禾草内生真菌共生体及其生态学意义

冷季型禾草与Epichloё属内生真菌建立互利共生关系,提高禾草对生物和非生物逆境的耐受性,进而影响整个草地生态系统结构、功能和能量循环过程,成为植物共生微生物和宿主共生关系研究的焦点。本文从禾草内生真菌生活史、宿主共生关系协同进化、产生生物碱种类及功能、提高宿主抗逆性及与其他生物交互作用等方面进行系统阐述,揭示禾草内生真菌在草地生态系统中的作用,为挖掘内生真菌资源,探讨合理利用途径和生态功能以及草地畜牧业的健康与可持续发展提供理论依据。     

植物–土壤反馈对禾草内生真菌响应

植物–土壤反馈是指植物的生长可以改变土壤的生物和非生物特性;反过来,土壤特性的改变可以影响植物的生长,进而改变植物群落的结构和动态。禾草内生真菌对植物–土壤反馈有重要影响。本文主要总结了Epichlo?属禾草内生真菌对宿主植物根际土壤化学性质、根际微生物、植物竞争力以及对生态适应机制的影响。研究发现,禾草内生真菌的侵染会对土壤营养元素产生影响,致使土壤有机碳、土壤全氮含量发生改变。禾草内生真菌对根际土壤微生物生物量和微生物群落产生作用,致使革氏兰阴性细菌、菌根真菌和球囊霉素等产生不同地变化。禾草内生真菌参与宿主植物的生活史,影响宿主植物的种内种间竞争,对生物群落结构和物种丰富度产生影响。     

Epichloe内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展北大核心CSCD

种子是农业生产实践中最基本的生产资料,其萌发对植物物种的生存和繁衍起着决定性作用,但此过程易受到环境因素的影响,提高种子在胁迫环境下的萌发质量对禾草建植具有重要意义。Epichloe内生真菌与禾草形成互惠共生关系,可促进共生体种子萌发并提高对环境胁迫抗性,使其在植物群落中占据优势生态位,因此对动植物及微生物生态系统产生广泛影响。将国内外关于Epichloe属内生真菌在不同生境及处理下对宿主禾草种子萌发的影响进行综述,重点探讨Epichloe属内生真菌对宿主禾草种子在正常生长条件和胁迫环境下的萌发及化感效应等方面的作用,发现内生真菌在正常萌发条件和胁迫环境中均能促进种子萌发,而在化感作用下萌发响应不一致,同时,内生真菌的侵染能显著缓解贮藏时间对种子萌发的负效应。通过对前人研究的总结,建议今后应加强对Epichloe内生真菌促进禾草种子萌发及提高抗性生理生化等方面的研究,揭示内生真菌与禾草共生对种子萌发的影响机制,从而筛选出优良内生真菌菌株,以期利用内生真菌资源为禾草种质资源的创制开辟新途径。     

农业生态系统中AM真菌、禾草内生真菌及病原菌互作

丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)、禾草内生真菌和植物病原菌广泛存在于农业生态系统中。AMF和禾草内生真菌均能与宿主植物形成共生体,促进宿主植物对养分、水分的吸收,提高植物对病害、干旱等生物和非生物逆境的抗性。植物病原菌引致的植物病害可降低植物产量和品质,造成生产上的重大损失。AMF可降低植物发病率和病情指数,其机理包括AMF与病原菌竞争侵染位点,养分和空间、消耗病原菌的能量、提高菌根植物对水分和养分的利用效率、调节病程相关蛋白。禾草内生真菌可通过分泌抑菌活性物质、诱导植物体产生抗性反应及减少病害介体的传播,提高植物地上生物量和抗病性。AMF和禾草内生真菌与其它微生物的互作因植物、真菌而异,有相互促进的效应,也有相互抑制的效应。研究和明确农业生态系统中三类微生物的互作机理,进而利用禾草内生真菌和AMF提高抗逆性及产量、防治病害,对于促进和维持农业生态系统可持续发展具有重要的意义。     

