植物激素响应和调控丛枝菌根共生研究进展

【目的】丛枝菌根是土壤中的丛枝菌真菌（arbuscular mycorrhizal,AM）与大多数陆地植物根系形成的互惠共生体。丛枝菌根的形成过程是一系列信号交换和转导的结果,受到很多基因的程序化表达调控。植物激素作为重要的信号物质被证实能够参与调控植物与AM真菌的互作过程。本文简述了植物激素在调控丛枝菌根形成的作用机理,为激素调控丛枝菌根形成的研究与应用提供理论线索。主要进展外源施加低浓度的生长素和脱落酸能够促进丛枝菌根共生,而外源施加赤霉素能够显著抑制丛枝菌根中丛枝的形成;内源缺失赤霉素,脱落酸以及油菜素内酯会抑制丛枝菌根共生;茉莉酸合成突变体推迟丛枝菌根形成;独脚金内酯合成、转运以及受体突变体都会抑制丛枝菌根共生;生长素以及脱落酸受体表达量降低会抑制丛枝菌根共生。但是生长素信号受体的降低表达不仅能够显著抑制丛枝菌根的形成还能显著抑制丛枝细胞的正常发育,而植物脱落酸信号受体表达降低突变体中丛枝细胞发育正常。研究展望激素如何调控丛枝菌根共生的研究仍处于起步阶段。随着转基因和基因编辑技术（如Crispr/cas9系统介导的基因敲除技术）的快速发展以及通过菌根植物的基因组、转录组、蛋白质和代谢组数据的挖掘,丛枝菌根共生中的众多科学问题以及与其他植物-微生物互作系统等问题都将一一得到解答。     

一氧化氮在植物发育及植物–微生物互作中的作用机制研究进展

一氧化氮 (NO) 作为高活性信号分子,是调控植物生长发育的关键因子。NO可提高植物对非生物胁迫及生物胁迫的抗性,增强植物的免疫能力。最新的研究表明,NO在植物根系与微生物的互作过程中发挥着重要作用,NO能够促进植物根系与根瘤菌及丛枝菌根真菌形成共生体,从而提高植物对土壤氮磷养分的获取。NO作为信号物质调控植物对生物胁迫和非生物胁迫抗性的主要机制有:1) NO与活性氧系统互作,调节活性氧的水平,缓解氧化应激反应对植物的伤害;2) NO通过蛋白质的翻译后修饰,对植物免疫及抗逆过程进行调节;3) NO与多种植物激素互作,参与激素对植物生长发育的调节过程。而且NO可促进共生体的形成及发育相关基因表达,抑制免疫基因表达,通过NO与植物球蛋白 (phytoglobin) 的循环维持共生体的氧化还原水平及能量状态,从而促进植物–微生物共生关系。以往关于NO的研究主要集中在前3个方面,有关NO在植物–微生物互作中的作用机制的研究较少,NO参与植物–微生物互作机制的研究亟待加强。揭示NO增强植物抗逆性及其调节根系发育的机制,深入探究NO调控植物–微生物互作的机理,对于提高集约化作物生产体系中养分利用效率和作物生产力具有重要的理论与实践意义。     

丛枝菌根与植物寄生性线虫相互作用及抗性机制

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能够与大多数陆地植物互惠共生,促进植物对养分的吸收,提高植物对各种生物和非生物胁迫的抗逆性,对植物健康生长有重要的作用。在土壤中丛枝菌根真菌与植物寄生性线虫共同依靠寄主植物根系完成生命循环,但二者对寄主植物作用完全相反,引起研究者广泛兴趣,成为菌根研究的热点和焦点之一。本文分析了丛植菌根真菌与植物寄生线虫的相互作用,并探讨了菌根提高植物对线虫抗性的可能机制:菌根真菌改善植物的生长和营养状况、改变植物根系形态结构、影响根系分泌物和根际微生物区系、诱导寄主植物产生防御反应等,旨在深入挖掘丛枝菌根真菌的生物学功能,进一步发挥其在农业生产中的应用潜力。     

莱阳农学院菌根生物技术研究所

自然界中,几乎所有的生物都不是独立生活的而是普遍存在着广义的共生关系。例如．我们把植物根系与一类真菌形成的互惠共生体称做菌根。其中，丛枝菌根（AM）和外生菌根分布最广、意义最大。     

转Lj-POLLUX和Lj-NFR1-NFR5基因的水稻对AM真菌侵染的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌是一种古老的植物共生真菌,与植物约有4亿多年的共生史[1-2],能与80％以上的陆生植物形成共生体一丛枝菌根.它能促进宿主植物吸收土壤中矿质元素,增加植物的抗逆性,提高作物产量,调节宿主的代谢活动,促进植物生长,改善作物品质等[3-4].     

