AM真菌提高植物抗逆性的机制

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是自然界中最广泛的植物共生真菌,可以提高宿主对生物和非生物逆境的抗性。AM真菌能通过改善养分吸收、增加渗透调节物质的积累,提高抗氧化酶类活性、强化渗透调节作用并维持植物内源激素平衡,增加生长素的合成,调节碳氮代谢,刺激胁迫诱导基因表达,增强植物根系及菌丝本身对重金属元素的固持作用等提高植物对非生物逆境(如干旱、高低温、重金属、盐碱)的抗性;并能通过构建菌丝网络,形成对根部入侵病原真菌的机械屏障,增强抗病性相关酶活性,合成与抗病性相关的次生代谢产物,增强抗病、虫相关基因的表达,菌丝传递抗虫防御信号,能提高邻近植株的抗虫性,增强植物的抗病虫能力。本文归纳了近几年来国内外有关AM真菌影响植物抗逆性及其作用机理的研究进展,并对AM真菌在促进植物抗逆性方面的研究作了展望。     

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。     

AM真菌对植物挥发性物质影响的研究现状与展望

植物挥发性物质在植物与植物及植物与昆虫之间的化学通讯中起着重要作用。由丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌与维管束植物形成的共生体,是自然界中最为广泛的植物-微生物共生体。AM真菌不仅可影响植物养分吸收、生长,调节植物抗逆相关酶和信号物质,同时可通过菌丝桥在不同植物间进行养分、信息交换,促进植物挥发性物质的转化和排放,影响植物对病、虫等生物逆境的响应。本文基于CNKI和Web of Science两个数据库,查阅了1981年1月至2019年12月来AM真菌对植物挥发性有机化合物（biogenic volatile organic compounds,BVOCs）、氧化亚氮（N₂O）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等4类挥发性物质影响的研究进展,归纳分析了AM真菌对植物挥发性物质的影响及机理,并对该领域的研究进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

植物–土壤反馈对禾草内生真菌响应

植物–土壤反馈是指植物的生长可以改变土壤的生物和非生物特性;反过来,土壤特性的改变可以影响植物的生长,进而改变植物群落的结构和动态。禾草内生真菌对植物–土壤反馈有重要影响。本文主要总结了Epichlo?属禾草内生真菌对宿主植物根际土壤化学性质、根际微生物、植物竞争力以及对生态适应机制的影响。研究发现,禾草内生真菌的侵染会对土壤营养元素产生影响,致使土壤有机碳、土壤全氮含量发生改变。禾草内生真菌对根际土壤微生物生物量和微生物群落产生作用,致使革氏兰阴性细菌、菌根真菌和球囊霉素等产生不同地变化。禾草内生真菌参与宿主植物的生活史,影响宿主植物的种内种间竞争,对生物群落结构和物种丰富度产生影响。     

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.     

接种丛枝菌根真菌对低温胁迫下垂穗披碱草影响的研究

低温是影响植物生长的主要限制因子。采用沙培法研究了接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）对2份不同海拔梯度下的购买自北京正道公司（ZD）和采集自西藏康马县（KM）垂穗披碱草（Elymus nutans）生长与生理特性的影响。结果表明：接种AMF的植株根系均受到不同程度的侵染,且侵染率随时间的变化呈先增加后减少的趋势。低温胁迫下,2种垂穗披碱草的生长均受到一定程度的抑制。然而,接种活性AMF能显著提高低温胁迫下ZD和KM的地上和地下生物量、根系形态结构指标、光合色素含量和抗氧化物酶类活性,且显著降低低温胁迫下植株相对电解质渗透率（REL）、丙二醛（MDA）含量、超氧阴离子（O₂^·-）含量和过氧化氢（H₂O₂）含量（P<0.05）。综上所述,接种活性AMF能够明显提高45 d垂穗披碱草ZD和KM幼苗对低温胁迫的耐受性。     

丛枝菌根真菌和磷对干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗生长与生理特征的影响

丛枝菌根真菌(AMF)是一种存在于生态系统中重要的土壤微生物,广泛应用于植物的防旱、抗旱。本研究选用紫花苜蓿(Medicago sativa)为试验材料,分别研究了接种丛枝菌根真菌、磷和水分对其生物量、株高、脯氨酸和丙二醛含量的影响。结果表明,磷浓度变化对紫花苜蓿生长发育状况影响不显著,而接种AMF后可大幅度改善紫花苜蓿的抗旱性能。其中,水分充足(即田间持水量75%~80%)条件下紫花苜蓿生长状况最好;随着水分降低,紫花苜蓿生物量与株高显著下降,脯氨酸、丙二醛含量增加,酶活性下降。接种AMF对紫花苜蓿的生长状况以及相关生理生化指标均有显著改善作用。综合接种AMF和磷处理结果显示,施加0.25 mmol·L-1KH2PO4Hogland营养液并接种AMF的试验组抗旱效果最好,说明在干旱胁迫下,一定施磷水平下接种AMF可有效地提高紫花苜蓿的抗旱性。     