禾草Epichloё属内生真菌分类学研究进展

禾草内生真菌(Epichloё属)是指在宿主禾草的组织间隙内完成其全部或大部分生命周期，但不引起宿主禾草产生外部明显症状的一类真菌。其作为重要的农业微生物资源，一方面能促进宿主植物的生长、提高宿主对不良环境的抵抗能力；另一方面，部分内生真菌与宿主形成的共生体所产生的部分生物碱可引致草食家畜中毒，影响草地畜牧业的健康发展。禾草内生真菌的这一双重特性已经成为国际草业领域近30年来的研究热点。本文首先综述了有性型和无性型Epichloё属禾草内生真菌的命名历史和分类现状，其次对我国目前已发现的禾草内生真菌资源及其分布以及禾草内生真菌在抗逆育种方面的研究进展进行归纳总结，最后针对禾草Epichloё属内生真菌的分类和应用进行了展望，以期为挖掘和利用有益禾草内生真菌资源、培育优良植物新品种、发展现代草地畜牧业和生态环境建设提供科学依据。     

禾草–内生真菌共生对土壤理化性质及其 微生物影响的研究进展

禾草与内生真菌共生不仅会增强禾草的抗逆性,提升宿主农艺性状,还会对食草动物的取食产生影响。内生真菌可以对植物地上性状及地下环境和地下生物产生重要影响。研究发现,内生真菌可以通过改变凋落物的分解速率、根系化学物质的释放、根际沉积物的数量和种类来影响地下环境和生物多样性。内生真菌与禾草共生对于土壤的物理、化学特性以及生物学多样性都会产生影响,并且因禾草的种类、内生真菌菌株和土壤类型等的不同而异。对物理特性的影响主要集中在土壤团聚体结构的影响上,而化学成分的影响主要体现在土壤碳氮量的改变,生物多样性主要包括土壤微生物和动物。本文回顾了禾草–内生真菌共生体对土壤理化性质和功能的响应,目的是阐明宿主土壤生境中共生体和微生物之间相互作用的机制及其功能,为发掘、开发新的禾草–内生真菌共生体以及使用新型禾草–内生真菌共生体来改变土壤微环境提供理论基础。     

内生真菌对禾草类植物抗旱性的影响

综述了国内外近年来关于内生真菌Neotyphodium对禾草类植物抗旱性方面的研究成果。结果表明:与不带菌禾草相比,带菌禾草的抗逆性强、产量高,特别是内生真菌的侵染可增加宿主植物的抗旱性。据报道,内生真菌主要是通过促进植株根系发育、叶片生长、气孔开闭、渗透调节、抗氧化保护系统等来提高禾草类植物的抗干旱胁迫能力。但也有学者认为并非所有内生真菌对宿主禾草的抗旱性都有增益作用,内生真菌与禾草的共生关系还很大程度上决定于宿主、内生真菌基因型和生境的相互关系。在未来的研究中应以内生真菌-禾草共生体的抗旱机理、生物学特性和群体特征为重点;此外利用真菌-禾草共生体的抗旱特性开展优良牧草草坪草选育,发挥内生真菌在天然草地中的生态作用也是重要的研究方向。     

内生真菌对苇状羊茅和多年生黑麦草影响的研究进展

综述了内生真菌的分类及其在宿主苇状羊茅Festuca arundinacea和多年生黑麦草Lolium perenne中的分布与传播方式,阐述了内生真菌对苇状羊茅和多年生黑麦草生长、抗生物(病虫害)和非生物胁迫(P胁迫和干旱胁迫等)、以及对其他草类的竞争他感作用的影响,并提出今后的研究方向.     

