禾草内生真菌与2种AM真菌互作对黑麦草生长的影响

在温室盆栽条件下,以侵染内生真菌和未侵染内生真菌的黑麦草为材料,接种幼套球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)和根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)以及两种AM真菌的混合菌剂,通过比较单一及混合AM真菌和禾草内生真菌对黑麦草株高、根长、生物量、P含量、可溶性糖、可溶性蛋白以及光合指标等方面的差异,探究AM真菌与禾草内生真菌对黑麦草生长的影响。结果表明,接种幼套球囊霉、根内球囊霉和混合菌剂的黑麦草平均AM真菌侵染率分别为44.04%,34.13%和41.13%,禾草内生真菌降低AM真菌平均侵染率22.28%。接种AM真菌和侵染禾草内生真菌均提高了黑麦草形态和生理生化指标,且二者(尤其是幼套球囊霉与禾草内生真菌)共存时,黑麦草的形态和生理生化指标最高,与既不侵染禾草内生真菌也不接AM真菌的处理相比,幼套球囊霉与禾草内生真菌共同作用时总P含量、总生物量和净光和速率分别提高48.21%, 21.12%和73.53%,总可溶性糖和蛋白分别提高147.12%和24.27%。总体而言,AM真菌显著促进了植物地上、地下部分生长,而禾草内生真菌主要促进植物地上部分的生长。     

温室条件下AM真菌和禾草内生真菌对根腐离蠕孢侵染黑麦草的影响

在温室盆栽条件下,以侵染禾草内生真菌(E+)和未侵染禾草内生真菌(E-)的黑麦草种子为材料,设立接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌根内球囊霉(AM)和不接AM真菌的对照(NM)处理,并在上述处理下植物生长6周后,在植物根部(B+根)和叶片(B+叶)接种病原菌根腐离蠕孢,以不接种病原菌(B-)的处理作为对照,病原菌接种2周后,通过测定菌根侵染率、发病率、叶绿素含量、光合指标、P含量、SOD活性以及MDA和H_2O_2浓度的变化,研究AM真菌和禾草内生真菌互作对病原菌侵染后黑麦草生长和生理生化指标的影响。结果表明:叶片接种病原菌的黑麦草发病率为2.50%～31.25%。AM真菌和禾草内生真菌的存在均可在一定程度上降低发病率,促进P吸收和光合作用的进行,增加生物量的积累。与NME-对照相比,侵染禾草内生真菌和接种AM真菌的处理降低了叶部接种病原菌的黑麦草发病率,降幅为32.00%～92.00%。叶片和根部接病原菌的黑麦草,AM真菌和禾草内生真菌共同作用时,植物净光合速率、气孔导度、叶绿素含量、总P含量和SOD酶活性分别提高132.25%和132.17%、56.00%和134.48%、37.69%和40.77%、41.51%和38.17%、95.65%和11.72%(P0.05),MDA和H_2O_2浓度分别降低31.36%和24.45%以及58.62%和22.22%(P0.05)。这些研究结果表明,AM真菌和禾草内生真菌能促进植物生长,提高植物抗病性,且二者共存时,效果最好。     

