丛枝菌根真菌异形根孢囊霉14-3-3蛋白基因的克隆及功能验证

为证明丛枝菌根(AM)真菌在增强植物抗旱性方面的直接作用,克隆了AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)DAOM 197198中的14-3-3蛋白基因Ri14-3-3;通过设计特异性引物,在AM真菌中扩增到了该基因的全长片段。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)177 w异源表达实验验证了Ri14-3-3的功能。结果表明:在正常水分条件和干旱胁迫下,Ri14-3-3均提高了酵母的生长速率和生长量。正常水分条件下,Ri14-3-3上调了钙调蛋白基因(MAC1)、下调了水孔蛋白基因(AQY3)的表达;干旱胁迫下,Ri14-3-3上调了质膜H+-ATP酶基因(PMA1)、水孔蛋白基因(AQY1)、钙调蛋白基因(CMP)的表达。Ri14-3-3基因能够上调酵母质膜H+-ATP酶基因和水孔蛋白基因,说明干旱胁迫下AM真菌14-3-3蛋白可以调控干旱胁迫响应基因,促进真菌向植物运输水分,从而增强植物抗旱性。     

蒺藜苜蓿中CDF家族锌转运体MtMTP3的鉴定和表达调控分析

植物体内阳离子扩散协助蛋白(cation diffusion facilitator proteins,CDF)也称为金属耐受蛋白(metal tolerance protein,MTP),在提高植物对锌抗性和调节锌在植物体内分布起到重要作用。本研究根据拟南芥AtMTP1基因序列从模式豆科植物蒺藜苜蓿基因组中鉴定了一个CDF家族锌转运体基因MtMTP3。生物信息学分析表明MtMTP3编码385个氨基酸,属于CDF家族锌转运体;酵母功能互补实验证实MtMTP3具有转运Zn的功能;基因表达检测结果显示MtMTP3主要在蒺藜苜蓿根部表达,高浓度Zn、Mn或者缺Fe处理均能促进MtMTP3的表达,表明该蛋白与根部重金属转运有关;RT-PCR和定量PCR检测结果显示该基因在低磷条件下表达量升高,接种丛枝菌根真菌能显著抑制MtMTP3表达,即使在高浓度锌处理下,MtMTP3表达也明显受到抑制。这些研究结果表明,丛枝菌根真菌可能通过促进磷吸收,进而调控MtMTP3基因的表达。     

大豆与丛枝菌根真菌共生建立及菌根检测方法的探究

利用盆栽培养的方法,研究4种培养基质(蛭石、蛭石-土、沙-蛭石、沙-土)对不同品种大豆与AM真菌(Rhizophagus irregularis)共生的影响,比较Parker纯黑墨水和台盼蓝2种染色剂对大豆菌根的染色效果,探究放大网格交叉法和Trouvelot五级分级法在大批量菌根共生指标检测中的应用。结果表明:蛭石-土(V_(蛭石)∶V_土=4∶1)更有利于AM真菌对大豆的侵染,该基质中菌根的丛枝丰度、根内菌丝密度、泡囊丰度均显著高于其他基质,可以作为大豆与AM真菌共生盆栽培养的最佳培养基质;对于大批量的菌根共生指标检测,墨水染色技术和放大网格交叉法是目前最优的菌根染色和真菌指标检测方法。     

百脉根LysM型受体LcLRK1参与菌根真菌丛枝形成

从日本百脉根(Lotus corniculatus)中克隆到一个可能与菌根因子识别相关的Lc LRK1基因,通过设计简并引物并利用RACE PCR手段,在百脉根中扩增得到Lc LRK1基因全长序列。通过生物信息学的方法,对Lc LRK1基因进行结构分析和预测;接种Rhizophagus irregularis,检测Lc LRK1基因在百脉根不同组织中的表达水平;构建Pro Lc LRK1∶∶GUS重组载体,观察Lc LRK1基因在根中的表达部位;最后通过RNA干扰(RNAi)技术进行Lc LRK1基因沉默。结果表明:Lc LRK1编码一个Lys M型受体激酶,由3个胞外Lys M结构、1个跨膜结构域与1个胞内激酶结构域组成;Lc LRK1在AM共生早期表达水平明显增强,并在根的表皮细胞及根毛基部表达;Lc LRK1基因沉默后抑制了早期丛枝的形成;相对于对照组,在Lc LRK1RNAi的植株中AM真菌的侵染率明显下降,丛枝数目也明显降低。证实Lc LRK1基因与菌根真菌信号分子识别相关,并且影响AM真菌丛枝的形成。     

