丛枝菌根对牧草与草地生态系统的重要作用及其研究展望

丛枝菌根是草地生态系统的重要组成部分,其对系统的重要作用日益引起人们的广泛关注.为促进相关研究,本文综述了丛枝菌对牧草养分吸收、抗逆性、生长发育以及对草地生态系统中牧草间竞争与共存、群落结构调节、提高草地生产力等的重要作用.针对我国当前相关的研究:即主要牧草进行菌根共生特性与菌根依赖性的调查研究、菌根对牧草竞争的影响研究、高效菌种筛选与接种应用技术的开发研究、对草地生态系统进行丛枝菌根综合效应的研究、菌根对牧草竞争的影响研究、草地管理与菌根效应相互关系的研究、丛枝菌根对退化草地植被恢复的作用研究、污染草地土壤菌根修复的研究、草地丛枝菌根资源库的建立等进行了展望.     

施氮下丛枝菌根真菌对羊草化学计量特征的影响

丛枝菌根真菌(AMF)能与大多数陆地植物形成共生关系,提高植物对碳(C)、氮(N)、磷(P)等营养元素的利用效率,改变植物碳氮磷化学计量特征.以禾本科牧草羊草(Leymus chinensis)为研究对象,研究对照、施氮、施AMF及施氮+AMF 4种处理对羊草碳氮磷生态化学计量特征的影响.结果表明:施AMF对羊草氮含量...     

从枝菌根真菌与柳枝稷协同固碳机制及对土壤碳氮循环的调控

基于全球气候变化和能源危机的趋势,寻找新的替代能源已经成为应对气候变化的一种创新策略。柳枝稷（Panicum virgatum L.）是原产于北美的一种多年生C₄能源植物,能够增加土壤碳固存,并且可用于提取和生产纤维素乙醇减少能源消耗。上世纪90年代初,柳枝稷在我国西北地区种植成功并表现出了良好的生态适应性。丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF）是一类广泛分布在土壤中与植物根系共生的真菌。这类微生物不但能够促进植物生长、提高其抗逆性,还能在植物-土壤系统碳转移和陆地生态系统碳氮循环过程中发挥重要作用。本文重点围绕丛枝菌根真菌的固碳机理、柳枝稷的作用与固碳机理、丛枝菌根真菌与柳枝稷的协同固碳机理及丛枝菌根真菌参与土壤碳氮循环等方面的内容做了详尽的综述,并为进一步开展有关丛枝菌根真菌与柳枝稷协同固碳机制的研究提出了建议。     

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。     

枳实生苗磷酸盐转运蛋白Pht1的调节

据《Scientia Horticulture》(2012年8月)的一篇研究报道,来自华中农业大学教育部园艺植物生物学重点实验室的研究人员研究了磷酸盐缺乏对柑桔属植物产量和品质的影响。柑桔实生苗通过根系直接吸收或间接从共生的丛枝菌根真菌(AMF)中获得磷。为阐明不同丛枝菌根真菌对无机磷缺乏状况下枳生长的影响,研究人员分析了不同磷浓度下5个球囊霉属丛枝菌根处理根系的菌根繁殖情况、枳单重、磷浓度、磷吸收及无机磷转运蛋白基因Pht1的表达。结果表明,5个球囊霉属丛枝菌根中,对枳生长适     

丛枝菌根对羊草的综合效应及其对退化羊草草原植被修复的研究展望

羊草(Leymus chinensis Tzvel.)草原是我国北方地区最好的天然草原类型。由于近年来的过度放牧、开垦破坏与干旱等原因,导致羊草草原退化面积逐年扩大,产草量和草群营养价值降低,经济和生态功能日趋削弱,羊草草原的修复需求是紧迫的。然而,由于气候干旱、土壤贫瘠,羊草草原的修复面临诸多难题。丛枝菌根真菌广泛存在于草原生态系统中,能与宿主植物形成共生体,对植物具有多种有益效应。本文从养分吸收、生长发育、抗逆性、根际土壤环境及种间关系这些方面介绍丛枝菌根真菌对羊草的综合效应,并对丛枝菌根修复退化羊草草原植被提出展望,旨在为开展退化羊草草原的菌根修复研究提供参考。     

