丛枝菌根真菌与豆科植物共生的研究进展

丛枝菌根真菌(AMF)作为一种专性共生土壤真菌,可以与大部分植物形成共生关系。对豆科植物而言,AMF可以与根瘤菌混合共生,直接参与固氮细菌能量与物质的代谢,对豆科植物的生存竞争十分有利。笔者从AMF与豆科植物的相互选择性,AMF与根瘤菌、豆科植物的联合共生,季节性变化对AMF和豆科植物细根周转的影响方面阐述了AMF在豆科植物生长过程中的重要调节作用。同时提出,AMF在生态系统中的作用及在今后研究中应重点关注的几个方面。     

丛枝菌根真菌对植物抗旱性研究进展

植物作为固着生物,采取多种策略应对各种外界刺激和胁迫环境,其策略之一就是与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)建立共生关系。AMF可与80%以上的陆地植物形成共生关系,促进植物生长发育,提高植物抗旱性。AMF增强植物的抗旱性机制主要包括促进土壤团粒结构形成、改善根系构型、提高植物吸收水分能力、增强植物营养摄取、提高植物光合能力及水分利用效率、降低植物氧化损伤、强化渗透调节能力、调节内源激素水平及诱导相关基因的表达。本文从形态、生理生化及基因表达等层面综述了近年来国内外有关AMF提高植物抗旱性方面的研究进展,并提出当前研究存在的问题及今后研究的建议,为加快AMF这一高效生物技术的应用提供帮助。     

丛枝菌根真菌对植物抗旱性研究进展

植物作为固着生物,采取多种策略应对各种外界刺激和胁迫环境,其策略之一就是与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)建立共生关系.AMF可与80％以上的陆地植物形成共生关系,促进植物生长发育,提高植物抗旱性.AMF增强植物的抗旱性机制主要包括促进土壤团粒结构形成、改善根系构型、提高植物吸收水分能力、增强植物营养摄取、提高植物光合能力及水分利用效率、降低植物氧化损伤、强化渗透调节能力、调节内源激素水平及诱导相关基因的表达.本文从形态、生理生化及基因表达等层面综述了近年来国内外有关AMF提高植物抗旱性方面的研究进展,并提出当前研究存在的问题及今后研究的建议,为加快AMF这一高效生物技术的应用提供帮助.     

AM菌根真菌对非生物逆境的响应及其机制

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）广泛存在于农业生态系统中,是土壤中重要的微生物成员之一,能与宿主形成共生体,对植物具有多种有益效应。AM真菌共生体可改善土壤理化性状,改善根围微生物区系,促进植物水分和养分吸收利用,提高植物抗氧化保护酶（SOD,POD,CAT,PPO,PAL）活性和抗氧化剂（谷胱甘肽和抗坏血酸）含量,增加渗透调节物质的含量,减少超氧自由基的产生,诱导信号物质和次生代谢物质产生,诱导植物防卫基因表达,从而促进植物对非生物逆境的抗性,降低逆境胁迫对植物造成的伤害。通过总结近年来国内外有关AM真菌提高宿主植物对干旱、盐、温度、重金属等非生物逆境抗性的研究进展,阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制,同时讨论了AM真菌在植物抗生物逆境领域的前景。     

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。     

丛枝菌根真菌与宿主植物识别共生的分子机制

土壤真菌与植物形成的丛枝菌根在自然界中广泛存在,是植物在长期的生存过程中,与菌根真菌一起共同进化的结果。这种共生作用可以引起真菌和其宿主植物发生重要的适应性变化。近年来,丛枝菌根真菌与寄主植物之间是如何相互发生作用并形成菌根共生体,是人们所关注的问题。本文主要对丛枝菌根共生体形成的信号途径,对真菌与植物相互作用的非共生阶段的信号释放、共生初期阶段植物代谢及信号识别机制,共生体的稳定维持进行了综述。     

生物与非生物因素对共生固氮的影响

豆科植物根系分泌物、结瘤因子、根瘤菌与其他具有竞争性的土壤微生物等生物因子,以及土壤水分、酸碱性和矿质营养等非生物因子均是影响根瘤菌-豆科植物共生固氮体系结构和功能的重要因素,其中生物因素的影响更为复杂和深远,在共生体的构建中起主导作用,深入地研究这些因素对根瘤菌-豆科植物侵染结瘤能力和固氮效率的影响,对促进环境保护和农业可持续发展具有极其重要的意义。从生物与非生物因素两方面着手,主要介绍了宿主植物、根瘤菌及环境因子对根瘤菌-豆科植物共生固氮的影响,并浅析了目前国内外在该方面研究中存在的一些主要问题及发展趋势。     

