?58］。并且，AM 真菌物種之間存在明顯的功能互補效應(yīng)，豐富的AM 真菌種類可幫助植物更能充分地獲取有限的養(yǎng)分資源，從而緩解植物之間的競爭，促進植物之間的共存［59?60］。此外，非菌根植物的存在（尤其是在濕地生態(tài)系統(tǒng)）也會在一定程度上抑制AM 真菌侵染植物根系，從而降低AM 真菌豐富度［61］。

本研究中，土壤水分和有效N∶P 是影響AM 真菌群落組成的另外兩個關(guān)鍵因素，表明地下資源有效性對AM真菌具有重要的調(diào)控作用。土壤水分可直接影響AM 真菌侵染率［62］、根外菌絲的生長和分布［63］以及特定種的AM 真菌構(gòu)建進而影響AM 真菌群落的構(gòu)建［64］，同時，AM 真菌對氧氣有相對較高的需求［65］，土壤的通氣狀況在很大程度上會影響AM 真菌的生長發(fā)育及其多樣性，這也就解釋了本研究在高含水量和可能缺氧的濕地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了較低的AM 真菌多樣性。此外，如前所述，植物群落組成是影響AM 真菌的重要因素，而土壤水分變化可間接通過改變地上植物群落構(gòu)成、多樣性以及生產(chǎn)力等來影響AM 真菌［25，66?67］。地面植物群落從改變組成、多樣性、生產(chǎn)力等方面影響AM 真菌。除水分外，土壤氮磷資源均是植物及其共生AM 真菌的必須礦質(zhì)元素，土壤氮磷養(yǎng)分水平和氮磷的化學(xué)計量比決定了AM 真菌與植物的共生關(guān)系［68?69］。低水平的氮磷有效性是AM 真菌?植物互惠共生關(guān)系的重要前提，但是過低/高的氮磷水平又會直接限制AM 真菌的生長，當(dāng)?shù)土拙皇窍拗埔蜃訒r，AM 真菌與植物競爭光合產(chǎn)物，又會抑制植物生長［70］。本研究中，土壤有效氮磷化學(xué)計量比與AM 真菌多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)，尤其對AM 真菌群落的譜系組成影響更大，暗示了土壤氮磷的平衡性可能對AM 真菌群落構(gòu)建有著重要作用。而且土壤N、P 資源的可利用性對植物的生長發(fā)育、物種多樣性和群落結(jié)構(gòu)等均具有顯著的調(diào)控作用［23，68，70?71］，這些變化也會引起AM 真菌群落結(jié)構(gòu)和功能變化。

本研究中AM 真菌群落在4 種高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中均為譜系聚集模式，表明在自然生態(tài)系統(tǒng)中AM 真菌物種間的親緣關(guān)系均較近［24，72］?；讦翹TI 結(jié)果則發(fā)現(xiàn)，隨機過程（同質(zhì)性擴散）是決定高寒荒漠生態(tài)系統(tǒng)AM 真菌群落構(gòu)建的主要過程，而在另外3 種草地類型中，AM 真菌群落構(gòu)建均以隨機過程為主導(dǎo)、伴隨確定性過程微弱的影響。并且高寒草原的植物群落和土壤環(huán)境條件異質(zhì)性比較大（斑塊化），AM 真菌群落間的差異逐漸增大，受環(huán)境異質(zhì)性選擇的主導(dǎo)。而對于高寒草甸和高寒濕地，植物和土壤環(huán)境條件相對均勻，AM 真菌群落間的差異逐漸縮小，受環(huán)境同質(zhì)性選擇主導(dǎo)。

4 結(jié)論

綜上所述，基于Illumina-Miseq 高通量測序手段，本研究揭示了青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)AM 真菌多樣性和群落組成及其相關(guān)生態(tài)過程。AM 真菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)在4 種草地類型間存在明顯差異，其中植物群落組成、土壤含水量和有效N∶P 是關(guān)鍵的影響因子。AM 真菌群落的譜系結(jié)構(gòu)均為聚集模式，在高寒荒漠，AM 真菌群落構(gòu)建由隨機過程決定，而在高寒草原、高寒草甸和高寒濕地，AM 真菌群落受隨機過程以及微弱的環(huán)境選擇作用主導(dǎo)。