丛枝菌根真菌的钙调素基因在共生过程中的作用

通过对丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)中分离得到的钙调素基因序列进行分析,并利用实时荧光定量PCR(Real time PCR)研究该基因在共生体形成早期不同时间段的差异表达,以及在菌根共生体形成后,经胁迫处理,观察钙调素基因的表达量变化。荧光定量PCR结果表明,丛枝菌根真菌在与植物的共生过程中,存在钙离子激增现象,表明钙调素基因在共生早期的钙离子信号转导方面具有调控作用,而且在菌根真菌共生早期的菌丝生长过程中钙调素的调控作用可能与肌球蛋白的辅助有关。     

丛枝菌根真菌和解磷细菌复合接种对水稻丛枝菌根真菌侵染率和肥料利用率的影响

为探究丛枝菌根真菌和解磷细菌复合接种对水稻肥料利用率的影响,本研究以金粳818为试验材料,以接种灭活复合菌剂为对照,分析2种丛枝菌根真菌[异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis,RI)和摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae,FM)]和3种解磷细菌[芽孢杆菌属细菌(Bacillus sp.,R1-3)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium,BM)、耐盐节杆菌(Arthrobacter pascens,AP)]单接种和两两组合接种对水稻丛枝菌根真菌侵染率和肥料利用率的影响。结果表明,与单接种丛枝菌根真菌处理相比,加入解磷细菌后大部分处理的水稻菌根侵染率降低,其中FM+BM处理的丛枝菌根真菌侵染率下降至7.54%,显著低于单接种丛枝菌根真菌处理。相较于对照和单接种丛枝菌根真菌或解磷细菌处理,复合接种处理在水稻生殖生长期末整体上提高了氮肥、钾肥利用率,其中FM+BM处理与对照相比分别提高了19.55个百分点、20.47个百分点。丛枝菌根真菌和解磷细菌复合接种有利于提高水稻生殖生长期末氮肥利用率和钾肥利用率,其中FM+BM为最优组合。     

丛枝菌根真菌对砷胁迫下水稻砷酸盐还原酶基因表达的影响

试验以水稻(Oryza sativa L.)金优64为宿主,以4种丛枝菌根真菌Glonus mosseae、Glomus intraradices、Gigaspora margarita、Gigaspora rosea为接种剂,通过盆栽试验研究在砷胁迫下4种丛枝菌根真菌分别与水稻金优64共生后对水稻的促生效应.结果表明,丛枝菌根真菌与宿主之间具有选择偏好性,水稻接种Glomus mosseae与接种其他3种丛枝菌根真菌相比,长势较明显,地上部砷的积累也较低.砷胁迫下接种不同种属的丛枝菌根真菌对水稻体内砷酸盐还原酶基因的表达影响也不同,推测砷胁迫下接种不同的丛枝菌根真菌对水稻砷代谢途径的调控机制是不同的.     

低能离子注入对丛枝菌根真菌及其与蒺藜苜蓿共生的影响

[目的]研究低能离子注入对丛枝菌根真菌及其与蒺藜苜蓿共生的影响。[方法]以丛枝菌根真菌Arbuscular mycorrhizal fungi为试验材料,以豆科模式植物——蒺藜苜蓿为寄主,经低能离子注入后,考察丛枝菌根真菌的孢子萌发率和菌丝长度;然后建立蒺藜苜蓿与丛枝菌根真菌的共生关系,并对根的侵染、孢子产量以及根外菌丝的生长进行评估。[结果]低剂量的离子注入能刺激丛枝菌根真菌孢子的萌发和早期的生长;高剂量的离子注入则抑制丛枝菌根真菌孢子的萌发和早期的生长;在所选剂量范围内,离子注入不影响丛枝菌根真菌与蒺藜苜蓿建立共生关系。[结论]可以利用离子束生物技术对丛枝菌根真菌进行改良;该研究为提高豆科牧草抗逆性的研究提供了新思路和新方法。     

丛枝菌根真菌-植物共生体系在石油污染土壤修复上的研究进展

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌能够与陆地80%～90%的维管植物建立共生关系,产生的地下菌丝体网络连接着植物根系、土壤及根际微生物。目前,丛枝菌根真菌被认为是提高石油污染土壤修复的工具。该文从石油对丛枝菌根真菌及其群落结构的影响、丛枝菌根真菌对植物的帮助及与其它微生物及物质共同作用提高石油修复效率等方面做以阐述。未来研究方南有以下几个方面：(1)寻找并选择针对不同石油及土壤的丛枝菌根真菌与宿主植物组合,并建立组合库;(2)利用分子手段及基因工程等技术研究丛枝菌根真菌对石油的降解或者提高宿主植物对石油的耐受性或降解等机制等;(3)关注菌丝际生态功能区,以“共生功能体”的概念入手深入挖掘,探究植物、根际及菌丝际微生物之间的相互作用及功能等三个方面开展工作,以期对未来修复工作提供科学支持。     

