丛枝菌根真菌与根际微生物的互作

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌广泛存在于草地农业生态系统中,是土壤微生物区系的主要成员,是生态系统中重要的功能群之一。AM真菌和其他微生物一起,在草地农业生态系统中扮演着重要的角色。本文综述了国内外近年来在AM真菌-土壤根际微生物互作方面的研究进展。AM真菌和土壤微生物之间的关系错综复杂,主要包括竞争、共生、共栖等。AM真菌通过和根部入侵病原真菌竞争侵入位点和光合产物,调节病程相关蛋白,从而提高宿主植物的抗病性。同时可促进植物对水分、养分的吸收效率,分泌生物防御物质,减轻病原线虫对作物根系的侵染和危害。AM真菌可与根际有益微生物共生、共栖,同时对植物产生协同促生的作用。目前,亟需开展AM真菌和根际微生物互作机理方面的研究,揭示AM真菌与土壤根际微生物之间的相互关系。通过利用和调控生态系统中土壤微生物,促进植物养分的吸收,提高植物对各种胁迫的抗性,维持草地生态系统的可持续发展和利用。     

短期增温对青藏高原高寒草甸不同植物根际丛枝菌根真菌的影响

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌是土壤生态系统中一类重要的微生物类群,其对气候变暖的响应依赖于宿主植物的不同特性。本研究在青藏高原开展了原位模拟增温试验,以形态鉴定方法,探究了15种植物根际AM真菌的孢子组成对模拟增温的响应。结果表明：AM真菌孢子的物种丰富度及群落组成均不受模拟增温的影响,但孢子密度在模拟增温后显著减少;AM真菌的孢子组成在不同植物物种间没有显著差异,但在不同植物科之间差异显著。综上所述,模拟增温主要降低了植物根际AM真菌的孢子密度,还可能通过影响植物的群落组成间接影响AM真菌的孢子群落结构。     

醉马草内生真菌共生体对土壤微生物和养分的影响

本研究以我国西北部天然草原广泛分布的烈性毒草醉马草(Achnatherum inebrians)为对象,分析内生真菌共生体对根系土壤中微生物区系和养分的影响。结果表明,采自桑科、甘加和榆中3个地区的醉马草根际土壤中真菌数量为其伴生种根际土壤中对应菌的1.31～1.56倍、细菌数量为1.56～2.65倍。土壤营养成分测定结果表明,醉马草根际土壤中有机质、全氮、速效磷和速效钾的含量均显著高于其伴生种,而全磷和全钾含量差异不显著。     

丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是陆地生态系统中重要的微生物,能够与自然界中绝大部分陆生植物形成互惠共生体,为宿主植物带来多种正向效应,包括提高植物抗逆性,尤其是在协助植物抵抗病菌的入侵方面.本文基于Web of Science数据库及CNKI中国学术总库,总结归纳了近年来AM真菌影响植物病害新进展及AM真菌与其他微生物以及环境条件等多因素协同作用提高植物抗病性的研究,分析了AM真菌影响植物病害的机理,包括提高寄主植物营养状况、激活根系周围养分、改变根系形态、与病原菌竞争侵染位点和寄主光合作用产物、改变根际微生物区系以及激活寄主防御机制.并就AM真菌群落的抗病功能、AM真菌在生态系统中的影响以及多因素复合下影响植物病害的研究做了展望.     

