林木常与土壤微生物共生以适应复杂的生存环境。真菌与高等植物形成菌根(特别是与树木形成的外生菌根)共生体系是一种极为普遍的现象。随着研究方法的不断发展与应用,菌根真菌的生态学功能和物种多样性逐渐被发现。外生菌根的形成可增大植物根系的吸收范围,活化土壤中难溶性养分,从而促进植物生长。栎属(Quercus)植物种类多、适应性强、用途广泛。栎类树种根部常形成外生菌根,人工接种试验表明:栎类树种的外生菌根真菌主要来自担子菌,少数子囊菌和低等真菌。但目前我国对栎树菌根的研究以北方树种,如辽东栎(Quercus liaotungensis)和蒙古栎(Q.mongolica)见多,南方本土栎及引种栎还鲜有报道。本研究以2种南方本土栎和8种引种栎的外生菌根为研究对象。本土栎为白栎(Q.fabri)和麻栎(Q.acutissima)。引种栎为大果栎(Q.macrocarpa)、弗吉尼亚栎(Q.virginiana,简称“弗栎”)、牛栎(Q.michauxii)、纳塔栎(Q.nuttallii)、水栎(Q.nigra)、琴叶栎(Q.lyrata)、舒玛栎(Q.shumardii)和猩红栎(Q.coccine)。通过开展菌根调查、形态描述、分离培养,以及菌群高通量测序分析,初步揭示了栎树外生菌根真菌物种的多样性和菌群的时空动态演替规律。在此基础上,开展了多种外生菌根真菌的温室接种试验,初步筛选出能高效促进栎树生长和营养吸收的功能菌株。主要研究结果如下:(1)栎树外生菌根形态特征描述对苗圃地、人工林和野生栎树种群外生菌根调查发现,南方乡土树种或引种栎树均能够形成发达的外生菌根。苗圃地栎树的一年生幼苗外生菌根外部形态相似,在结构和颜色上没有明显差异。菌根主要为白色二叉分枝和塔状分枝,偶见棒状或不规则分枝,说明苗圃中与栎属相关的外生菌根真菌可能缺乏多样性,或幼苗募集外生菌根真菌的能力较差。14年生人工林中的弗栎主要形成黑色、白色和黄色及其中间色(乳白色和深红色)等5种颜色的外生菌根类型,呈塔状、羽状、二叉分枝、棒状、不规则分枝等多种分枝方式,外部形态及解剖特征差异明显。麻栎和白栎主要形成白色菌根,菌根分枝类型主要为单轴分枝及珊瑚状分枝,菌套类型较为单一。(2)栎树外生菌根真菌多样性及分布与演替规律通过分离培养得到39株可能的外生菌根菌纯培养物,基于ITS、LSU基因片段对其进行遗传发育分析,发现苗圃地栎树幼苗外生菌根分离纯化得到的菌株集中分布在斜盖菇(Clitopilus),肉片齿菌属(Sistotrema)和硬皮马勃属(Scleroderma)中。野外栎树未分离到可培养的外生菌根菌。基于Illumina高通量测序平台的扩增子测序,从引种栎和本土栎中检测到外生菌根真菌主要来自Boletales,Russulales,Thelephorales和Agaricales这四个目。对不同采样期弗栎外生菌根菌群落动态变化的研究发现,群落结构呈现出较明显的变化,主要表现为:Scleroderma在初始阶段丰度较高,随后呈逐渐下降趋势,但在所有时期丰度仍最高;相反Russula在初始阶段比例极低,随后呈较快增长,但丰度仍未超过Scleroderma;Tomentella在第2个时期的丰度跃升,其余时期较稳定。该季节变化特征与Scleroderma和Russula子实体发生时间基本吻合。在不同采样期,麻栎外生菌根菌群落动态变化明显,3月份菌根菌几乎全部由Boletales组成,8月份Russulales的相对丰度大幅增加。非度量多维度标度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等分析表明不同采样期的弗栎与麻栎的群落结构与组成均存在较明显差异。不同生境下的白栎外生菌根真菌群落结构差异明显。苗圃地白栎外生菌根菌主要由Boletales构成;贵州野生大树外生菌根菌主要集中在Agaricales;十年生人工林外生菌根菌的优势菌则来自Russulales。(3)外生菌根菌及内生菌的基础生物学特性通过HPLC-MS/MS方法对几株苗圃地分离得到的外生菌根菌斜盖菇(Clitopilus)、硬皮马勃菌(Sistotrema)及内生菌嗜根小纺锤菌(Atractiella rhizophila)的发酵液和菌丝体进行产生长素和脱落酸能力测定。发现大部分菌株具有产生植物激素的能力,但含量及其在发酵液或菌丝体的分布存在差异。菌株氮源利用模式研究表明,大部分供试菌株更善于利用有机氮,尤其是牛血清蛋白和谷氨酰胺。(4)外生菌根真菌对多种栎树生长和养分吸收的影响不同菌株与不同栎树的多个接种试验组合的结果表明,这些外生菌根菌与内生菌均表现出了对宿主不同程度的促生作用,以及表现出显著的调控根系构型的能力。在幼苗的营养元素吸收方面,弗栎幼苗的地上组织总含氮量有所提高,但未达到显著水平。总磷含量则受到的正负效应不一致。但在所有处理中,茎叶的总钾含量均显著增加。而其他接种组合则不明显,这可能取决于菌与植物形成的共生类型。由此,推测共生菌对植物养分吸收存在一定的调控作用。本研究通过筛选高效促生菌株,有望为研发栎类专用菌肥、开展菌根化高质量苗木培育提供理论基础和技术依据。