丛枝菌根真菌对干旱胁迫下鹅绒委陵菜生理指标的影响

为了探究鹅绒委陵菜（Potentilla anserina L.）-丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhiza fungi,AMF）共生体应答干旱逆境的机制,了解鹅绒委陵菜抗旱机理。本研究以鹅绒委陵菜与根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）为试验材料;采用控制变量的方法,以栽植在未接种根内根生囊霉的灭菌土壤的鹅绒委陵菜为对照组,以栽植在接种根内根生囊霉的灭菌土壤的鹅绒委陵菜为处理组;并分别测定其丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）活性、过氧化物酶（Peroxidase,POD）活性及可溶性蛋白含量。结果表明：干旱胁迫会影响土壤中丛枝菌根真菌的正常生长;与未接AMF的鹅绒委陵菜相比,鹅绒委陵菜-AMF共生体在干旱条件下,MDA含量降低、SOD和POD活性升高、可溶性蛋白含量升高,表明AMF能够有效减轻干旱胁迫对鹅绒委陵菜的伤害。     

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。     

Fungal Facilitation in Rangelands: Do Arbuscular Mycorrhizal Fungi Mediate Resilience and Resistance in Sagebrush Steppe?

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may exert profound influences on ecosystem resilience and invasion resistance in rangelands. Maintenance of plant community structure through ecological feedback mechanisms such as facilitation of nutrient cycling and uptake by host plants, physical and chemical contributions to soil structural stability, and mediation of plant competition suggest AMF may be important facilitators in stressful arid environments. Plant-AMF interactions could influence succession by increasing native plant community resilience to drought, grazing, and fire and resistance to exotic plant invasion. However, invasive exotic plants may benefit from associations with, as well as alter, native AMF communities. Furthermore, questions remain on the role of AMF in stressful environments, specifically the mycorrhizal dependency of sagebrush (Artemisia spp.) steppe plant species. Here, we review scientific literature relevant to AMF in rangelands, with specific focus on impacts of land management, disturbance, and invasion on AMF communities in sagebrush steppe. We highlight the nature of AMF ecology as it relates to rangelands and discuss the methods used to measure mycorrhizal responsiveness. Our review found compelling evidence that AMF mediation of resilience to disturbance and resistance to invasion varies with plant and fungal community composition, including plant mycorrhizal host status, plant functional guild, and physiological adaptations to disturbance in both plants and fungi. We conclude by outlining a framework to advance knowledge of AMF in rangeland invasion ecology. Understanding the role of AMF in semiarid sagebrush steppe ecosystems will likely require multiple study approaches due to the highly variable nature of plant-AMF interactions, the complex mechanisms of resilience conference, and the unknown thresholds for responses to environmental stressors. This may require shifting away from the plant biomass paradigm of assessing mycorrhizal benefits in order to obtain a more holistic view of plant dependency on AMF, or lack thereof, in sagebrush steppe and other semiarid ecosystems.     

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。     

丛枝菌根真菌接种对白车轴草耐盐性的影响

丛枝菌根真菌(AMF)可与植物共生形成复杂的菌丝网络,影响植物生长及抗逆能力。目前关于AMF对白车轴草耐盐性的影响尚存争议,本研究采用盆栽试验,研究在盐胁迫条件下(NaCl浓度为150 mmol·L^-1),接种AMF对拉丁诺白车轴草耐盐性的影响。结果表明,在盐胁迫条件下,与对照相比,白车轴草的生长与生理指标均受到抑制。盐胁迫下接种AMF后,白车轴草株高、干重、PSⅡ最大光能转换效率和相对含水量均有增加,丙二醛(MDA)含量以及相对电导率有所降低,渗透调节物质均有提高,其中可溶性糖(SS)和游离脯氨酸(Pro)含量分别提高了32.03%和9.42%。说明盐胁迫抑制白车轴草的生长,接种AMF增强了白车轴草抗逆适应能力,促进白车轴草的生长,增加渗透调节物质含量,提高白车轴草耐盐胁迫的能力。     

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。     

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。