植物磷吸收的分子机理研究进展

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素.植物磷营养高效利用通常与根形态、根分泌物、膜与体内磷转运以及菌根等因素有关,表现为受多基因控制.随着分子生物学技术的发展和研究的不断深入,对植物磷吸收的研究也深入到分子水平.本文主要从根的构型、根系分泌物、菌根、植物的磷转运子以及磷胁迫条件特异性表达基因等方面对植物磷吸收的分子机制进行综述.     

不同施肥水平下丛枝菌根真菌对甘蔗生长及养分相关基因共表达网络的影响

甘蔗是我国重要的糖料作物之一。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizas, AM)真菌在自然界中分布广泛,研究表明AM真菌侵染植物根系能够促进植物的养分吸收和生长发育。本研究利用盆栽试验设置常规施肥(N)和减量施肥(R)2个施肥水平,并分别进行接种(AM)和未接种(CK)AM真菌处理,共计4组,每组设置4个重复。结果表明,接种AM真菌不仅可以显著提高甘蔗地上及地下部生物量的积累,而且还显著影响甘蔗根际土壤pH值、碱解氮、有效磷的含量。同时,接种AM真菌在减量施肥水平下对甘蔗生物量的提高作用明显高于常规施肥水平。通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)筛选到与氮、磷等养分表型存在高度特异性的turquoise模块和darkgreen模块。以KME值大于0.7为阈值筛选模块的核心基因,分别筛选到408个和21个核心基因。通过GO富集分析发现,这些核心基因主要参与养分转运、代谢以及催化活性等通路。根据基因的注释信息以及基因间的连通性,在筛选出的核心基因中寻找到28个与氮、磷等养分吸收与转运...     

丛枝菌根真菌对植物氮素吸收作用的研究进展

氮素是植物生长发育的必需元素,同时也是植物体内众多化合物的重要组成元素,对植物生长发育有着重要的意义。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizas fungi, AMF)可以与80%的陆生维管植物形成互利的丛枝菌根共生结构,丛枝菌根真菌一方面通过寄主植物获得碳源,另一方面根外菌丝的存在增加了氮素的吸收范围,有效增强了土壤—丛枝菌根—植物三者之间氮素的交流,提高了植物对外界胁迫的适应能力,并且促进了生态系统中的氮循环。因此,以丛枝菌根共生体作为传输媒介,探索其在整个共生系统间氮素的吸收、转运及代谢机制成为生态学以及农业生产中的热点。本文从菌丝氮代谢、氮素的吸收形态以及共生体对氮素转运、交换三个方面,对丛枝菌根共生体氮素吸收循环机制的研究进展进行了一个系统的阐述,揭示了丛枝菌根氮素的利用特点及其在氮素循环中的重要作用,并提出了关于丛枝菌根共生体氮循环中的一些需要深入研究的科学问题。     

AM真菌对植物防御性蛋白的影响:研究进展

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类普遍的内生菌根真菌,能够与大多数陆生植物的根系形成共生菌根。为了系统了解AM真菌在农业生产上提高植物抗病性、抗逆性和促进植物生长发育的机制,本研究归纳了近年来国内外关于AM真菌与植物共生能够促使植物产生防御性蛋白[如可溶性蛋白、病程相关蛋白(Pathogenesis related protein,PR-蛋白)]的机理及其提高防御酶活性等的最新研究进展,并分别概述了在生物胁迫、非生物胁迫和自然生长3种环境下,植物体的相关防御性蛋白和防御性酶活力受AM真菌的影响状况。最后指出AM真菌-根系共生蛋白在农业生产应用中的发展前景并对其进行了展望。     

AMF促进植物吸收矿质元素的生理机制及对土壤硫素的影响

由于人口不断增长,人们要快速得到高产高质粮食的要求迫切,大量使用化肥,导致了有害物质残留,土壤或水污染,土壤板结或某些营养元素相对匮乏等一系列环境问题。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)是土壤内常见的共生结构,由AM真菌(AMF)与土壤根系形成。已有研究表明其可通过分泌代谢物,增大根系与土壤接触面积,调节某些土壤元素存在形式等多种途径,影响植物对土壤元素的吸收转运。硫是维持植物生长发育的必需元素之一,可由于植物对S的需要并不如N,P,K大量,现代农业在对土壤进行施肥过程中往往将其忽略,因此土壤缺S正逐渐成为中国农业发展的限制因素。为了解决以上问题,本文将主要对AMF影响植物吸收土壤元素的途径及生理机制进行总结分析。并根据其作用方式特点进一步分析AM共生对植物吸收转运硫素的影响,指出AMF作为生物化肥的可行性,以期为解决现代化肥的替代问题以及土壤缺硫问题提供新的思路。     