菌根植物适应低磷胁迫的分子机制

丛枝菌根 (AM) 真菌能够和绝大多数陆生植物建立共生体系,对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。已有很多研究从不同角度揭示了宿主植物和AM真菌协同适应低磷胁迫的生理机制,并已深入到分子和信号水平。本文归纳了近年来相关研究成果,从磷胁迫信号感知、有机酸分泌、磷酸酶与激素合成相关基因、磷酸盐转运蛋白基因、转录因子与小分子物质miRNA等若干方面讨论了菌根共生体系响应和适应磷胁迫的分子机理,重点介绍了1) 环境磷浓度作为营养信号诱发菌根植物的生理响应过程及其在共生体系建立中的关键作用;2) AM真菌调节植物激素平衡进而影响植物生长发育和根系构型的生理机制;3) 丛枝菌根涉及的植物、真菌以及菌根特异诱导植物产生的磷酸盐转运蛋白基因在磷酸盐摄取中的特殊作用及可能调控机制;4) 转录因子作为感知磷胁迫信号和调控转录表达水平的枢纽,在增强植物适应磷胁迫能力方面的重要贡献。这些因素既单独作用又相互关联,共同构成菌根植物适应磷胁迫的分子调控网络。未来需要着重加强菌根共生界面的磷转运机制、菌根植物适应低磷胁迫的转录因子调节,以及各调控因子相互作用研究,从而全面揭示菌根植物适应低磷胁迫的分子调控网络,为发展和应用菌根技术调控植物磷营养奠定理论基础。     

丛枝菌根真菌生态功能及其与共生植物互作机理

丛枝菌根真菌是陆生植物根系广泛存在的一类真菌类群,并与宿主植物形成互惠共生体,在土壤生态环境中发挥着重要的生态作用和功能。从丛枝菌根提高宿主植物非生物胁迫(水、温度、盐碱和重金属等)抗性、生物胁迫(植物病害等)抗性以及改变宿主根际微生态等方面,对丛枝菌根真菌的生态作用、互作机理和研究热点进行了综述。     

菌根真菌对3种兰花幼苗生长作用研究

菌根真菌在兰科植物生活史中具有重要作用。为获得促进兰科植物生长的共生真菌,阐明菌根真菌对兰科植物的作用,本研究对从野生建兰中分离获得的3株共生真菌进行形态学和系统进化分析,并将3株真菌与建兰、硬叶兰和铁皮石斛幼苗在不同浓度燕麦琼脂培养基(OMA)条件下共培养,进行比较研究。结果表明,3株真菌分属于胶膜菌属(Tsc)、角担菌属(Cej3)和蜡壳菌属(Sec),且菌丝和菌落特征存在明显差异;系统进化分析发现,Tsc菌株与Cej3菌株亲缘关系较近,与Sec菌株亲缘关系较远;与兰科植物共培养结果表明,Tsc菌株可在全部OMA浓度条件下与3种兰科植物幼苗建立共生关系,且定殖率均为100%;Cej3菌株和Sec菌株与3种兰科植物在不同OMA浓度条件下定殖时间及定殖率存在差异,且具有一定的专一性;与对照组相比,与真菌共生的兰科植物幼苗的平均鲜重、干重、苗高、根长增长率均明显提高。本研究结果为深入研究兰科植物与真菌共生的分子机制奠定了一定的理论基础,并为兰花种质资源的保护提供了参考。     

同位素示踪研究丛枝菌根真菌吸收不同氮素并向寄主植物输运的机理

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)是自然界中普遍存在的与植物共生的真菌[1]。目前人们对AM真菌的基础研究主要是着眼于与植物共生的生化代谢机理和信号机制、遗传学、建立共生关系相关基因的研究[2-8]。     