草地根际过程对养分循环调控机制研究进展

了解根际土壤养分碳、氮和磷的转化和循环利用是解决草地农业生态系统可持续利用性和提高草地生产力的根本问题。草地根际过程能够反映土壤碳、氮和磷等养分的周转速率,影响植物、土壤微生物对养分的竞争和捕获,维持根际微环境中各组分的养分平衡,同时与作物相比,草地土壤中养分元素碳、氮和磷的耦合性更强。因此,根际微生态系统结构与功能在维持养分转化和循环等方面具有重要作用。大量文献报道,调控根际微环境改变的关键因素是植物与土壤进行物质交换和信息传递的关键物质-根际分泌物,同时根际分泌物也是介导根际微生物和根际酶活性的关键物质。当草地环境发生改变时,该区域的根际分泌物、根际酶活性和根际土壤的微生物的组成和多样性也将发生根本性改变,从而导致该区域土壤养分的供应量和有效性发生改变,最终影响草地生产力和养分的有效利用效率。因此,深入探究草地根际过程对养分循环的调控机理,对于揭示草地植物与微生物间养分物质的分配利用和养分收益方面具有重要指导意义。综述了根际分泌物、根际酶和根际微生物参与养分循环的机制和互作机理,总结草地根际过程参与养分循环的机制,并对草学领域未来在根际微域的研究进行了一定的展望。     

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。     

菌渣对黑麦草根际微生物群落的影响

为了探讨菌渣对黑麦草(Lolium perenne)根际土壤微生物群落结构的影响,测定了添加不同量菌渣后黑麦草根际土壤的磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs),比较分析了不同处理下黑麦草根际土壤微生物PLFAs组成、相对含量和微生物群落结构的差异。结果表明,施用菌渣后,黑麦草植株根际土壤微生物磷脂脂肪酸生物标记种类和总量均高于对照组。进一步分析表明,菌渣处理可以改变黑麦草根际土壤微生物种群结构,有利于根际土壤中细菌、真菌和放线菌的生长。同时,采用菌渣处理黑麦草后,其根际土壤微生物群落的Simpson、Shannon-Wiener和Pielou指数均得以提高,表明菌渣可以增加黑麦草根际土壤中微生物群落多样性,推测其可以改善根际土壤质量。     

8种豆科灌木栽培种丛枝菌根真菌种类及分布

采集人工栽培决明(Cassia tora)、假木豆(Dendrolobium triangulare)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、白刺花(Sophora davidii)、猪屎豆(Crotalaria pallida)、多花木蓝(Indigofera amblyantha)、木豆(Cajanus cajan)和银合欢(Leucaena leucocephala)8种豆科灌木植物根际5-10、10-20和20-30 cm 3个土层的土样,研究其根际丛枝菌根(AM)真菌的侵染率、孢子密度、种类及多样性。结果表明,8种豆科灌木植物AM真菌侵染率普遍较高,最高的为猪屎豆,80.8%;土壤速效磷含量与侵染率呈显著负相关(r=-0.733,P=0.039);根际土壤中的AM真菌孢子主要分布于5-20 cm土层,5-10 cm土层猪屎豆孢子密度最大,为115.33个·10 g-1土壤;宿主植物种类与土壤层位对孢子密度交互效应影响显著(F=100.497,P0.001);AM真菌优势种枫香球囊霉(Glomus liquidambaris)、脆无梗囊霉(Acaulospora delicate)在8种豆科灌木植物的土壤中均有分布。本研究表明,喀斯特地区适生豆科灌木植物具有丰富的AM真菌资源,今后可以在喀斯特地区开展豆科灌木植物接种优势AM真菌和根瘤菌等相关研究,这将对农牧业生产和退化生态系统修复效应的影响具有重要意义。     

丛枝菌根真菌和根瘤菌防控植物真菌病害的研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌和根瘤菌均可在一定程度上减轻植物病害的发生,提高植物生物量。AM真菌提高寄主植物的抗病机理包括:改善寄主营养状况、补偿作用、改变根系形态、与病原菌竞争侵染位点和寄主光合作用产物、改变根际微生物区系以及激活寄主防御机制。根瘤菌防病机理可归纳为:寄主生理生化的变化、根系形态改变和寄主防御机制激活。AM真菌和根瘤菌两者相互作用,可更好地防控植物病害。本文归纳了国内外AM真菌和根瘤菌对植物抗病性的影响及机理,同时展望了两者在生防中的应用前景。     