内生菌提高植物抗旱性和耐盐性分子机制研究进展

植物-内生菌共生体在缓解植物的非生物和生物胁迫方面发挥着重要作用。在干旱和盐胁迫下,内生菌可以通过调控植物光合作用、激素浓度、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性以及相关基因表达等来保证植物正常生长和发育,从而增强植物抗逆性。近年来,植物促生菌(Plant growth promoting bacteria, PGPB)接种剂也被广泛研究应用。本文综述了植物内生菌的多样性、共生内生菌和PGPB在干旱和盐胁迫下对植物基因的调控,为内生菌提高植物耐旱性和耐盐性的分子机制的深入研究提供参考。     

基于Web of Science数据库禾草内生真菌生物碱论文计量统计分析

禾草内生真菌生物碱可以增强寄主植物的抗逆性,为了解禾草内生真菌生物碱的研究现状和发展趋势,基于Web of Science数据库,对20年来（2000-2019年）国内外发表的禾草内生真菌生物碱论文进行检索筛选,以禾草内生真菌生物碱为关键词,共检索到646篇相关文献,其中我国33篇。对相关文献进行计量学分析发现：生物碱发文数量排名前三的国家是美国、新西兰和中国;文献平均被引次数最多的是中国;20年来,我国关于禾草内生真菌生物碱的文章数量稳步上升,且不断有文章被国际高水平的期刊发表。我国禾草内生真菌生物碱的研究单位主要集中在兰州大学和南开大学等高校,研究内容主要是生物碱生物学特征、生态作用以及影响共生体产碱的因素等。而关于生物碱致毒机理和人工合成途径的研究较少,今后需加强对其的深入研究。     

禾草内生真菌研究及应用进展

内生真菌感染大部分禾草形成互惠共生体,提高共生体对环境适应性,并进而对动物、微生物以及整个生态系统产生广泛的影响,使该领域成为近年来研究的热点问题。分子生物学技术、基因组学、蛋白组学和代谢组学以及相应的信息生物学技术的应用加快了禾草内生真菌的研究,尤其是内生真菌全基因组序列的测定,明确了次生代谢物多样性及其与基因的关系,鉴定相关的功能基因和蛋白,基因敲除技术阐释了维持内生真菌与寄主动态平衡的分子机制。利用基因组学等技术筛选对家畜无毒的内生真菌菌株, 通过接种技术建立新的既具有抗逆性,又对家畜无毒的禾草-内生真菌共生体,提高禾草的品质并确保对动物的安全性,在牧草及草坪草育种上获得了巨大成功。但是内生真菌的寄主特异性限制了内生真菌可利用的范围,因此后续应继续利用基因组学和代谢组学新技术深入研究内生真菌与寄主相互作用的机制,利用基因工程技术人工创造无毒菌株,克服共生体创制的瓶颈。本研究旨在对以上内容进行综述,以期为更广泛利用内生真菌进行牧草和草坪草育种奠定基础。     

不同密度甘肃马先蒿寄生和内生真菌互作对紫花针茅内源激素及生物碱含量的影响

根寄生植物是禾草生长过程中的一种生物逆境,禾草内生真菌能增强其对生物或非生物逆境的耐受能力;然而,有关禾草内生真菌对不同密度根寄生逆境下禾草生长、内源激素水平和生物碱含量变化的研究鲜有报道。基于此,通过开展温室盆栽试验,以建立根寄生关系的带菌(E+)和未带菌(E-)紫花针茅及根寄生植物-甘肃马先蒿为研究对象,比较E+和E-紫花针茅在不同甘肃马先蒿寄生强度下生长、内源激素和生物碱含量变化。结果表明,与未寄生紫花针茅相比,随着甘肃马先蒿密度增加,紫花针茅生物量降低80%,株高、分蘖数和根长均降低25%,吲哚乙酸、脱落酸含量分别增加43%和51%,细胞分裂素含量降低50%。内生真菌侵染显著提高紫花针茅生长特性,增加内源激素和生物碱含量;带菌紫花针茅在根寄生逆境下生物碱含量持续增加,同时甘肃马先蒿利用根部木质部通道可获取寄主内生真菌合成的生物碱。由此可见,内生真菌通过调控紫花针茅体内有关生长和逆境预警相关内源激素水平及改变生物碱含量的方式增强紫花针茅对甘肃马先蒿根寄生逆境的耐受能力,为利用禾草内生真菌共生体修复甘肃马先蒿型退化草地提供新视角。     

