生物多样性的形成和维持机制是生态学领域的一个核心问题。其中,Janzen-Connell假说受到广泛的关注。该假说解释了物种共存机制,并预测在高密度的成年个体周围,天敌(特别是土传病原菌)降低同种幼苗更新。土传病原菌因其相对较低的扩散能力、快速的繁殖能力和较强的寄主专化性,因此被认为是引起密度制约(density dependence)的主要因素。目前关于土传病原菌在温带和热带森林中引起密度和距离制约的报道逐渐增加。然而,这些研究通常是通过间接的方法证明了病原菌能影响幼苗更新,仅有少量的研究对特定的病原菌进行了分离和分析,如:oomycetes (e.g. Pythium and Phytophthora)能引起幼苗的立枯病(damping-off)。根据Janzen-Connell假说,远离聚集分布的地点,独立分布的个体(局部的稀有种)能逃离病原菌的攻击而表现出局部的稀有种优势(locally rare species advantage)。在广东省黑石顶自然保护区,建立了2个1-ha光叶红豆(Ormosia glaberrima)样地(其中一个样地有26棵光叶红豆成年个体,另一样地仅有1棵光叶红豆成年个体)。通过野外控制实验结合生长室内的模拟实验,发现光叶红豆的幼苗更新在两个地点是不同的。(1)杀菌剂处理和生长室实验得出:在高密度成年母树的地点(地点1),土壤病原菌降低了光叶红豆幼苗的存活率,但是在低密度的地点(地点2),光叶红豆幼苗的存活并不受土壤病原菌的影响。表明在地点2独立分布的光叶红豆母树逃离了病原菌的攻击(局部的稀有种优势)。(2)在地点1,光叶红豆幼苗的存活率依赖距母树的距离,在母树的周围,光叶红豆幼苗的存活率最低。随着距母树距离的增加,杀菌处理的效果降低。无论是野外控制实验还是生长室的模拟实验,人为地分开自然状态下幼苗密度与距母树距离间的关系后(自然状态下,高的幼苗密度通常出现在距母树较近的地点),播种密度不影响幼苗的存活率。此外,地点2的光叶红豆种子与地点1的光叶红豆种子相比拥有较高的抗病性(可能由基因性差异引起)。(3)用直接的PCR (polymerase chain reaction)方法分析病原菌:从腐烂的光叶红豆种子中分离Genome DNA (种子埋在地点1内5棵所选定的光叶红豆母树周围)。用ITS1 and ITS4 (内部转录间隔)引物进行PCR扩增真菌内部转录间隔区(ITS rDNA)。从50个样品中,得到了9个期望大小的PCR序列。这些序列是相同的,并且他们与尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum Schlecht group)的ITS rDNA有最大的相似性。这表明了光叶红豆种子在该地点受到了尖孢镰刀菌的侵染。PCR方法并没有发现其他的病原真菌。(4)从腐烂的种子和垂死的幼苗中(均来自地点1内5棵所选母树的周围),共分离出了18个形态不同的真菌样品。根据ITS rDNA序列,逐一鉴定这些真菌样品。一系列的接种实验表明:尖孢镰刀菌(F06)能显著地降低光叶红豆幼苗的存活率,而接种其他的真菌样品并不能降低光叶红豆幼苗的存活率。最后,从接种后腐烂的种子和濒死的光叶红豆幼苗中,再次得到尖孢镰刀菌,因而满足了柯霍氏法则(Koch?s postulates)。(5)尖孢镰刀菌(F06)仅能诱导光叶红豆幼苗发病,不能引起与光叶红豆共存的其他3个物种的幼苗发病(鸭脚木,Schefflera octophylla (Lour.) Harms;黄果厚壳桂,Cryptocarya concinna Hance;罗浮栲,Castanopsis fabri Hance)。这一病原菌具有高的寄主专化性,接种实验还发现该病原菌对采自不同地点的光叶红豆种子的致病能力存在差异(对地点2的光叶红豆种子的致病力相对较低)。因此,该病原菌不仅具有Janzen-Connell假说所要求的天敌必须具有寄主专化性,而且该病原菌的致病力在不同的种源间也存在差异。(6)高湿和弱光能增加尖孢镰刀菌对光叶红豆幼苗的致病性。降低的接种浓度能够减弱病原菌对光叶红豆幼苗的抑制。因此,在控制的条件下研究病原菌对幼苗存活的影响时,应该将这些因子考虑在内。总之,光叶红豆与病原菌间的作用满足了Janzen-Connell假说的先决条件,本实验证实土传病原菌限制局部常见种的更新,进而促进物种共存。