猕猴桃根腐病感病植株根际土壤酶活性和真菌群落结构

【目的】随着我国猕猴桃种植范围和规模的扩大,猕猴桃根腐病的危害也日趋严重。分析猕猴桃根腐病感病植株和未感病植株根际土壤真菌群落变化,可为研究猕猴桃根腐病发生机制及其调控技术提供依据。【方法】以浙江省台州市西部山区的天台县“红阳”猕猴桃种植基地为研究地点,选取连续种植4年的猕猴桃根腐病感病植株和未感病植株根际土壤真菌为研究对象,采用高通量测序技术,对比分析了猕猴桃感病植株和未感病植株根际土壤真菌群落结构与多样性指数的变化,以及测定分析了各处理根际土壤酶包括土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性。【结果】猕猴桃根腐病的发生极显著地降低了其根际土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶的活性。感病植株根际土壤真菌群落丰富度指数显著低于未感病植株的根际土壤。在门分类水平上,猕猴桃感染根腐病后,其根际土壤真菌相对丰度降低的真菌门有担子菌门、未分类真菌门和接合菌门,其差异均达极显著水平（P<0.01）。其根际土壤真菌相对丰度升高的真菌门有子囊菌门,升高幅度达极显著水平（P<0.01）。在属分类水平上猕猴桃感病植株根际土壤真菌其相对丰度增加的菌群有赤霉属、丛赤壳属、镰刀菌属、假裸囊菌属、肉座菌属,其相对丰度的增加程度均达极显著水平（P<0.01）。其相对丰度降低的有未分类的伞菌纲、枝鼻菌属、粗糙孔菌属、线虫草属、支顶孢属、粪盘菌属、被孢霉属,其降低程度均达极显著水平（P<0.01）。【结论】猕猴桃感染根腐病后,感病植株根际土壤真菌在门和属水平上的菌群变化打破了植株根际土壤微生态系统中原先所存在着的微生物拮抗平衡关系,造成了猕猴桃抗性减弱而致此病发生和加重。     

4种牧草接种AM真菌效应分析

通过对红三叶(Trifolium pratense)、白三叶(Trifolium repens)、高丹草(Sorghum sudanense)、紫花苜蓿(Medicago sativa)接种AM真菌,测定植物根际AM真菌菌根侵染率、孢子密度,地上和地下部分生物量,了解宿主植物与AM真菌之间的协同作用,明确AM真菌对牧草的促生长效应,并筛选与4种牧草匹配的AM真菌。结果表明,AM真菌可侵染4种牧草且均能产生孢子,但不同牧草的侵染率和孢子密度存在差异。当对高丹草接种Glomus mosseae、Glomus intraradices、Glomus etunicatum、Glomus cladoideum、Glomus microagregatum、Glomus caledonium(简称G6),对红、白三叶接种Glomus intraradices(简称Gi),对苜蓿接种Glomus mosseae(简称Gm)时产量提高水平较对照组最为明显,接种AM真菌有效促进了植株的生长发育,提高了牧草的产量。     

AM真菌提高宿主植物耐受重金属胁迫的生理机制

本文围绕重金属胁迫条件下丛枝菌根（AM）真菌的生理生态响应特征,从生理和分子水平上综述AM真菌对重金属离子吸收和控制的机理：1）AM真菌菌丝的吸附作用减缓重金属向植物地上部分的迁移,从而达到保护植物免受重金属毒害的目的;2）AM真菌的菌丝体分泌物与重金属之间的螯合作用;3）AM真菌促进宿主植物对矿质营养元素的吸收;4）调节重金属在宿主植物地上部分和地下部分的分布;5）AM真菌调节宿主植物体内抗氧化酶的活性和内源激素的水平;6）AM真菌调节参与吸收和转运重金属离子的基因的表达。综上所述,本文提出在广泛调查、筛选超累积菌根植物的基础上,不断探索植物－微生物－菌根复合体的修复机制,并结合基因工程技术,以促进重金属污染土壤的生物修复。     