磷添加条件下摩西球囊霉与禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

本试验探究了不添加磷(P₀)和添加50 mg/kg(P₅₀)条件下,丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae, AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)和禾草内生真菌对多年生黑麦草生长、养分吸收和磷酸酶活性的影响。多年生黑麦草分别由含有禾草内生真菌(E⁺)和不含禾草内生真菌(E^-)种子建植获得。结果表明:1)AM真菌与禾草内生真菌可显著影响多年生黑麦草的生物量(P<0.05),二者共同作用(AME⁺)时生物量最低。P₀处理,以AM真菌E^-植株生物量最高。P₅₀条件下,对照(NME^-)最高;2)P添加平均提高AM真菌的侵染率11.40%,P₀和P₅₀条件下E⁺植株较E^-植株的菌根侵染率分别低18.65%和11.77%;3)AM真菌未显著影响P吸收(P<0.05)。禾草内生真菌增加了植株N含量,而AM真菌侵染降低了E⁺植株N含量;4)P添加显著提高了磷酸酶活性(P<0.05),不同处理以AME⁺的磷酸酶活性最高。两种共生微生物在不同P条件下,单独作用均有利于植物生长,共同作用时因对光合产物存在竞争,并未协同促进植物生长和养分吸收。     

禾草-内生真菌人工接种技术研究进展

内生真菌侵染禾草既可提高宿主植物在群落中的竞争力，又可引起家畜中毒， 因其特殊的双重特性而受到国内外学术界的广泛关注。由于禾草内生真菌具有宿主特异性使其资源的利用开发受到限制。随着分子生物学和基因组学的发展与应用，越来越多优良的内生真菌被发现，禾草组织培养再生体系也已逐步建立，对禾草内生真菌人工接种技术的传统方法有一定程度的改进。筛选具有优良特性的内生真菌菌株，通过人工接种的方法建立既对家畜无毒又能提高宿主品质及抗性的共生体是当前和今后研究的方向与热点。对现有的禾草内生真菌人工接种技术进行了综述，发现目前主要的接种方法有：无菌苗接种法、注射接种法、愈伤组织接种法、种子接种法和成株接种法。其中无菌苗接种法技术趋于成熟而应用广泛，但该方法与注射接种法均对植物有所伤害，增加了幼苗死亡率；愈伤组织接种法潜在成功率较高，但目前成熟的组织培养再生体系建立不完全而应用较少；种子切口接种法是新的接种方法的尝试，该方法操作简便，但目前并无成功接入的范例；种子浸菌接种法对植物组织造成的物理伤害小，幼苗存活率高，能够有效提高接种成功率。通过对现有人工接种技术的研究与探讨，以期借鉴开发其他微生物人工接种方法，同时探索新的接种成功率更高、相容性更好的接种手段，拓展内生真菌在禾草的共生范围，获得更多具有优良性状的共生体。     