温室条件下AM真菌和禾草内生真菌对根腐离蠕孢侵染黑麦草的影响

在温室盆栽条件下,以侵染禾草内生真菌(E+)和未侵染禾草内生真菌(E-)的黑麦草种子为材料,设立接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌根内球囊霉(AM)和不接AM真菌的对照(NM)处理,并在上述处理下植物生长6周后,在植物根部(B+根)和叶片(B+叶)接种病原菌根腐离蠕孢,以不接种病原菌(B-)的处理作为对照,病原菌接种2周后,通过测定菌根侵染率、发病率、叶绿素含量、光合指标、P含量、SOD活性以及MDA和H₂O₂浓度的变化,研究AM真菌和禾草内生真菌互作对病原菌侵染后黑麦草生长和生理生化指标的影响。结果表明:叶片接种病原菌的黑麦草发病率为2.50%~31.25%。AM真菌和禾草内生真菌的存在均可在一定程度上降低发病率,促进P吸收和光合作用的进行,增加生物量的积累。与NME-对照相比,侵染禾草内生真菌和接种AM真菌的处理降低了叶部接种病原菌的黑麦草发病率,降幅为32.00%~92.00%。叶片和根部接病原菌的黑麦草,AM真菌和禾草内生真菌共同作用时,植物净光合速率、气孔导度、叶绿素含量、总P含量和SOD酶活性分别提高132.25%和132.17%、56.00%和134.48%、37.69%和40.77%、41.51%和38.17%、95.65%和11.72%(P<0.05),MDA和H₂O₂浓度分别降低31.36%和24.45%以及58.62%和22.22%(P<0.05)。这些研究结果表明,AM真菌和禾草内生真菌能促进植物生长,提高植物抗病性,且二者共存时,效果最好。     

磷、AM真菌与禾草内生真菌对多年生黑麦草离蠕孢叶斑病的影响

本研究在温室设置不添加磷(P_0)和添加20 mg/kg磷(P_(20))处理,探究丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌幼套球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)与禾草内生真菌(Epichloё)对多年生黑麦草(Lolium perenne)离蠕孢叶斑病(Bipolaris zeae)的影响,以期通过P调节,实现共生微生物的高效利用。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~-)的种子建植。主要结果如下:(1)P显著增加了多年生黑麦草的生物量、N、P含量以及AM真菌侵染率(P0.05),但未影响植物发病率。(2)P_0处理下,AM真菌降低了植物生物量和N、P含量,禾草内生真菌反之;P_(20)水平,AM、禾草内生真菌未显著影响植物生长和养分含量(P0.05)。(3)两个P水平下,接种AM真菌处理(AME~-)的发病率最高,含禾草内生真菌的E~+植株最低。(4)AM真菌与禾草内生真菌单独作用或互作的抗病相关酶活性高于对照。     

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。     

不同盐浓度下AM真菌和禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

以多年生黑麦草(Lolium perenne)为材料,在温室内研究了不同盐浓度处理下丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌和禾草内生真菌(grass endophyte)对黑麦草生长的影响。试验设对照,无盐胁迫(0%)、轻度盐胁迫(0.2%NaCl)和重度盐胁迫(0.5%NaCl)处理,AM真菌为摩西球囊霉(Glomus mosseae),禾草内生真菌处理以含有、不含有内生真菌种子建立。结果表明:盐分处理可显著降低黑麦草的株高、生物量、根冠比,以及AM真菌的菌根侵染率,禾草内生真菌与AM真菌均在不同盐分处理下对黑麦草的生长有一定的促进作用,两菌协同作用明显,其中禾草内生真菌处理下的多年生黑麦草的株高、地下生物量和根冠比较对照分别增加13.26%,15.30%和19.51%(P0.05);AM真菌处理下黑麦草的株高、N、P含量分别提高9.76%,32.12%和12.45%(P0.05);在无盐胁迫下,禾草内生真菌可促进丛枝菌根真菌侵染,使其侵染率提高5.53%。与两类共生微生物单独作用相比,AM真菌与禾草内生真菌互作,对多年生黑麦草生长、耐盐性有一定的提高,但差异不显著。     

不同生长条件下内生真菌对多年生黑麦草生理特性的影响

本研究通过比较带内生真菌(E+)、不带内生真菌(E-)和混合(M)3个种群的多年生黑麦草(Lolium perenne)在田间自然条件和温室不同水分处理下生理指标的变化,以解释内生真菌在不同生长条件下对多年生黑麦草内部生理机制的影响。结果表明,在温室条件下,土壤含水量为田间最大持水量(field water content,FWC)的15%(干旱)和60%(水淹)时,内生真菌侵染显著(P0.05)提高了多年生黑麦草总叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性,同时降低了丙二醛含量和过氧化物酶活性,但在水分含量为45%FWC时,3个种群生理指标并无显著差异(P0.05);说明在胁迫条件下,内生真菌通过提高保护酶活性以增加寄主的抗逆性。在田间条件下,黑麦草叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性的变化趋势依次为E+ME-,丙二醛含量和过氧化物酶活性的变化趋势依次为E-ME+,表明在自然生长条件下,内生真菌仍然通过内部生理机制的改变促进寄主生长。     