蚯蚓与丛枝菌根真菌的相互作用及其对植物的影响

蚯蚓和丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌都是有益的土壤生物,对提高土壤养分有效性和植物吸收利用营养元素具有重要影响。本文综述了蚯蚓对AM真菌取食、传播和侵染的影响、蚯蚓与AM真菌相互作用的效应和机制方面的最新研究进展,以及AM真菌与蚯蚓互作改善植物营养和生长以及协同修复土壤重金属方面的作用,以期为今后研究发展提供依据。     

AM真菌生长发育影响因素及其对植物作用的研究

由真菌与植物根系共生形成的AM菌根在自然界中分布广泛,其生长发育受温度、土壤湿度等条件的影响;AM菌根可以促进宿主植物的生长已经在许多植物上得到证实,此外,此类菌根对提高植物的耐盐性、抗旱性及抗重金属毒性方面都有显著的作用。     

胶膜菌属真菌与兰科植物的共生体系建立

为建立兰科植物与菌根真菌的共生体系,本研究筛选出适宜的共生培养基,采用ITS-rDNA分析鉴定了6株菌根真菌,并将6株菌与兰科植物共生培养,利用台盼蓝染色法检验共生体是否建立。结果表明,2.5 g·L~(-1)燕麦琼脂培养基为树兰和胶膜菌属真菌共生的最适宜培养基,供试兰科植物中仅树兰可与6株胶膜菌属真菌共生,其中一株美孢胶膜菌(Tco 2)促进树兰种子萌发和原球茎发育的效果最好。本研究筛选出可促进树兰高效萌发成苗的共生真菌和培养基,为真菌与植物共生关系研究提供了良好的试验系统,为树兰的生产繁殖奠定了基础,对保护兰科植物物种资源具有重要意义。     

丛枝菌根真菌在植物修复重金属污染土壤中的作用

菌根是真菌与植物根系所建立的互惠共生体,其中以丛枝菌根(AM)真菌在自然界中分布最广。在重金属污染条件下,AM真菌可以减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制,提出菌根技术在重金属植物修复中应在通过广泛调查、筛选超积累植物的基础上,不断探索植物-菌根体系修复问题,以促进重金属污染土壤的生物修复。     

植物小肽研究进展I：来源、鉴定和调控

小肽通常指5~60个氨基酸长度的肽段。自1991年在番茄中首次报道植物小肽-系统素参与番茄病虫害引起的伤害反应以来,已发现和报道了众多的植物小肽,它们参与植物生长发育的调控、植物和微生物的互作以及对生物和非生物胁迫等逆境的响应。本文就近30 a来在植物小肽的来源、鉴定和调控方面的研究进展作初步总结,并讨论存在的问题和未来的研究方向。     

AM真菌与紫云英Ri T-DNA转化根双重培养体系的建立

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌是一类古老的植物共生真菌,与植物约有4亿年共生史,能与80%以上的陆生维管植物形成互惠共生体—丛枝菌根,可以改善植物对磷素营养的吸收,增强植物的抗逆性、抗病力或耐病力,与根瘤菌共同作用于豆科植物促进豆科植物正常的生长发育,提高产量,在自然生态系统和实践应用中发挥着重要作用。     

烟草与丛枝菌根真菌的共生效应研究进展

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌是陆地生态系统中广泛存在的一类专性共生土壤微生物,是根系土壤区域中重要的功能菌群之一。AM真菌可侵染植物根系形成丛枝菌根共生体,改变植物根系形态和改善营养状况,从而提高宿主植物的生长发育、产量、质量和抗逆性。目前从烟草根系土壤分离报道的AM真菌已达13属54种,显示出烟草(Nicotiana tobacum L.)栽培的潜在AM真菌资源较为丰富。围绕烟草与AM真菌的共生效应,总结了影响AM真菌侵染和定殖烟草根系的主要因素,阐述了AM真菌对烟草生长、抗性生理及品质的影响,并对PGPR与AM真菌的协同作用进行了简要回顾,最后讨论了该领域存在的不足及今后展望;旨在为菌根技术运用于烟草栽培提供参考。     

