编辑推荐:
红树林卵菌是一类鲜为人知的真核生物,其生态偏好、分布及演替规律尚不明晰。研究人员通过培养法,对菲律宾红树林不同衰老阶段叶片的卵菌进行研究。结果发现不同阶段卵菌多样性有差异,部分卵菌分布广泛。该研究为了解红树林生态系统提供了重要依据。
在神秘的红树林世界里,有一种微小的生物 —— 卵菌(oomycetes),它们虽然个头不大,却在红树林生态系统中扮演着重要角色。卵菌属于真核生物界的茸鞭生物门(Straminipila),能够在全球各种不同的栖息地中 “安营扎寨”。在热带和亚热带的红树林以及盐沼生物群落里,常常能发现它们忙碌的身影,它们分解着落叶、朽木等有机物,是生态系统中不可或缺的 “清道夫”。
然而,长期以来,人们对红树林中的卵菌了解极为有限。尽管近年来的系统发育分析显示,卵菌的种类可能相当丰富,还有不少新发现的类群,但关于它们在不同底物上的分布情况、生态偏好以及随着叶片衰老过程的演替规律,几乎是一片空白。除了早期一项采样有限的研究外,相关的深入研究少之又少。这种认知上的不足,就像在红树林生态这幅拼图中,缺失了关键的几块,使得我们无法完整地理解这个生态系统的奥秘。为了填补这些知识空白,来自 Senckenberg 生物多样性和气候研究中心、歌德大学等机构的研究人员,踏上了探索红树林卵菌世界的征程。他们的研究成果发表在《Mycological Progress》杂志上,为我们打开了了解红树林卵菌的新窗口。
研究人员开展的这项研究,主要聚焦于菲律宾群岛红树林中不同叶片衰老阶段卵菌的多样性和组成。在研究过程中,他们运用了多种关键技术方法。首先是样本采集,研究人员精心挑选了菲律宾群岛的 7 个地点作为采样点,在每个采样点又细分出 3 个区域,收集了共计 420 片直接接触河口海水的红树林叶片,并按照叶片颜色和衰老程度,细致地分为绿色(G)、黄色(Y)、黄棕色(YB)和棕色(B)四类。接下来是卵菌的分离,在实验室里,研究人员先用高压灭菌的海水仔细清洗叶片,然后将其剪成细条放在培养基平板上,通过切割从叶片边缘长出的卵菌菌丝,成功获得了纯培养物,这些纯培养物成为后续研究的重要材料。为了确定分离出的卵菌种类,研究人员进行了系统发育分析,他们提取卵菌的基因组 DNA,对核糖体 DNA 内转录间隔区(ITS)进行 PCR 扩增,再通过测序、序列比对等一系列操作,构建系统发育树,从而准确鉴定卵菌的种类。此外,研究人员还运用了多种统计分析方法,如构建物种积累曲线和稀疏曲线来评估采样深度和物种丰富度,利用多样性指数和非度量多维尺度分析(NMDS)来研究卵菌群落结构和组成的差异。
研究结果丰富且有趣。在卵菌的鉴定方面,研究人员从红树林落叶中成功分离出 547 株纯培养菌株,经过系统发育分析,确定它们属于 15 个分类单元。其中,有 5 个物种与已知的条形码分类单元相同,2 个是最近新引入的分类单元,另外 8 个类群则代表尚未描述的卵菌物种。这一发现就像在红树林这个 “神秘宝藏库” 中,发现了许多从未见过的 “宝贝”,极大地丰富了我们对卵菌物种多样性的认识。
关于卵菌的多样性,研究人员通过分析发现,叶片衰老的黄棕色阶段是卵菌物种的 “乐园”,这里容纳的卵菌物种数量最多,在物种多样性方面也表现最佳,用 Fisher's alpha、Shannon 指数、Hill N1 和 Hill N2 这四个多样性指数衡量,都得到了相同的结果。而在群落结构上,虽然四个叶片衰老阶段的卵菌群落组成有重叠,但也存在一些差异。一些卵菌,如 Halophytophthora batemanensis、Halophytophthora sp. 3 和 Halophytophthora sp. 4,就像红树林里的 “常住居民”,在所有采样地点和叶片衰老阶段都能找到它们的踪迹,说明它们对环境有很强的适应性,可能是红树林生态系统中的优势物种。而像 P. insolita、H. porrigovesica 等卵菌,却像是 “稀客”,只在单个地点被发现,这可能与它们较弱的环境感知能力、较低的叶片定植适应性或竞争力有关,也可能是受培养方法的限制。
在讨论部分,研究人员深入探讨了这些结果的意义。大多数已描述的卵菌是陆地和淡水生态系统中的动植物病原体,但在红树林这个海洋生态系统中,卵菌主要作为腐生生物存在,参与落叶的分解过程,促进营养物质的循环。像 Halophytophthora sp. 4、Halophytophthora sp. 3 和 H. batemanensis 这些广泛分布的卵菌,很可能是红树林生态系统中的 “关键角色”,它们在落叶分解初期,凭借对植物化合物的趋化作用,率先定植在叶片上。随着叶片分解的推进,其他生物如子囊菌、担子菌等也加入进来,竞争变得激烈,这可能就是棕色阶段卵菌物种数量减少,但部分竞争力强的菌株依然丰富的原因。
总的来说,这项研究首次对菲律宾红树林不同叶片衰老阶段的卵菌进行了较为全面的调查,为我们揭示了红树林卵菌的多样性和生态偏好,填补了该领域的多项知识空白。它不仅让我们对红树林生态系统中卵菌的角色有了更深入的理解,也为后续研究卵菌在其他生态系统中的作用以及生态系统的物质循环和能量流动提供了重要的参考依据。未来,研究人员可以进一步探索这些卵菌的生态功能和相互作用,以及它们对环境变化的响应,为保护和管理红树林生态系统提供更有力的科学支持。