分根装置中丛枝菌根真菌影响蚕豆秸秆降解作用研究

为了研究丛枝菌根对植物凋落物降解的作用,采用四室分根装置即土壤室、根室、菌根室和菌丝室,分室间用37.4 μm尼龙网和有机板分隔,尼龙网袋包埋蚕豆秸秆于不同分室内,以玉米为宿主植物,接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae。试验分别在移栽后第20、30、40、50、60 天时取样,通过比较不同分室内在降解过程中土壤中酸性磷酸酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性的动态变化、微生物量碳和氮及土壤呼吸的动态变化。研究结果表明:经60 d的培养后,与非根际土壤室(S)相比,根室(R)、菌根室(M)和菌丝室(H)蚕豆秸秆降解量分别提高了15.61%,20.54%和7.74%,降解系数分别提高了25.87%、35.00%和12.17%。M室中土壤酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性较其他三室都有显著提高,同时菌根室(M)和菌丝室的微生物量碳、氮与土壤呼吸作用也显著增加。因此,丛枝菌根真菌和宿主植物形成共生体系后,通过提高土壤酶活性、增加微生物量的大小和活性来作用于蚕豆秸秆的降解过程,成为造成玉米秸秆降解加快的重要原因,这也表明了丛枝菌根真菌土壤碳氮循环中的重要作用。     

生态环境因子对AM真菌孢子形成与分布的作用机制

在自然土壤生态系统中,丛枝菌根(AM)真菌孢子的数量与菌根共生体的形成和分布具有密切的相关性,关注AM真菌孢子的形成与分布机制对于揭示菌根共生体的生态学功能具有重要意义。其中,探究外界环境因子对孢子分布的影响已经成为当前菌根生态学研究的热点问题之一。研究表明,影响孢子形成和分布的因素主要包括气候因子、土壤理化因子、草食动物、宿主植物种类以及耕作制度等。气候因子和季节动态是决定AM真菌孢子形成和分布的主要因子,它通过对AM真菌的直接作用,或者是通过对宿主植物的间接作用影响AM真菌的侵染、产孢和分布;土壤是孢子的天然培养基,土壤理化性状影响孢子分布的要素主要有土壤类型、pH值、土壤湿度、通透性、营养元素含量以及土壤微生物等;宿主植物类型、草食动物和农业耕作措施通过对菌丝体的作用影响AM真菌孢子的群落动态。基于此,本研究围绕以上生态环境因子及其相互协同作用对AM真菌孢子形成和分布的作用机制进行了论述,并就未来AM真菌孢子的群落动态研究进行了展望。     

单宁在植物-土壤氮循环中作用的研究进展

单宁是高等植物产生的次级代谢产物。单宁和单宁-有机氮络合物在植物与土壤间的氮循环过程中扮演着重要的角色。单宁参与氮素循环的机制主要包括络合有机氮、影响土壤微生物活性以及影响土壤酶活性。以往的研究并未深入探讨单宁对各种有机氮的络合能力,以及菌根真菌和腐生真菌对单宁-有机氮络合物的降解机制。因此,本研究着重讨论了单宁对各种有机氮的络合能力、络合物的降解机制、单宁对土壤酶活性的抑制作用以及单宁对土壤微生物的影响,并综述了单宁在氮循环过程中的作用,如减缓凋落物分解,抑制净氮矿化,影响净硝化和氮固持等。结果表明:单宁能够络合大部分有机氮;单宁的结构和浓度可显著影响其对土壤酶活性和净氮矿化的抑制效果以及对土壤微生物活性和多样性的作用,该结论可为进一步理解单宁在植物与土壤间氮循环过程中的角色奠定基础。     