菌根化马尾松磷转运蛋白家族基因的生物信息学和表达分析

利用同源克隆法从菌根化马尾松中获得14条磷转运蛋白基因片段,对其中6条(PmP1~PmP6)编码的氨基酸序列进行了比对和同源性分析,检测了不同磷水平下各成员的表达模式.结果表明,PmP1~PmP6编码氨基酸序列具有Pht1磷转运蛋白家族的典型特征,成员间相似性达70%以上.系统分析表明,它们分为5个亚组,与双子叶植物的同源性较高,且高度进化保守.综合分析半定量和荧光定量PCR结果显示,PmP1~PmP6的表达受外生菌根诱导,且根、茎和针叶中均有表达.未接种菌根真菌时,PmP1~PmP6在针叶中表达量最高,其次为根;接种后,根中表达活性升高,其表达量与生长环境中磷水平相关,低磷条件下被高效激活,高磷条件反而抑制其表达.因此,PmP1~PmP6参与菌根化马尾松体内磷的吸收和转运过程.     

VA菌根共生的分子生物学

VA菌根共生是植物与真菌彼此相互作用、长期演化的结果。近几年来 ,科学家们运用现代生物技术 ,试图通过 VA菌根形成中的各类特异分子事件 ,包括植物的防卫反应、菌根与根瘤共生的异同以及 P、N转运基因等 ,揭示其共生的遗传与分子机制     

Lyso-phosphatidylcholine is a signal in the arbuscular mycorrhizal symbiosis

The arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis represents the most widely distributed mutualistic root symbiosis. We report that root extracts of mycorrhizal plants contain a lipophilic signal capable of inducing the phosphate transporter genes StPT3 and StPT4 of potato (Solanum tuberosum L.), genes that are specifically induced in roots colonized by AM fungi. The same signal caused rapid extracellular alkalinization in suspension-cultured tomato (Solanum lycopersicum L.) cells and induction of the mycorrhiza-specific phosphate transporter gene LePT4 in these cells. The active principle was characterized as the lysolipid lyso-phosphatidylcholine (LPC) via a combination of gene expression studies, alkalinization assays in cell cultures, and chromatographic and mass spectrometric analyses. Our results highlight the importance of lysophospholipids as signals in plants and in particular in the AM symbiosis.     

Medicago truncatula DMI1 required for bacterial and fungal symbioses in legumes

Legumes form symbiotic associations with both mycorrhizal fungi and nitrogen-fixing soil bacteria called rhizobia. Several of the plant genes required for transduction of rhizobial signals, the Nod factors, are also necessary for mycorrhizal symbiosis. Here, we describe the cloning and characterization of one such gene from the legume Medicago truncatula. The DMI1 (does not make infections) gene encodes a novel protein with low global similarity to a ligand-gated cation channel domain of archaea. The protein is highly conserved in angiosperms and ancestral to land plants. We suggest that DMI1 represents an ancient plant-specific innovation, potentially enabling mycorrhizal associations.     

茶树丛枝菌根真菌的研究进展

丛枝菌根真菌是广泛存在于林地土壤中、与植物共生的重要的真菌类群,具有多种重要的有益功能。笔者综述了茶树丛枝菌根真菌的种类、形态结构、侵染率,及其对茶树在营养吸收、生长发育、矿质元素吸收、品质和抗逆性等方面的影响,并对其应用前景作了初步展望,以期为开展茶树AMF相关研究提供参考。     

重庆市主产药用植物丛枝菌根结构多样性研究

对重庆市主产的21科37属38种药用植物的根系作了菌根染色制片观察,结果表明：有30种植物形成了丛枝菌根,占观察样品的78.9％,有8种植物没有观察到丛枝菌根,占观察样品的21．1％;在药用植物的丛枝菌根中．观察到了典型的菌根结构,如丛枝、泡囊、孢子、分枝状吸收结构、附着胞、菌丝等。表明重庆药用植物的丛枝菌根结构具有多样性的特征。     

稻瘟病菌菌株FJ81278中新发现的一个基因注释及其表达分析

对稻瘟病菌菌株FJ81278进行基因组和转录组分析,发现一个新的特异基因MoHsbA编码的蛋白具有疏水表面结合蛋白A(HsbA)结构域和一个信号肽.进一步的生物信息学分析发现,该基因组中另外7个基因编码的蛋白也具疏水表面结合蛋白结构域.稻瘟病菌中的HsbA蛋白聚集于系统发育树的同一个大的分支上,说明它们具有较近的亲缘关...     

