温带森林红松和白桦木材腐烂过程中木腐真菌群落演替及其降解机制
批准号:
32070018
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
魏玉莲
依托单位:
学科分类:
微生物多样性、分类与系统发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏玉莲
中文摘要
森林生态系统中倒木的降解对物质循环和土壤形成至关重要,而木腐真菌在其中发挥关键的生态功能。但目前对于不同树种倒木降解过程中木腐真菌的群落演替及形成机理、对倒木的降解机制还不清楚。因此,本项目拟以长白山温带森林的主要树种红松和白桦为实验材料,将新砍伐的倒木分别放置于阔叶红松林和次生杨桦林,在明确倒木死亡时间序列的基础上,利用高通量测序技术分析不同腐烂阶段原木中真菌群落组成,结合环境因子和木材理化性质进行分析,揭示红松和白桦原木降解过程中木腐真菌的群落演替及其形成机制;在室内真菌回接控制实验的基础上,结合野外倒木中木腐真菌降解酶的种类组成和活性变化,阐明真菌对倒木的降解机制;运用稳定同位素技术,示踪倒木降解过程中木腐真菌转移C、N的路径,结合木材中C、N含量变化,查明木腐真菌在森林C、N循环中的贡献。本研究为全面揭示温带森林木腐真菌群落演替变化规律及其降解机理提供重要的科学依据。
英文摘要
Deadwood is known to be an important structural component of forests. Deadwood decay represents important processes in the carbon and nitrogen cycle and contributes to the soil forming processes. Wood-decaying fungi play a key ecological function during the wood-degrading. However, the community succession and its forming mechanism of wood-decaying fungi on different wood are unclear. The decomposing mechanism during the whole wood-degrading need to be revealed. To solve these problems, a series of studying will be carried out. Changbaishan Nature Reserve will be select as the studying site. The wood of Pinus koraiensis and Betula platyphylla which be cut down at the same time will be put in broad-leaved Korean pine mixed forest and secondary poplar-birch forest separately and will be sampled once two months. The wood- and soil fungal communities will be detected by the high-throughput sequencing. With the comparative analysis, the fungal community succession and its forming mechanism will be illustrated. The enzyme activities, physical and chemical properties of wood from field and laboratory materials will be detected. And the wood-degrading mechanism will be revealed after the data statistical analysis. The carbon and nitrogen concentrations, stable carbon and nitrogen isotopes from different forest materials will be determined. By monitoring the variation of these elements, the nutrient translating route by fungi will be found. These studies will help to reveal the mechanisms of fungal community succession and wood-degrading in forest ecosystems.
森林生态系统中倒木的降解对物质循环和土壤形成至关重要,而木腐真菌在其中发挥关键的生态功能。但目前对于不同树种倒木降解过程中木腐真菌的群落演替及形成机理、对倒木的降解机制还不清楚。因此,本项目以长白山温带森林的主要树种红松和白桦为实验材料,在明确倒木死亡时间序列的基础上,利用高通量测序技术并结合环境因子和木材理化性质进行分析,查明红松和白桦原木降解过程中木腐真菌的群落演替及其形成机制;在室内真菌回接控制实验的基础上,结合转录组分析白腐真菌和褐腐真菌对针叶树和阔叶树的降解机制。结果显示:腐解5年后白桦倒木的密度下降幅度达到58%,远高于红松;杨桦林中红松倒木的氮密度增加了72.18%,而阔叶红松林中的白桦倒木氮密度降低了23.28%,TITAN2分析发现,红松中耐受低N基质的种类多于白桦,白桦中耐受高N基质种类多于红松。红松与白桦倒木中真菌的Shannon多样性指数均在第四年出现明显上升。红松倒木中的木腐真菌类群在腐解第五年达到最高;而白桦倒木的木腐真菌类群在腐解第三年达到最高。真菌群落的NMDS分析显示树种对群落组成的影响超过了林分差异;红松和白桦倒木中的木生真菌群落构建是由随机和确定性过程共同决定;共生网络分析表明红松和白桦的原位腐解过程中真菌群落的稳健性远高于异位腐解形成的群落;而红松倒木上的真菌群落以专性寄主真菌种类的聚集为特征,白桦则是专性寄主真菌种类减少的过程;非靶向代谢组学分析发现,红松与白桦倒木腐解5年后次生代谢物组成发生了很大变化,且化合物组成有趋同的趋势。转录组分析发现,白腐真菌对阔叶树的降解优于针叶树的本质原因在于两者代谢通路存在明显差异,降解白桦是代谢通路主要是淀粉和蔗糖代谢,而降解红松时则主要是多种氨基酸代谢;而褐腐真菌降解红松时造成褐色腐朽相关基因的表达要高于降解白桦。上述研究结果很好的揭示了红松和白桦降解初期真菌群落的动态演替过程以及木腐真菌对倒木的降解机制。
典型森林生态系统中木腐真菌功能性状变异与物种共存机制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:魏玉莲
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依托单位:
我国不同森林生态系统中木腐真菌物种多样性与群落构建机制研究
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批准号:31870018
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:魏玉莲
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依托单位:
中国温带森林生态系统木材腐朽真菌分布格局及其群落动态
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批准号:31370514
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:魏玉莲
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依托单位:
长白山阔叶红松林木材腐朽真菌生态功能的研究
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批准号:30970524
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项目类别:面上项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:2009
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负责人:魏玉莲
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依托单位:
中国木材腐朽菌波氏孔菌等6属的系统分类研究
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批准号:30500003
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2005
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负责人:魏玉莲
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依托单位:
国内基金
海外基金