中国西北地区披碱草属植物所带内生真菌的培养特征

内生真菌与植物所形成的共生体普遍存在于冷季禾草中,共生体有利于提高宿主植物的生物和非生物抗性。虽然目前研究者们已对禾草内生真菌做了大量的研究,但是尚未发现对分布于中国西北地区披碱草属植物无性世代Neotyphodium内生真菌培养特征的研究。本研究从中国西北地区分离出15株来自不同地理种群披碱草属植物无性世代Neotyphodium内生真菌。通过分离培养,测定了这15株无性世代Neotyphodium内生真菌的菌落生长速度,结果显示,这15株无性世代Neotyphodium内生真菌菌落的平均生长速度为(0.41~0.85) mm/d,且生长速度与海拔具有相关性。分布在海拔低于3000 m的无性世代Neotyphodium内生真菌的菌落生长速度比生长于海拔高于3000 m菌落的生长速度快。观察菌落发现,分布在海拔高于3000 m的菌落正面特征较为一致,而分布在海拔低于3000 m的菌落正面特征出现不同。另外,通过多基因联合建树发现,分布在海拔高于3000 m的无性世代Neotyphodium内生真菌聚在一个分支,而分布在海拔低于3000 m的无性世代Neotyphodium内生真菌呈现星状分布。由于目前尚未对中国西北地区披碱草属植物无性世代Neotyphodium内生真菌命名。因此,希望本研究结果能为该菌的命名提供理论依据。     

内生真菌对醉马草白粉病抗性的影响

为研究内生真菌对醉马草白粉病抗性的影响,在温室条件下,对自然发生不同程度白粉病(健康、轻度感病和重度感病植株)的带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的醉马草植株的发病率、病叶率、病情指数及各项生理生化指标进行测定。结果表明,E+醉马草的发病率48%显著低于E-醉马草的发病率97%(P0.05),E+的病叶率60%显著低于E-醉马草病叶率86%(P0.05),E+醉马草的病情指数为50.76,E-醉马草的病情指数为82.49;通过各项生理生化指标的测定发现与健康植株相比,在轻度和重度发病植株中,内生真菌的存在可以显著(P0.05)提高醉马草叶片的叶绿素含量和脯氨酸含量,E+醉马草的SOD酶活性和POD酶活性也显著高于E-醉马草,同时内生真菌显著地降低了醉马草叶片中丙二醛(MDA)的含量。据此说明内生真菌的存在能够提高醉马草抗白粉病的能力。     

柱花草SgNCED1基因的克隆及功能分析

脱落酸(ABA)作为一种调控生长发育的激素,对植物多种生理过程起着调控作用。9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)是高等植物ABA生物合成途径的关键酶。NCED基因受逆境胁迫诱导,导致逆境ABA的积累。研究NCED基因克隆、表达,调控ABA的生物合成,是提高植物抗逆性的重要途径。柱花草(Stylosanthesgu ianensis)是一种热带和亚热带地区广泛种植的耐旱草种。     

新西兰草甸羊茅中不同处理的黑麦草碱含量分析

通过萃取和复萃取的方法从牧草中获得结晶状的二氢氯化黑麦草碱。8种不同分子结构的黑麦草碱具有不同生物活性，并具有一定的抗牧草虫害的作用。但牧草中的黑麦草碱的含量随着季节变化也发生相应变化，并影响抗虫的效果。因此，试验用草甸羊茅经内生真菌对生长在新西兰的草甸羊茅Festuca pratensis进行12种不同的感染处理，测定草甸羊茅叶和茎在不同季节中黑麦草碱的含量，选出高产量、生长期长和抗虫害强的共生牧草。     

根际促生菌促生机理及其增强植物抗逆性研究进展

植物根际促生菌具有促进植物生长、提高作物产量及诱导植物产生系统抗性来抵御生物和非生物胁迫的作用。目前，随着绿色可持续现代农业的大力发展，微生物菌肥成为备受青睐的新型肥料。因此，有关根际促生菌的分离、鉴定、与植物的互作机制以及利用根际促生菌制备微生物肥料等方面的研究日益受到重视。本文系统综述了根际促生菌促进植物生长的机理（包括固氮、溶磷、解钾、溶铁、分泌植物激素、释放挥发性物质等）和增强植物抵御生物胁迫（包括病原菌、害虫等）及非生物胁迫（干旱、盐害、重金属等）方面的研究进展，并针对根际促生菌的未来研究方向进行了展望。