丛枝菌根真菌提高植物非生物逆境胁迫适应性研究进展

近年来,自然界中低温、干旱等灾害频繁爆发,多种逆境胁迫严重影响了植物的正常生长发育。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是广泛分布在土壤中的一种真菌,可以与植物共生形成庞大的菌丝网络,扩大植物汲取土壤水分的面积,增加对土壤营养元素的吸收,提高宿主植物的产量、质量以及应答逆境胁迫等。本文对AMF提高宿主植物非生物胁迫(温度、干旱、盐碱、重金属)抗性的研究进展进行综述,并对今后的研究方向作出展望。     

丛枝菌根真菌与个体植物的关系及其对群落生产力和物种多样性的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是陆地生态系统的重要组成部分,能够与大约80%的陆地植物种类形成AMF-植物共生体。AMF能够影响个体植物的养分吸收,调节物种间的相互作用和植被更新,进而对群落生产力和物种多样性产生重要影响。为了把握AMF与个体植物、植物种间作用以及植物群落关系的研究现状,阐明AMF对群落生产力和物种多样性的作用机制,本研究拟从以下几个方面进行论述。首先,分析了物种水平上AMF与植物间的共生关系及其影响因素,提出预测AMF在不同土壤磷水平下对植物生长影响的概念模型。其次,总结了AMF对植物种间相互作用关系以及幼苗定植的影响。最后,分析了AMF对群落生产力和物种多样性的作用机制,提出相应的预测模型。对于实际生产,本文的研究结果能够应用到牧草生产和草地管理中,为利用人工草地土壤中AMF的养分吸收功能和天然草地的多样性保育及稳定性维持提供了科学根据。对于学术研究,本文综合了国内外最新研究进展,分析了当前研究中存在的科学问题,并对今后的研究方向进行了展望。     

AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响

为研究气候变化是否影响植物-真菌共生关系及植物的吸收功能,本试验以青藏草原优势植物垂穗披碱草（Elymus nutans）和草地早熟禾（Poa pratensis）为研究对象,选取管柄囊霉属（Funneliformis）丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrizal fungi,AMF）进行室内控制试验。结果表明：增温促进了AMF和植物的共生,接种AMF及短期增温增雨互作对植物吸收氮磷功能的影响并不一致。对垂穗披碱草而言,增温增雨对其生长的土壤pH、全氮和有效磷含量均无显著影响,增雨促进了植物磷吸收（P<0.05）,增温处理下接种AMF提高了植物氮磷含量（P<0.05）;对草地早熟禾而言,增温增雨提高了植物氮磷含量和土壤电导率、降低了土壤全氮含量（P<0.05）,增温提高了土壤有效磷含量（P<0.05）,增雨处理下接种AMF后降低了植物氮磷含量（P<0.05）。     

丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长作用机制的研究

柳枝稷(Panicum virgatum L.)存在苗期生长缓慢的现象,而菌根真菌与植物共生可以促进植物生长。为了探究菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响,我们以来自于柳枝稷低地型品种Alamo的2个品系Ma和Mg为材料,诱导丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与柳枝稷共生,研究丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响及其分子机制。结果表明:丛枝菌根真菌可以侵入苗期柳枝稷根的内部形成共生菌根,并显著增加柳枝稷苗期的叶绿素含量、株高、叶片数和生物量。寄生植物瓜列当(Orobanche aegyptiaca)种子萌发和独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成标记基因检测实验表明,丛枝菌根真菌与柳枝稷共生可以抑制柳枝稷根系合成独脚金内酯,进而解除独脚金内酯对柳枝稷分蘖的抑制作用,促进柳枝稷苗期的生长。     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生长发育特性的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza fungi,AM)真菌是土壤微生物中重要的一类能与植物根系形成菌根共生关系的真菌,具有促进植物生长发育的功能。紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一种优质豆科牧草,它具有蛋白质含量较高、营养丰富、适口性强和适应范围广的特点,被誉为“牧草之王”。本文综述了AM真菌在促进紫花苜蓿生长发育、提升紫花苜蓿抗逆抗病能力和改良土壤等方面的进展,并探讨了现存问题与发展前景,以期为之后AM真菌在紫花苜蓿栽培管理中的应用提供参考依据。     