内生真菌和丛枝菌根真菌互作对醉马草幼苗生长和镉耐性的影响

本研究通过接种土壤从枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌孢子,探讨了在温室盆栽条件下,甘肃内生真菌(Epichlo?gansuensis)在不同重金属镉(Cd^2+)离子胁迫下对醉马草(Achnatherum inebrians)根系AM真菌侵染率的影响,以及内生真菌、Cd^2+和AM真菌三者互作对醉马草幼苗生长的影响。结果表明,Cd^2+和内生真菌互作对醉马草菌根侵染率无显著(P>0.05)影响,菌根侵染率随着Cd^2+浓度的增加呈现先升后降的趋势,在高浓度Cd2+(0.9 mmol·L^-1)条件下,内生真菌侵染(endophyte-infected,EI)的醉马草植株菌根侵染率显著(P<0.05)高于不带菌(endophyte-free,EF)的植株。低浓度Cd2+(0.3 mmol·L^-1)显著(P<0.05)促进了醉马草的生长,而高浓度Cd^2+(0.9 mmol·L^-1)条件下显著(P<0.05)抑制了醉马草的生长;内生真菌在高浓度Cd^2+(0.9 mmol·L^-1)胁迫条件下能够减轻其对醉马草的伤害;接种AM真菌显著(P<0.05)促进醉马草地上部分生长的同时显著(P<0.05)抑制了其根系的生长;三者互作显著(P<0.05)促进醉马草叶绿素含量和地上鲜重,但显著(P<0.05)抑制了醉马草根长。以上结果表明,内生真菌和Cd2+均能影响AM真菌对醉马草根系的侵染,但二者无互作效应,内生真菌、AM真菌和Cd2+三者互作会影响醉马草幼苗地上和地下生长。     

干旱条件下内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

本研究分别比较了在温室不同水分处理条件和田间自然条件下,包括100%被内生真菌感染(E+)种群,未被内生真菌感染(E-)种群和50%带菌率的E+和E-植株混合种群(M)的3种不同多年生黑麦草(Lolium perenne)种群的生长情况,以分析内生真菌对其寄主多年生黑麦草生长的影响。在模拟田间最大持水量(Field Water Content,FWC)的15%(FWC_(15))、30%(FWC_(30))、45%(FWC_(45))和60%(FWC_(60))的4种不同水分处理的温室盆栽试验中,随着土壤水分含量的增大,E+、E-和M种群的株高、分蘖数、株高生长速率、分蘖生长速率、叶宽、叶长、地上组织含水量和地上生物量先逐渐增大,在FWC_(45)水分条件下达到了最大,然后在FWC_(60)水分条件下各项生长指标降低,均低于FWC_(45)水分处理,说明FWC_(45)水分条件最适宜黑麦草幼苗的生长,而FWC_(15)、FWC_(30)和FWC_(60)水分条件对黑麦草幼苗的生长具有抑制作用;在盆栽各水分条件下,E+种群的分蘖数、株高生长速率、分蘖生长速率、叶宽、地上部组织含水量均显著高于E-和M种群(P0.05);E+种群的叶长显著大于E-种群(P0.05);在FWC_(60)水分条件下,E+和M种群的地上部生物量差异不显著(P0.05),但均显著高于E-种群(P0.05),而在其余3个水分条件下,E+种群均显著大于E-和M种群(P0.05),但是E-和M种群之间无差异。在田间自然条件下,E+种群的株高、分蘖数、株高生长速率、分蘖生长速率、叶宽、地上部生物量均显著高于E-和M种群(P0.05);而E+种群的叶长和地上部组织含水量与M种群差异不显著(P0.05),但显著高于E-种群(P0.05)。这说明内生真菌在温室和田间均能促进多年生黑麦草的生长,并增强其抗旱性和对该地区的环境适应性,内生真菌带菌率越高,其优势越明显。     