煤矸石山不同植物根际土壤AM真菌群落多样性分析

为探讨不同植物类型对煤矸石山丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落的影响，本研究通过高通量测序的方法，调查了禾本科、菊科、豆科和藜科植物根际土壤的AM真菌群落结构及多样性，以期为煤矸石山生态修复中植物种类的选择提供理论依据。结果表明：4科植物共获得球囊菌门(Glomeromycota)OTU数454个，分属于5目7科7属 41种，禾本科和藜科植物的OTU数量较多。禾本科AM真菌α多样性中的Chao1指数和Shannon指数最高，藜科组成较为单一，豆科植物根际土壤菌群多样性较低。RDA分析表明，土壤有机质和pH值对AM真菌群落影响作用较大，不同植物AM真菌生态网络关系差异显著，禾本科和黎科植物网络连接密集程度更高且核心物种组成更丰富。研究认为：煤矸石山恢复初期，不同科植物根际AM真菌群落多样性不同，禾本科植物通过与不同种类AM真菌形成良好的共生关系，促使其在煤矸石山恢复早期占据优势地位。     

AM真菌对紫花苜蓿应答蚜虫胁迫的影响

紫花苜蓿是优质的多年生豆科牧草,广泛种植于世界各地。豌豆蚜是紫花苜蓿的主要害虫之一,其不仅可危害植物生长,还会传播多种植物病害,从而降低牧草产量和品质,造成巨大的经济损失。丛枝菌根(AM)真菌可与80%的陆生植物根系共生形成互惠共生的菌根结构,其可促进植物对矿物营养的吸收,增强植株抗逆性。以紫花苜蓿为材料,探究AM真菌对植物应答豌豆蚜胁迫的生化机理。结果表明,AM真菌可以通过促进植物生长和养分吸收,改变植株防御性酶活性以及植物激素信号物质含量来调控植物自身对蚜虫的响应。2种AM真菌根内球囊霉和幼套球囊霉均显著提高了紫花苜蓿生物量、分枝数和植株N、P含量(P<0.05)。此外,根内球囊霉显著提高了植物过氧化物酶(POD)活性,且蚜虫处理下,较不接菌处理,根内球囊霉植株的POD、过氧化氢酶(CAT)活性以及激素信号物质水杨酸(SA)含量均显著增加(P<0.05)。在蚜虫处理下,相比不接菌处理,幼套球囊霉显著增强了植株POD活性(P<0.05)。蚜虫取食显著提高了植株SA含量,降低了超氧化物歧化酶(SOD)活性(P<0.05);且接种AM真菌后,蚜虫处理下的根系POD活性和SA含量提升程度更大,表明AM真菌可抑制蚜虫对植株造成的负效应。     

AM真菌与植物种内竞争的互作效应

丛植菌根（AM）真菌和种内竞争均是影响植物种群结构和功能的重要因素,深入研究AM真菌和种内竞争的交互作用,对揭示植物生长规律、生殖动态以及维持种群的稳定性具有深远的意义。基于此,围绕植物种群的种内竞争关系,分别从植物同龄种群和异龄种群2个角度出发,论述了AM真菌在植物幼苗之间、植物成株之间、幼苗与成株之间的竞争过程中发挥的生态学功能,提出AM真菌是调节植物种内竞争的重要机制。反之,地上宿主植物的种内竞争也对地下AM真菌的侵染率和AM真菌的群落结构产生显著影响,二者之间的关系是相互作用、彼此依存的。     

AM真菌与昆虫互作研究新进展

丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌广泛存在于农业生态系统中，可提高作物对害虫、病害等生物逆境的抗性。昆虫是生态系统的重要组成部分，AM真菌与昆虫均依赖植物，获取生长所需的养分与食物，二者亦可相互影响。本文归纳了2015年以来AM真菌与昆虫互作研究的新进展，研究发现AM真菌可促进植物生长、提高植物整体抗虫性，亦可通过调控植物挥发性物质、植物体内化学物的变化、相关防御基因表达增强植物对昆虫的防御能力，还能促进其他化合物的合成从而有利于昆虫的生长、发育和繁殖；同时昆虫采食植物影响植物体内养分的分配，从而减少AM真菌侵染率、丛枝和泡囊数量以及影响AM真菌正常的功能。本文还对AM真菌与昆虫互作领域的研究进行了展望，对今后研究提出了建议。