根际微生物群落介导植物磷胁迫应答与免疫调控的整合机制

植物与土壤微生物的长期互作过程中,逐渐演化形成了植物-微生物相互适应的协同调控机制。植物种类和根系分泌物可以影响根际微生物的群落结构,而根际微生物群落反过来也可以影响植物对土壤环境中生物和非生物胁迫的响应。植物磷饥饿(耐低磷)响应机制和抗病(免疫)机制研究在农业生产上都具有十分重要的意义。近年来的研究表明,植物根际微生物可以介导植物对营养物质识别(饥饿响应)和病原防御系统(免疫)分子机制的整合调控。本文综述了本领域研究的最新进展,详细解析了植物体内磷胁迫调控与免疫调控两个重要网络在根际微生物群落影响下发生的整合调控,探讨了植物体内分子应答与根际生态的互作机制,对开展作物耐低磷及抗病机制的研究和应用都具有重要意义。     

丛枝菌根(AM)真菌与共生植物物质交换研究进展

丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌能与约 80% 的陆生植物形成共生关系,植、 菌间矿质养分、 碳水化合物的物质交换是自然界物质循环的重要内容。目前,AM 真菌促进共生植物矿质养分吸收的研究相对较多。研究表明, AM 真菌可通过根外菌丝更小的吸收直径,加强矿质养分的空间有效性; 通过释放有机酸、 土壤酶,活化土壤中被固定的矿质养分; 通过根外菌丝上较低 Km 值的矿质养分转运蛋白,保证养分从土壤至根外菌丝的转运效率; 通过矿质养分在菌丝内运输形式的改变,增强养分的运输速率; 通过诱导共生植物矿质养分转运蛋白表达,提高植、 菌间养分的转运效率。相较于 AM 真菌促进共生植物养分吸收,植物反馈真菌碳水化合物的研究相对较少。鉴于 AM 真菌与植物共生关系在生态系统中的重要作用,明晰植、 菌间矿质养分和碳水化合物交换的具体场所(丛枝、 根内菌丝、 根外菌丝)、 具体形式(离子、 聚合物、 氨基酸、 蔗糖、 单糖)、 具体过程(主动运输)具有重要科学意义。本文对 AM 真菌与共生植物物质交换的丛枝、 菌丝双膜结构,氮(N)、 磷(P)、 糖等物质交换的具体形式以及跨双膜、 耗能量、 互耦连的物质交换过程进行综述,并从物质交换的场所、 形式、 过程三个方面提出了植、 菌物质交换的研究方向。     

土壤因子对西藏高原草地植物AM真菌的影响

于西藏高原中部地区就土壤因子对草地植物AM真菌的影响进行的研究表明：AM真菌孢子密度与菌根侵染率、菌根侵染强度无相关性；土壤质地对AM真菌孢子密度的影响明显大于土壤类型，壤土、粉砂土中AM真菌对植物根系的侵染率高于砂壤土；土壤pH与植物根围土壤孢子密度、菌根侵染率分别呈显著正相关和正相关，与菌根侵染强度则呈负相关；土壤有机质与AM真菌孢子密度呈负相关，菌根侵染效果则随土壤有机质含量的增加而提高；高磷土壤环境对AM真菌产孢和侵染均具不同程度的抑制作用，其中植物菌根侵染率随土壤有效磷含量的提高而呈显著下降；AM真菌对莎草科植物矮生嵩草、扁穗莎草根系具有良好的侵染效应。     

多胺对共生条件下丛枝菌根真菌及宿主植物生长发育的影响

为探讨多胺对共生条件下丛枝菌根真菌及其宿主植物生长发育的影响,本研究以丛枝菌根真菌(Gigaspora margarita)为试验材料,通过施用不同浓度的多胺(Polyamine,PA)及其生物合成抑制剂[Methylglyoxal bis(guanylhydrazone),MGBG]处理接种丛枝菌根真菌的葡萄微繁苗,研究共生培养条件下外源多胺及多胺合成抑制剂对丛枝菌根真菌孢子萌发、芽管菌丝及其宿主植物生长发育的影响.试验结果表明,共生培养条件下,一定浓度的外源PA对丛枝菌根真菌及其宿主植物的生长发育具显著促进作用,丛枝菌根真菌孢子数、菌丝长度、侵染率、丛枝丰富度及菌根化葡萄幼苗生长势均显著提高.MGBG则表现较强的抑制作用.且该抑制作用可被外源PA部分解除,证明外源多胺对菌根化葡萄微繁苗生长发育的促进作用是通过活化根系土壤中丛枝菌根真菌,促进微繁苗丛枝菌根共生体的良好发育,最大程度地发挥菌根化效应得以表现的.