《干旱荒漠环境克隆植物丛枝菌根真菌资源多样性及其生态适应性研究》

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该项目属于土壤学、生态学和植物学等学科交叉领域,得到2项国家自然科学基金课题资助,荒漠植物-菌根真菌-环境互作机理研究在国内独树一帜,具有明显特色和优势。该项目针对中国北方土地荒漠化和生物资源发掘问题,以克隆植物与丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌共生关系作为切入点,形态学、微形态学、组织化学和分子方法相结合,研究AM真菌资源多样性和生态异质性,植物克隆生长对AM真菌活动和分布影响机制,接种AM真菌促生和抗旱效应,揭示植物与AM真菌共生机理和适应干旱荒漠环境的生态对策。在国内率先开展了荒漠植物-菌根真菌-环境互作机理研究,首次采用不同土壤深度研究菌根形成和AM真菌分布的思想和方法,发现荒漠植物能与AM真菌形成良好共生关系,AM真菌活动和分布具有明显时空异质性。首次报道了植物克隆生长对AM真菌分布和活动的影响规律和机理,与“密集型”克隆植物和非克隆植物相比,AM真菌对“游击型”克隆植物有更高定殖率和定殖强度,AM真菌孢子密度与侵染程度并非始终正相关。首次阐明菌根共生体和AM真菌适应干旱荒漠环境的生态对策,即菌丝和泡囊发达,丛枝更新迅速;菌根共生体强化了植物根系对土壤水分和矿质营养的吸收和运输,促进植物生长和抗旱性;AM真菌孢子体积小、颜色深、孢壁厚,整体形态不饱满,表面多具附属物,表现出对极端干旱荒漠环境的极强适应性。首次利用扫描电镜观测发现,荒漠环境AM真菌孢子表面纹饰、附属结构等微形态特征具有重要分类价值。首次报道了中国荒漠土壤球囊霉素对土壤碳库贡献量明显高于农田土壤等其他生态系统,并提出AM真菌分布和球囊霉素能够作为土壤质量和土地荒漠化程度的有效评估指标。综上,该项目拓展了中国土壤学和菌物生物学研究范围和领域,丰富了土壤生态学和荒漠恢复生态学基础理论,并为菌根生物技术应用和荒漠植被恢复提供了新的思路和科学依据。该项目发表论文30篇,主要成果在该领域国际主流期刊Soil Biology and Biochemistry(农业科学类Top期刊2篇),European Journal of Soil Biology,Symbiosis等上发表,被SCI期刊他引81次,8篇代表性论文被Land Degradation Development(IF9.787), New Phytologist(IF7.330),Environmental Microbiology(IF5.395)等SCI著名期刊他引72次,说明研究成果得到国际同行高度认可。通过该项目,培养博硕士生16名,3名硕士生获国家奖学金;指导本科生获全国大学生“挑战杯”科技作品比赛三等奖2项,省级大赛特等奖1项。基于该项目成果,贺学礼获评河北省优秀科技工作者、河北省教学名师、宝钢优秀教师奖和河北省大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛“优秀指导教师”。

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