外生菌根（Ectomycorrhizal,ECM）真菌是土壤中一类特殊的活体营养型真菌,能与木本植物细根形成菌根共生体,并促进宿主植物对水分与矿质营养的吸收。ECM真菌与植物的互惠关系极大地促进了土壤矿物风化、元素生物地球化学循环及碳素向地下的迁移与积累。尽管已有研究报道ECM真菌能通过生物机械作用与生物化学作用促进矿物的风化,但是ECM真菌风化矿物过程中的分子调控机制尚不清楚,特别是对于某些弱风化能力的ECM真菌,它们是如何获取矿物中的元素满足自身与宿主植物的营养需求?这些ECM真菌能否选择特定的细菌类群以弥补其风化能力的缺陷?目前尚未有足够的证据。此外,ECM真菌分泌的草酸是其风化土壤矿物的一个重要介质,但易与土壤金属离子形成难溶性化合物覆盖于矿物或菌丝表面,从而阻碍ECM真菌对矿物的进一步风化与营养的吸收。对此,ECM真菌是否能选择富集特定的细菌类群以缓解草酸盐积累所引起的不利影响,目前也未见报道。基于以上问题,本论文采用高通量测序手段分析了ECM真菌的环境适应性、宿主特异性及对菌根际细菌群落的选择作用;运用分子生物学、生物信息学与矿物学相结合的方法探究了ECM真菌在纯培养条件下风化矿物过程中的基因转录调控机制,并采用分子遗传学手段在模式真菌构巢曲霉中对相关矿物风化基因进行功能验证;利用盆栽和野外原位培养方式研究了ECM真菌在风化矿物过程中对高风化潜能细菌的富集作用;最后通过高通量测序与定量PCR等手段解析了不同植物外生菌根际草酸盐降解菌群落结构及其在促进矿物风化中的作用,并分析了它们的降解特性及其在碳迁移转化中的角色。本研究主要结果如下:1.通过子实体组织分离法获得4株ECM真菌,分别为琥珀乳牛肝（Suillus placidus）LS07、豹斑鹅膏（Amanita pantherina）LS08、大孢硬皮马勃（Scleroderma bovista）LS062、东方豆马勃（Pisolithus orientalis）LS065;并分析了它们的生长特性,结果显示4株真菌的最适生长温度和p H值均有一定差异,相似之处是它们都能利用单糖、二糖与寡糖等多种类型碳源,并对铵态氮有较好的利用能力。2.运用16S r RNA/ITS扩增子测序分析松科植物马尾松（Pinus massoniana）与壳斗科植物麻栎（Quercus acutissima）与枹栎（Quercus serrata）菌根上ECM真菌与菌根际细菌的群落组成,结果显示ECM真菌定殖宿主范围较宽,特异性不明显,单棵植物细根能够定殖7–10个ECM真菌属（最多可达17个种）。相比于周边土壤,外生菌根际能够塑造相似的细菌群落结构,但并不会提高细菌物种多样性。ECM真菌的环境适应性研究结果表明该类真菌具有较强的环境适应能力,但环境污染如生活垃圾等会影响它们的群落结构。其中,子囊菌类ECM真菌如革菌属（Tomentella）、长毛盘菌属（Trichophaea）和威氏盘菌属（Wilcoxina）具有较强的逆境适应能力。此外,环境污染还能够显著抑制ECM真菌子实体形成。3.结合RNA-seq技术与实时荧光定量PCR（RT-q PCR）探究了LS08菌株在风化含钾矿物与磷灰石过程中的基因差异表达情况,结果表明该菌在缺乏可溶性钾和磷的培养条件下,不能上调小分子有机酸合成来促进矿物风化,且不能获取磷灰石中的磷,显示出较弱的矿物风化能力。但该菌能显著上调其它相关基因表达和代谢途径,特别是显著上调离子转运蛋白基因的表达,如HAK家族的高亲和性钾离子转运蛋白基因Ap HAK1。此外,半定量PCR与RT-q PCR的结果还发现LS08菌株的碳酸酐酶（CA）基因Ap CA2与矿物风化密切相关,在缺钾和（或）磷条件下表达量显著上调,而Ap CA3却没有上调,反而在缺磷胁迫下表达下调,这暗示了它们可能具有功能分工。通过基因敲除与过表达技术在模式真菌—构巢曲霉（Aspergillus nidulans）中对CA基因的功能分工进行验证,结果表明构巢曲霉中两条CA基因（can A与can B）在矿物风化过程中具有明显分工,can A不仅参与硅酸盐矿物的风化,而且还能在风化过程促进碳酸盐矿物—方解石形成;而can B是该真菌适应低浓度CO2环境的必需基因。4.通过菌根化植物的盆栽实验,结果显示弱风化能力ECM真菌能够在根际富集多种高风化潜能细菌以促进对矿物（磷灰石）的风化,特别是鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）,其相对丰度高达10.53%,显著高于其他细菌类群。野外网袋试验进一步证明,ECM真菌能够选择性富集具高风化潜能的细菌类群促进矿物风化。同时,ECM真菌在获取矿物中的矿质营养时,能因矿物的种类而选择不同的风化细菌类群。如:在风化磷灰石与钾长石时,ECM真菌偏向于富集假单胞菌（Pseudomonas）和鞘氨醇单胞菌等,而在风化蛇纹石时则偏向于富集芽孢杆菌属（Bacillus）与类芽孢杆菌属（Paenibacillus）细菌。5.高通量测序与定量PCR结果显示ECM根际不仅存在不同于其周边土壤的草酸盐降解菌群落,还能提高草酸盐降解菌丰度,其数量高达2.60×10~8–5.03×10~8copies/g土壤。通过平板分离获得一株高效草酸盐降解菌—链霉菌（Streptomyces sp.NJ10）,实验证明该菌株能在降解草酸钙的过程中能合成碳酸盐。综上所述,ECM真菌能够富集多种风化细菌来促进土壤矿物的风化以缓解自身风化能力的不足,并能够富集草酸盐降解菌以缓解草酸盐积累所带来的副作用,促进土壤碳素积累。本研究揭示了ECM真菌促进土壤矿物风化与提高植物营养新机制,加深了对微生物-矿物相互作用的生态服务功能的认识,为荒地、退化林等特殊环境植被恢复与森林生态系统重建提供了理论依据。