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。     

不同磷水平下幼套球囊霉与禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

通过盆栽试验探究了4个磷（P）水平（0、10 mg·kg^-1、20 mg·kg^-1、30 mg·kg^-1）下,丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus,AMF）幼套球囊霉（Claroideoglomus etunicatum）与禾草内生真菌（Epichloё）对多年生黑麦草（Lolium perenne）生长、养分吸收、光合特性和磷酸酶活性的影响。供试多年生黑麦草植株分别由含有禾草内生真菌（E⁺）和不含禾草内生真菌（E^-）的种子建植获得。结果表明：AMF对植物生长的促生效应可通过适量P添加得到加强;内生真菌增加了黑麦草的生物量和养分含量,并与AMF间存在交互效应,抑制其侵染,侵染率降低15.85%~20.03%;二者共同作用（AMF⁺E⁺）的地上生物量较AMF^-E⁺降低1.45%~17.74%,P₀和P₁₀（10 mg·kg^-1）水平下高于AMF⁺E^-处理,P₂₀（20 mg·kg^-1）和P₃₀（30 mg·kg^-1）相反。对全P含量的影响与对生物量的影响趋势基本一致。AMF⁺E⁺处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度高于或介于AMF^-E⁺和AMF⁺E^-之间,磷酸酶活性低于或介于AMF^-E⁺和AMF⁺E^-之间。说明较适P水平加强了微生物效应,利于植物生长。     

禾本科植物内生真菌研究10——内生真菌共生体的苗期生物学特性

有些禾本科植物内生真菌能为宿主植物带来抗病虫害、抗旱、促进苗期生长和分蘖等性能。研究利用种子中Neotyphodium属内生真菌含菌率不同的苇状羊茅Festuca arundinacea、多年生黑麦草Lolium perenne和野生鹅观草Roegneria kamoji进行了室内发芽试验、室外和人工气候箱内的盆栽试验以及室内外蚜虫接种试验,调查了内生真菌对其宿主苗期生物学特性的影响。发现种子含菌率比较高的苇状羊茅和多年生黑麦草分蘖多,幼苗抗虫性明显提高;种子含菌率比较高的鹅观草发芽率高,出苗整齐,生长快,分蘖多,但幼苗无明显的抗虫性。研究结果进一步说明了禾本科植物内生真菌在农业上具有广阔的利用前景。     

干旱胁迫下水杨酸和内生真菌对多年生黑麦草的影响

本试验研究了温室盆栽条件下带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的多年生黑麦草喷施不同浓度水杨酸(SA)后,持续干旱胁迫15 d和对照水分两种条件下,多年生黑麦草的叶片相对含水量(RLWC)、叶绿素含量(Chl)、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量等生理指标的变化,以明确干旱胁迫下SA和内生真菌对多年生黑麦草的影响。结果表明,在干旱胁迫下,感染内生真菌的多年生黑麦草叶片相对含水量、叶绿素含量、POD活性、SS含量显著(P<0.05)高于未感染内生真菌的多年生黑麦草植株;一定浓度的 SA增加了多年生黑麦草叶片相对含水量、叶绿素含量、POD活性、SOD活性、Pro和SS含量,降低了MDA含量,且最适水杨酸浓度为0.25和0.50 mmol·L^-1;内生真菌与SA互作显著(P<0.05)提高了多年生黑麦草SOD活性、POD活性和叶绿素含量。该结果说明内生真菌与SA都能提高多年生黑麦草的抗旱性,即内生真菌和SA通过提高寄主的渗透调节和活性氧清除系统进而提高了寄主的抗旱性。     