丛枝菌根真菌对矿质养分活化作用研究进展

丛枝菌根真菌（AMF）与大多数植物能够建立互惠共生体系,提高植物对水分和养分吸收,促进植物生长。AMF与植物共生可促进矿质养分活化释放,提高土壤养分生物有效性,改善植物营养状况。AMF与植物共生加速了玄武岩、长石、花岗岩、磷酸盐等矿物的风化速度,促进养分从矿物中析出;AMF与植物共生促进了土壤中磷素以及其他矿质元素活化,从而促进植物生长。AMF活化土壤养分的机理主要是能形成强大的菌丝网络,菌丝桥传递矿质养分;分泌多种酶类,参与土壤养分酶解;分泌有机酸,降低土壤pH值,活化土壤吸附及固持的养分;促进土壤微生物活性,调控养分转运蛋白等。AMF活化矿质养分受到矿物土壤类型、菌根真菌和共生植物种类及碳源分配等因素影响。AMF生物技术是显著提高退化土壤生态恢复的一种潜在机制。今后应大力开展丛枝菌根真菌对矿质养分活化作用的机制研究,对退化土壤高效菌种进行筛选,加强微生物肥料研究。     

LysM-type mycorrhizal receptor recruited for rhizobium symbiosis in nonlegume Parasponia

Rhizobium-root nodule symbiosis is generally considered to be unique for legumes. However, there is one exception, and that is Parasponia. In this nonlegume, the rhizobial nodule symbiosis evolved independently and is, as in legumes, induced by rhizobium Nod factors. We used Parasponia andersonii to identify genetic constraints underlying evolution of Nod factor signaling. Part of the signaling cascade, downstream of Nod factor perception, has been recruited from the more-ancient arbuscular endomycorrhizal symbiosis. However, legume Nod factor receptors that activate this common signaling pathway are not essential for arbuscular endomycorrhizae. Here, we show that in Parasponia a single Nod factor-like receptor is indispensable for both symbiotic interactions. Therefore, we conclude that the Nod factor perception mechanism also is recruited from the widespread endomycorrhizal symbiosis.     

毛乌素沙地油蒿根际AM真菌空间分布研究

油蒿(Artemisia ordosica)是鄂尔多斯高原南部毛乌素沙地的重要固沙植物和荒漠草原优势植物,系统研究油蒿根际AM真菌生态分布,对于充分利用AM真菌资源,促进油蒿生长、生态环境重建和植被恢复具有重要意义。在毛乌素沙地自北向南选取2个代表性样地,从油蒿根际0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm5个土层分别采集土壤样品,研究了油蒿根际丛枝菌根真菌的种类和分布。结果表明:丛枝菌根真菌的种类和分布具有明显的空间特征,并与样地土壤因子密切相关。在分离的3属8种丛枝菌根真菌中,黑球囊霉(Glomusmelanosporum)仅出现在研究站的油蒿根际,而聚丛球囊霉(Glomus aggregatum)和瑞氏无梗囊霉(Acaulosporarehmii)仅出现在榆林的油蒿根际。丛枝菌根类型为I-型(Intermediate type),泡囊形态多样,最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-10 cm土层,并随土层加深呈下降趋势。孢子密度与碱解氮和有机质呈极显著正相关。说明在极端干旱条件下,油蒿能与丛枝菌根真菌形成良好的共生关系,而孢子密度和丛枝菌根不同结构有助于土壤环境的微观监测和评价。     

稻瘟菌Cdc42若干推测互作蛋白的结构和表达特点

 【目的】已有研究表明稻瘟菌Cdc42(MgCdc42)与酵母Cdc42(ScCdc42)高度同源，参与调控其形态分化和侵染过程，通过分析可能的MgCdc42互作蛋白，以明确这些蛋白其结构和功能。【方法】用ScCdc42互作蛋白经BLAST搜索获得了稻瘟菌基因组中的相应同源物，分析了这些同源物的结构，并通过半定量RT-PCR分析MgCdc42不同突变情况下这些可能的调控蛋白及效应蛋白的表达情况。【结果】MgCdc42正显性突变后，导致所有推测互作蛋白表达量均有所提高；MgCdc42负显性突变，除MgBem1、Chm1、MgGic1表达量未见明显变化外，其余表达量均有所降低；当MgCdc42失活后，所有可能的MgCdc42调控蛋白及效应蛋白之表达量均有所降低。【结论】稻瘟菌可能存在酵母Cdc42相似的信号途径，MgCdc42在其中起着重要的调控作用。