毛乌素沙地密集型克隆植物根围AM真菌多样性及空间分布

在毛乌素沙地选设3个样地,系统研究2种密集型克隆植物白沙蒿和黑沙蒿根围丛枝菌根真菌的多样性、分布及共生体结构特征。结果显示,AM真菌的分布及多样性与宿主植物和土壤条件密切相关,黑沙蒿根围AM真菌的孢子密度高于白沙蒿,水肥条件较好的榆林样地黑沙蒿根围孢子密度最高。本试验共分离出AM真菌6属20种,其中地球囊霉(Glomus geosporum)是黑沙蒿根围的优势菌种,光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis)为白沙蒿根围的优势菌种。2种沙蒿根围孢子密度在3个样地均与土壤深度显著负相关,最大值出现在0~20 cm表层土。菌丝侵染率与泡囊侵染率呈显著正相关,丛枝侵染率与菌丝圈百分率显著正相关。丛枝侵染率与宿主植物须根在土壤中的分布变化密切相关。分析表明,2种沙蒿均为典型的丛枝菌根植物,其优异固沙性能的主要原因之一是特化根系与丛枝菌根真菌共生互补的结果。同时,荒漠土壤-植物-菌根最佳组合的优势菌种的筛选,可为毛乌素沙地植被恢复提供材料和依据。     

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。     

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。     

丛枝菌根真菌与豆科植物共生体研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类广泛分布在土壤中与植物根系共生的真菌,几乎所有的农业生态系统和自然界的土壤中都有AMF的分布。在AMF与植物的共生体中,AMF消耗植物光合有机产物的同时,将土壤中更多的磷和氮等营养物质转运给寄主植物。豆科植物作为一种重要的农业种质资源,能与AMF形成共生体系。研究表明,AMF能够促进豆科植物生长、提高其对矿质营养元素和水分的吸收能力、增强其生物固氮能力和抗逆能力等。为了更好地利用AMF促进豆科植物的生产,本研究分析了共生体建立过程中可能存在的信号转导机制,论述了AMF提高豆科植物产量及营养价值的研究成果,阐明了AMF提高豆科植物抗逆能力的内在机制,探讨了AMF与根瘤菌的互作的潜在机制,并对今后AMF与豆科植物共生在农业领域的研究方向进行了展望。     

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。     

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。     

植物对有机氮源的利用及其在生态系统中的意义

氮是植物生长发育的必需营养元素,也是其主要的限制因子之一。陆地生态系统植物的氮需求量来源及植物对氮素的吸收利用均受控于其种类和生长环境。环境条件的改变,一方面可能改变了植物生长区原有的氮形态、浓度、赋存方式等,从而改变氮对植物的供给状况;另一方面可能引起植物生长区域土壤质量、水分利用状况、光照等的改变,产生耦合现象,从而直接影响植物的生理生态特性,使植物对氮素的吸收利用发生了改变,导致植物生长区的种群类型及物种多样性发生改变,并直接影响到生态系统的功能及演替。本文主要对生态系统中植物生长发育所需氮素的来源及植物对氮素吸收利用过程中的影响因素进行了综述和讨论,并结合国内外在该领域的研究现状对其研究前景进行了展望。     

丛枝菌根及其宿主植物对根际微生物作用的响应

丛枝菌根(AM)真菌和根际微生物均是土壤生态系统中广泛分布的微生物类群,深入研究和揭示根际微生物对AM真菌的作用及其对宿主植物的影响,对于利用和调控土壤根际微环境,促进植物生长,维持生态系统稳定性具有深远的意义。基于此,本研究以AM真菌为中心,通过对当前广泛关注的几种根际微生物类型:根际细菌、根际放线菌、根际真菌和根际线虫等对AM真菌的生物学效应,进而对宿主植物影响的结果,深入分析根际微生物与AM真菌相互作用的生态学机理,为阐明土壤生态系统中根际微生物-AM真菌-宿主植物的相互关系提供理论依据。