过表达FaSAMDC基因提高黑麦草属植物的抗旱性和耐热性

主要探讨了在黑麦草属植物中导入高羊茅S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因(FaSAMDC)对转基因植株抗旱耐热性的提高效果,为培育黑麦草抗旱耐热新品种提供种质新材料。选择黑麦草成熟种子为外植体,采用贵州省草业研究所分子生物学实验室构建的过表达载体以及黑麦草胚性愈伤组织高频植株再生和农杆菌介导的遗传转化体系,将克隆自高羊茅的FaSAMDC基因转入贵州地区主栽品种多花黑麦草特高和多年生黑麦草四季的基因组内,经抗性筛选、PCR检测和Southern杂交分析验证,获得45株特高与44株四季的转基因植株,转化频率分别为2.93%和2.28%。抗旱耐热试验表明,在30 ℃高温和中度干旱胁迫条件下,特高转基因株系的根冠比比对照组培苗高出7.08%,叶片相对含水量(RWC)比对照高出13.12%,RWC降低幅度比对照少5.49个百分点;四季转基因株系的根冠比比对照组培苗高出6.54%,RWC比对照高出12.54%,RWC降低幅度比对照少6.50个百分点,差异均达到显著水平(P<0.05),证明转入FaSAMDC基因的黑麦草阳性株系的抗旱耐热能力得到了明显提高。形态与生长特征观测结果显示,与非转基因组培苗相比,转基因株系的叶长、株高、主茎节数减小,叶宽、单株分蘖数增加,叶色变深,植株形状趋向于叶片丛生的紧凑型,推测导入的FaSAMDC基因参与了基因表达、细胞分裂等生理功能的调节。     

AM真菌在白三叶-黑麦草体系中对抗逆信号的传导作用

白三叶-黑麦草混播草地是一种重要的栽培草地,丛枝菌根真菌(AMF)菌丝可以在地下形成菌丝桥,实现信号的传导。水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)及乙烯(ET)是重要的植物信号介导物质。在温室条件下,利用AM真菌菌丝桥连接白三叶和多年生黑麦草,并用针刺处理模拟蚜虫取食,通过测定SA、JA等相关指标,研究菌丝桥连接的植物间抗逆信号的传导途径,为利用AM真菌提高植物抗逆性提供理论依据。结果表明,菌丝桥连接分别提高黑麦草地上生物量和总生物量9.97%和10.68%(P<0.05),而未影响白三叶的总生物量;黑麦草植株过氧化物酶(POD)活性在针刺后12 h降低了43.01%(P<0.05),白三叶POD酶活性升高了104.09%(P>0.05)。同时,菌丝桥连接使黑麦草和白三叶的SA浓度在针刺后12 h分别降低了12.99%(P>0.05)和24.18%(P<0.05),JA浓度分别升高了44.69%和79.32%(P<0.05)。综上,1)在白三叶-黑麦草体系中,AM真菌可通过菌丝桥,连接白三叶和黑麦草,实现养分再分配,进而促进黑麦草地上部分生长;2)在菌丝桥连接的情况下,当白三叶和黑麦草同时受到胁迫时,二者对胁迫响应不同;3)菌丝桥能够使植物对逆境胁迫做出更加快速的反应;4)菌丝桥可以在白三叶和多年生黑麦草之间传导抗逆性信号,且这个过程主要由JA介导。     

干旱胁迫下AMF对枳生长和活性氧代谢的影响

在正常水分和干旱胁迫下,研究丛枝菌根真菌(AMF)Funneliformis mosseae对枳生长和活性氧代谢的影响。结果表明：6 周的干旱处理显著抑制了枳根系菌根侵染率和植株生长。接种AMF能显著增加正常水分和干旱胁迫下枳株高、茎粗、叶片数,也显著降低叶片丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子自由基含量,并显著增强叶片超氧化物歧化酶(主要是Mn-SOD和Cu/Zn-SOD)、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性。研究揭示了菌根化植株具有更高的抗氧化防御能力,导致较低的氧化伤害,从而增强植物的抗旱性。