丛枝菌根真菌研究中土壤灭菌方法综述

丛枝菌根真菌与植物根系的共生关系是当今微生物领域的研究热点之一。建立无丛枝菌根真菌的对照则是此研究的难点。本研究综述了高温灭菌法、γ射线灭菌法、化学熏蒸法、苯菌灵抑制法和物理割断法5种常用方法。每种方法各有利弊,高温灭菌法、γ射线灭菌法和化学熏蒸法适用于室内试验,但前两者对土壤理化性质有一定的影响,化学熏蒸法会破坏环境;苯菌灵抑制法和物理割断法适用于室外试验,其中前一种方法会破坏环境,需严格控制药剂用量,后一种方法虽环保,但可能影响土壤中水分和营养成分的交换。因此,研究者应根据研究环境和目的选择适宜的方法。     

氮沉降对植物-丛枝菌根共生体影响的研究进展

氮沉降是影响陆地生态系统的重要环境因子。丛枝菌根真菌(AMF)作为一种能够与绝大多数植物共生并广泛存在的土壤微生物,对植物生长、养分吸收以及抗逆性等均具有重要的调节作用,而针对氮沉降对植物-丛枝菌根共生体影响的研究往往被忽视。基于此,笔者从氮沉降对菌根侵染特性、菌根多样性、菌根对宿主植物生长发育、氮代谢、磷吸收以及对宿主植物生物多样性影响等方面进行了归纳总结,并提出应重点关注的研究方向,旨为菌根生理生态学的研究提供一定的科学依据。     

丛枝菌根真菌对干旱胁迫下鹅绒委陵菜生理指标的影响

为了探究鹅绒委陵菜（Potentilla anserina L.）-丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhiza fungi,AMF）共生体应答干旱逆境的机制,了解鹅绒委陵菜抗旱机理。本研究以鹅绒委陵菜与根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）为试验材料;采用控制变量的方法,以栽植在未接种根内根生囊霉的灭菌土壤的鹅绒委陵菜为对照组,以栽植在接种根内根生囊霉的灭菌土壤的鹅绒委陵菜为处理组;并分别测定其丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）活性、过氧化物酶（Peroxidase,POD）活性及可溶性蛋白含量。结果表明：干旱胁迫会影响土壤中丛枝菌根真菌的正常生长;与未接AMF的鹅绒委陵菜相比,鹅绒委陵菜-AMF共生体在干旱条件下,MDA含量降低、SOD和POD活性升高、可溶性蛋白含量升高,表明AMF能够有效减轻干旱胁迫对鹅绒委陵菜的伤害。     

氮、磷添加下AMF对羊草和苜蓿生长与光合生理特性的影响

丛枝菌根共生对植物养分利用效率起重要作用,豆科和禾本科牧草混播可以有效提高草地产量,而适量外源氮、磷的添加同样可以促进牧草的生长。为了更好地改善对草地的利用效率,将混播、AMF以及氮、磷添加有效结合将会是其中的一条途径。因此,通过以丛枝菌根真菌的有无(+/-AMF)为主处理,不同氮、磷添加量(N₀,N₁,N₂)为副处理,研究豆禾共存群落植株的生长及其光合作用的响应,结果表明:1)AMF对羊草和苜蓿净光合速率均有改善,而且对羊草净光合速率影响显著。2)光响应曲线分析表明,羊草和苜蓿净光合速率均随光强的增加而升高,且羊草净光合速率在+AMF条件下均高于-AMF。 3)AMF显著提高了羊草和苜蓿叶绿素含量,不同氮、磷添加量条件下,+AMF处理的羊草和苜蓿的叶绿素含量均高于-AMF处理。 4)氮、磷添加量和AMF处理显著影响羊草和苜蓿生物量,豆禾混播草地共存群落的处理以+AMF+N₂处理为宜。     