植物对硫素的吸收、转运及利用的研究进展

本文旨在深入了解植物体对硫素的吸收方式及转运机制,归纳了近年来关于硫素对植物的重要性、植物缺硫的症状、植物对硫吸收和转运的机理,着重分析了硫酸盐的转运机制,硫酸盐进入植物体内经过活化、还原和半胱氨酸的合成过程,总结了国内外关于硫酸盐在植物体内部的变化、各种存在形式的利用机制,指出该领域仍存在的一些问题以及未来的研究侧重点,为相关研究奠定基础。     

AMF对观赏植物生长发育影响的研究进展

从植物营养转运、表观形态、光合作用以及非生物胁迫抗性4个方面总结丛枝菌根真菌(AMF)对观赏植物生长发育的影响。分析表明，AMF通过调控营养转运基因的表达和提高观赏植物吸收养分的面积促进观赏植物体内营养元素的积累，改善植物营养吸收；通过提高植物体内叶绿素含量、光合酶活性等提高植物的碳固定能力和改善源-库关系，进而增强植物光合作用效率；通过调控渗透调节物质、抗氧化等酶活性提高植物的抗旱、耐盐碱及高温等抗逆性。今后应进一步研究AMF参与钾离子、叶绿素荧光参数以及胁迫相关转录因子（如GRAS家族、AP2/ERF家族、MYB家族）的调控机制，以探究AMF的共生机制。     

AM真菌对植物防御性蛋白的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类普遍的内生菌根真菌,能够与大多数陆生植物的根系形成共生菌根。大量的研究表明,AM真菌能够通过诱导植物体产生一些防御性蛋白,并且提高植物叶片及根系的抗氧化酶活力来增强植物的抗逆性、抗病性,与此同时也能促进植株生长,调节菌根根际土壤的理化环境和营养环境。为了系统了解AM真菌在农业生产上提高植物抗病性、抗逆性和促进植物生长发育的机制,本文归纳了近年来国内外关于AM真菌与植物共生能够促使植物产生防御性蛋白[如可溶性蛋白、病程相关蛋白（Pathogenesis related protein,PR-蛋白）]的机理及其提高防御酶活性等的最新研究进展,并分别概述了在生物胁迫、非生物胁迫和自然生长三种环境下,植物体的相关防御性蛋白和防御性酶活力受AM真菌的影响状况。最后指出AM真菌-根系共生蛋白在农业生产应用中的发展前景并对其进行了展望。     

植物Pht1家族磷转运子的分子生物学研究进展

植物磷转运子是植物磷营养中的重要蛋白之一。对植物磷转运子蛋白的拓扑结构、功能及其基因的调控和表达位点的研究,揭示了植物磷转运子各家族中各成员在磷代谢中的角色。植物磷转运子中Pht1家族是一类H2PO4-/H 共转运子,该家族主要成员在植物根系中负责磷的吸收、转运,其表达受磷调控,因此是研究得最为深入的植物磷转运子家族。本文总结了植物Pht1家族磷转运子的最新研究进展,讨论了植物磷转运、分配的分子机理,并指出今后研究的主要方向,为开拓改良植物磷效率的新思路提供依据。     

水稻磷酸盐转运蛋白Pht1家族研究进展

磷是高等植物生长发育所必需的大量元素之一,现有的研究表明植物磷酸盐转运蛋白介导了植物体内磷的吸收及转运。在低磷胁迫下,植物主要利用高亲和力磷吸收系统通过表皮细胞质膜从根围吸收磷元素。目前绝大部分克隆出来的磷酸盐转运蛋白基因都属于高亲和力的Pht1家族。概述了近年来水稻磷酸盐转运蛋白Pht1家族基因的表达调控机理和生物学特征,并对进一步研究做了展望。     

AM真菌对连作作物根系代谢产物的影响

摘 要：近年来,连作问题一直危害着作物的产量和品质。大量研究证明,丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌与作物根系形成共生的菌根并通过分泌次级代谢产物抵抗外界环境所带来的侵害。为了探究AM真菌在作物调节次级代谢产物中扮演的角色和作用机理,总结了AM真菌增加次级代谢产物种类及含量、诱导信号物质产生（如JA、SA等）和缓解连作障碍的作用机制,同时也揭示了化感作用与次级代谢之间的关系。并从代谢水平指出了AM真菌对作物分泌次级代谢产物的影响,以及AM真菌在抗连作方面的作用机理,以期为AM真菌在农业生产上的应用提供有价值的信息。     

除草剂施用对农田丛枝菌根(AM)真菌影响的研究进展

为了探究除草剂施用对丛枝菌根(AM)真菌的影响,本文总结了近几年农田生态系统中除草剂对AM真菌的孢子萌发及活力、对宿主植物根系的侵染、群落结构、菌丝的琥珀酸脱氢酶(SDH)和碱性磷酸酶(ALP)活性等方面的研究进展,并对以后的研究进行了展望。以期为除草剂的合理使用、农业生产的可持续发展提供理论指导。     

谢家沟不同类型草地AM真菌侵染状况与土壤理化性质的关系

为探究谢家沟不同草地类型土壤理化性质对草地群落丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌侵染特征的影响,笔者通过调查采样,分析了4种典型草地(山地草甸、草甸草原、草原和草原化荒漠)与AM真菌的侵染状况和土壤因子间的关系。结果表明:4种草地类型典型植物均能被AM真菌侵染,草原化荒漠、草甸草环与草原换位置、山地草甸的平均菌根侵染率分别为79.90%、89.04%、85.93%和68.66%,草甸草原是侵染状况最好的草地类型。根际土壤有机质、碱解氮、速效磷与AM真菌侵染呈正相关关系,盐分和p H与AM真菌侵染为负相关关系,但土壤总盐含量在2.1 g/kg左右时侵染率、侵染强度最高。自然条件下土壤因子与菌根的侵染及发育状况密切相关,土壤养分的高低制约着AM真菌侵染强弱,有机质和盐分是关键影响因子。     

AM真菌种间差异对枳壳苗营养生长及矿质含量的影响

【研究目的】利用AM真菌进行柑桔菌根化育苗是培育壮苗和提高果品品质的新趋势，在对枳壳菌根苗进行研究的基础上，找到一个较好的优势菌种作为育苗菌剂。【方法】盆栽条件下研究了AM真菌Gigaspora margarita、Glomus mosseae和Glomus versiforme对枳壳实生苗营养生长及矿质含量的影响，并比较了种间差异的效应。【结果】接种AM真菌的枳壳幼苗根系均有效地被侵染，与对照相比，能显著促进植株根系和茎叶的生长，对须根的生长促进作用尤为突出；提高了叶片矿质元素N、P、K、Ca、Mg、Zn、Cu和Mn的含量，与对照差异均达到显著水平。3种AM真菌种间比较，其效应排序为Glomus mosseae＞Gigaspora margarita＞Glomus versiforme，但叶片矿质元素的含量与生长趋势并不完全一致。【结论】接种Glomus mosseae处理生长最好，矿质元素N、P、Mg和Cu的含量最高，菌根依赖性最大，且差异显著。AM真菌G.mosseae是参试3个菌种中培养枳壳菌根化壮苗的最佳菌种。     

夏季庐山常绿阔叶林4种常见植物根际AM真菌分布特征

为了探索夏季庐山常绿阔叶林土壤丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AM真菌）资源分布特征，推动其地下AM真菌资源的开发利用。研究基于孢子形态学分类方法对夏季庐山典型常绿阔叶林中4种常见植物（老鼠矢Symplocos stellaris、檵木Loropetalum chinense、连蕊茶Camellia fraterna、山胡椒Lindera glauca）根际土壤AM真菌群落的分布特征进行调查。结果表明：共分离、鉴定出44个AM真菌物种，其中包括4个优势种AM真菌、5个广布种AM真菌、12个常见种AM真菌与23个稀有种AM真菌。（1）不同植物根系侵染率之间存在显著差异，同时根系侵染率与优势种和广布种AM真菌的孢子密度和物种丰富度均呈正相关，与常见种和稀有种AM真菌的孢子密度和物种丰富度则呈负相关，但均不显著；（2）不同植物根际总AM真菌孢子密度不存在显著差异，但AM真菌物种丰富度存在显著差异；此外，不同植物根际只有常见种AM真菌的孢子密度不存在显著差异，也只有广布种和稀有种AM真菌的物种丰富度不存在显著差异；（3）不同优势度AM真菌的孢子密度之间和物种丰富之间均存在负相关，但只有优势种AM真菌的孢子密度与常见种和稀有种AM真菌的孢子密度存在显著负相关；（4）AM真菌分布受土壤养分（全氮、全磷、全钾、氨态氮、硝态氮）、pH和水分影响较小，但受土壤氮影响相对较大；不同优势度AM真菌受土壤养分、pH和水分影响程度不同，影响程度从大到小依次为稀有种AM真菌、常见种AM真菌、广布种AM真菌和优势种AM真菌。在夏季庐山常绿阔叶林中，常见植物与AM真菌的共生模式可能是以优势种AM真菌和广布种AM真菌共生为主，以常见种AM真菌和稀有种AM真菌补充共生的共生模式。在该共生模式下，植物根际AM真菌资源较为丰富且分布不均；AM真菌与植物共生程度由不同优势度AM真菌共同决定；不同优势度AM真菌之间相互影响较弱；AM真菌受土壤养分（全氮、氨态氮、硝态氮、全磷、全钾）、pH和水分影响较小，但不同优势度AM真菌受土壤养分、pH和水分影响程度不同。     