3种AM真菌对紫花苜蓿生长和养分吸收的影响

以细凹无梗囊霉(Acaulospora scrobiculata),脆无梗囊霉(Acaulospora delicata)和副冠球囊霉(Glomus coronatum)为材料,在温室条件下设立3种AM真菌单独或混合接种处理,评价不同接种处理下紫花苜蓿(Medicago sativa)生长状况,明确AM真菌不同组合对紫花苜蓿的促生效果。结果表明:3种供试菌种都可与紫花苜蓿建立良好的共生关系,不同菌种及其组合间的菌根侵染率存在差异,单接种副冠球囊霉和混合接种细凹无梗囊霉和脆无梗囊霉侵染率最高,分别为61.67%、58.33%;3种AM真菌均促进紫花苜蓿生长和生物量提高,紫花苜蓿株高提高252%~368%,总生物量提高545%~941%;单接种和混合接种3种AM真菌都提高紫花苜蓿的氮磷含量,植株氮磷含量较对照组分别提高434%~1156%,1167%~2292%。3种AM真菌单独接种时,副冠球囊霉效果最好,脆无梗囊霉次之,细凹无梗囊霉最差;混合接种以副冠球囊霉和脆无梗囊霉组合对紫花苜蓿促生效果最为显著。     

生物炭和AM真菌对重金属污染下土壤养分及望江南生长的影响

以望江南为研究对象,通过盆栽试验研究了在重金属胁迫条件下添加生物炭与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)互作对望江南生长及土壤养分的影响。结果表明,接种AMF对土壤pH及养分含量无显著影响;施用生物炭可显著增加土壤pH及土壤有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量,但对碱解氮、全钾含量影响不显著;普通生物炭显著增加了AMF侵染率,铁改性生物炭则作用相反;接种AMF可显著增加根系各形态参数,2种生物炭对望江南根系参数的影响则有所差异,单一普通生物炭(biochar, BC)处理下根系总根长、根表面积、总投影面积、根尖数和根系分叉数增加,而单一铁改性生物炭(Fe modified biochar,Fe-BC)处理下,相应参数则均降低,但2种生物炭均降低了根体积和平均直径。接种AMF与BC复合处理下,与对照、单一接种AMF处理和单一BC处理相比,各根系形态参数均增加;播种后初期,生物炭和AMF对望江南株高、叶长及叶宽无显著影响,随着生长期延长,AMF处理下望江南株高、叶长和叶宽显著高于未接种处理,两种生物炭单一处理对望江南株高、叶长及叶宽的增长均无显著影响,但与AMF互作则显著增加望江南株高、叶长和叶宽;不同处理下望江南地上部及根系干重与植株株高的变化情况一致。总体而言,普通生物炭与AMF互作对土壤pH、土壤养分及望江南根系的扩展、植株生长及干物质积累的改善效果最好。     

盐碱胁迫下AMF对羊草的离子吸收和分配作用

丛枝菌根真菌（AMF）通过影响植物地上及地下离子吸收分配来增强植物耐盐碱能力的机理尚不明确，采用盆栽试验，选取松嫩草地的优势种羊草作为试验材料，研究不同盐碱梯度下接种AMF对羊草体内无机阳离子吸收、运输和分配的影响。试验结果表明：1）盐碱胁迫会增加羊草体内Na⁺含量，减少K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量，增强地下到地上部分Na⁺的运输，抑制K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的运输，改变羊草体内地上和地下的离子分配；2）盐碱胁迫条件下，AMF抑制了羊草对Na⁺的吸收，促进了其对K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的吸收，同时提高了根系对Na⁺的截留能力，通过调节羊草体内的无机离子运输比和阳离子运输选择比，维持其体内的离子平衡，从而提高耐盐碱性；3）盐碱胁迫程度增加改变了AMF的盐碱适应性，使其菌丝侵染率及菌丝密度显著降低，泡囊侵染率显著升高，AMF可以利用泡囊存储更多的盐碱离子来减轻盐碱胁迫对羊草根系的破坏作用。可见，在盐碱胁迫下，AMF能够通过抑制羊草吸收Na⁺，利用泡囊结构帮助其根系截留Na⁺，以及促进K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的吸收来调节羊草体内地上和地下的离子分配，进而增强羊草的盐碱耐受性。由此，可以利用羊草-AMF共生体改良草地盐碱化，同时为研究AMF对其他植物的耐盐碱机理提供了有效参考。