丛枝菌根对滇重楼幼苗生长及光合特性的影响

研究接种多种丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌对滇重楼幼苗期生长指标、光合特性及生理生化指标的影响,为利用AM真菌促进滇重楼实生苗快速生长提供理论依据。采用盆栽育苗,于种子共生接种多种AM真菌后进行滇重楼幼苗生长形态、光合特性及生理生化指标的比较试验。结果表明,在种苗繁育期接种多种外源AM真菌都能有效侵染滇重楼根系,但对植株生长形态无显著影响;绝大多数AM真菌均能够不同程度地促进滇重楼幼苗期叶片叶绿素合成,提高幼苗光合能力;不同种类AM真菌对滇重楼幼苗生理生化影响不同,其中Acaulospora scrobiculata和Ambispora leptoticha能促进滇重楼幼苗进行光合作用,提高其抗逆性。     

单一及复合AM真菌初侵染对番茄苗的生理影响

为明确丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌侵染番茄初期的生理生化动态变化趋势,于温室盆栽条件下设接种AM真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)侵染(S)、接种复合菌种[幼套球囊霉(Glomus etunicatum)+摩西球囊霉(Glomus mosseae)+地表球囊霉(Glomus versiforme)](M)和不接种对照(CK)。结果表明,复合菌种处理的番茄根系菌根侵染率、根长、根鲜重、叶片可溶性蛋白含量、叶片POD活性、叶片SOD活性显著高于单一菌株,而叶绿素含量则低于后者。受G. m+ G. e+ G. v复合菌株侵染的M组侵染率在约1个月时间内始终高于受单菌株G. m侵染的S组,AM真菌侵染8天内侵染率增长速率最大,8~20天之间出现缓慢增长的平台期,28天时侵染率出现下降趋势。由此可知,AM真菌侵染番茄的效应是多方面的,单菌株与复合菌株侵染效应有明显差异。关于复合菌剂与单一菌剂侵染番茄动态变化差异的研究,可以为综合开发利用复合菌剂、了解AM真菌相互作用提供一定的理论基础。     

接种3种AM菌对盆栽木薯‘华南205号’的生长影响

为探讨丛枝菌根真菌作为薯类作物菌肥应用的可行性,以木薯作为供试作物进行优势菌肥的筛选,并研究其对菌根感染率和生长的影响。应用盆栽试验法,研究了3种AM菌种,包括根内球囊霉Glomus intraradices (Gi)、木薯球囊霉G. manihotis (Gm)和疣状无梗囊霉Acaulospora tuberculata (At)在单菌接种和混合接种条件下对木薯(Manihot esculenta)‘华南205号’生长的影响。初步研究结果显示,单菌接种处理中,Gm对木薯有较高的感染频率,菌根的形成对木薯的株高生长及茎的P含量吸收有较好的促进作用;Gi和At处理组对木薯的生长促进作用不明显。总体来说,混合接种处理2G和2G+At对木薯生长的促进作用优于单菌接种,2G处理在生物量累积方面和2G+At处理在菌根感染强度方面表现尤为出色。本实验结果揭示接种AM真菌对木薯产量的提高有一定的积极作用。     

丛枝菌根(AM)真菌扩培技术研究进展

AM真菌在没有植物共生的情况下还无法像其他种类真菌一样在培养基上纯培养,这一问题极大地限制了对AM真菌的基础研究和应用研究。为了明确不同丛枝菌根(AM)真菌培养的特点,最终实现AM真菌的纯培养目标,本文归纳并比较了AM真菌与完整植物体共生培养的方法,包括土壤盆栽法、营养液膜法、汽雾栽培法、培养基培养法;总结了AM真菌与植物根系双重培养的方式,包括原生根培养和转化根培养。同时提出了相关后续的研究重点,以期为AM真菌培养及共生机制研究提供参考。