禾草内生真菌的多样性及意义

禾草内生真菌是一个多样性十分丰富的微生物类群,因其具有重要的生理和生态作用而成为当前国内外研究的热点。禾草内生真菌的多样性主要有种的多样性、宿主多样性、生境多样性、形态多样性以及遗传多样性。主要是感染冷季型禾草的香烛菌属(Epichloё)及其无性态Neotyphodium属。全球生态环境复杂、宿主植物多样性丰富,导致内生真菌的多样性更加丰富,从而会发现更多新的真菌分类单元,这在菌种收集和保藏方面独具优势。内生真菌可使禾草提高抗逆性并适应逆境甚至极端环境条件,这对于深入探讨内生真菌-宿主之间的相互作用,有目的性和科学性地构建新的禾草内生真菌共生体及植物微生态系统的研究都具有十分重要的意义。     

禾草Epichloё属内生真菌分类学研究进展

禾草内生真菌(Epichloё属)是指在宿主禾草的组织间隙内完成其全部或大部分生命周期，但不引起宿主禾草产生外部明显症状的一类真菌。其作为重要的农业微生物资源，一方面能促进宿主植物的生长、提高宿主对不良环境的抵抗能力；另一方面，部分内生真菌与宿主形成的共生体所产生的部分生物碱可引致草食家畜中毒，影响草地畜牧业的健康发展。禾草内生真菌的这一双重特性已经成为国际草业领域近30年来的研究热点。本文首先综述了有性型和无性型Epichloё属禾草内生真菌的命名历史和分类现状，其次对我国目前已发现的禾草内生真菌资源及其分布以及禾草内生真菌在抗逆育种方面的研究进展进行归纳总结，最后针对禾草Epichloё属内生真菌的分类和应用进行了展望，以期为挖掘和利用有益禾草内生真菌资源、培育优良植物新品种、发展现代草地畜牧业和生态环境建设提供科学依据。     

内生真菌对禾草类植物抗旱性的影响

综述了国内外近年来关于内生真菌Neotyphodium对禾草类植物抗旱性方面的研究成果。结果表明:与不带菌禾草相比,带菌禾草的抗逆性强、产量高,特别是内生真菌的侵染可增加宿主植物的抗旱性。据报道,内生真菌主要是通过促进植株根系发育、叶片生长、气孔开闭、渗透调节、抗氧化保护系统等来提高禾草类植物的抗干旱胁迫能力。但也有学者认为并非所有内生真菌对宿主禾草的抗旱性都有增益作用,内生真菌与禾草的共生关系还很大程度上决定于宿主、内生真菌基因型和生境的相互关系。在未来的研究中应以内生真菌-禾草共生体的抗旱机理、生物学特性和群体特征为重点;此外利用真菌-禾草共生体的抗旱特性开展优良牧草草坪草选育,发挥内生真菌在天然草地中的生态作用也是重要的研究方向。     

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调查了中国西北和东部地区不同生境的拂子茅属Calamagrostis植物中Neotyphodium属内生真菌的分布。采样范围包括新疆、青海、甘肃、江苏、安徽、浙江、上海7省（市、区）,共采集拂子茅属植物样品426株。调查发现西北3省（区）所有276个拂子茅属植物样品中都不含有内生真菌;而采集自东部的样品中,南京的无性系拂子茅属植物和黄山的拂子茅C. epigeios含菌率为100%。但是,采自南京抽穗的拂子茅却完全不含内生菌。通过研究分离菌株的形态学特征,发现南京与黄山的菌株都具有Neotyphodium属内生真菌的典型特征,而它们之间在菌落形态、生长速度、孢子大小等方面又存在较明显差异。以上结果说明我国拂子茅属植物及其中的禾本科植物内生真菌具有一定的生物多样性,拂子茅属植物中的内生真菌含量受地理环境以及宿主植物种类的影响十分明显。     

醉马草致草食家畜中毒研究进展

醉马草[Achnatherum inebrians (Hance) Keng]是我国北方地区常见的多年生禾本科植物,感染Neotyphodium属内生真菌后成为醉马草内生真菌共生体,共生体植株能产生麦角类生物碱,草食家畜过量采食引起中毒。中毒牲畜出现共济失调、神情呆滞或烦躁不安等神经症状,中毒严重者可致死。由于醉马草内生真菌共生体具有较强的抗阻逆特性,因此针对其抗性机理的研究已成为国际上禾草-内生真菌共生体研究领域的重要内容。文章主要概述了醉马草危害及防控、产毒机制和开发应用研究进展。     

青藏高原高寒草地优势禾草-紫花针茅内生真菌分离和鉴定

紫花针茅作为青藏高原高寒草原群落中主要优势禾草之一,关于该植物所感染禾草内生真菌的形态和分类研究尚未见报道.本研究采用分离培养获取不同样点的紫花针茅内生真菌菌落,利用特异性引物克隆紫花针茅内生真菌序列,并与Genbank中下载的序列共同构建系统进化树.结果表明,青海省紫花针茅样品带菌率高达100%,而其他区域样品均不带菌.分离的内生真菌菌落从菌落形态,生长速度及分生孢子形态等特征均与Epichloё属内生真菌的形态特征相似.系统进化关系表明,它们分别与北美洲竖针茅体内无性态内生真菌Epichloё chisosa,醉马草内生真菌Epichloё inebrians及甘肃内生真菌Epichloё gansuensis具有较近的亲缘关系,进一步说明紫花针茅所感染内生真菌与宿主间未体现出严格的宿主特异性.     

部分禾本科植物Neotyphodium属真菌的分布和形态特征

2006年3-7月从上海、江苏、安徽和山西等省(市),采集鹅观草Roegneria、早熟禾Poa、黑麦草Lolium、羊茅Festuca、雀麦Bromus和拂子茅Calamagrostis等冷季型禾本科植物共计1 487株。内生真菌的总检出率为54.3%,江苏省和山西省禾本科植物的检出率分别高达55.5%和69.0%。这些省市的许多禾本科植物都含有Neotyphodium属真菌,说明Neotyphodium属真菌在我国分布广泛,资源丰富。以分离自纤毛鹅观草R. ciliaris 12株Neotyphodium属真菌为材料,详细研究了我国干旱地区Neotyphodium属真菌的形态学特征：在PDA平板上生长很快,21 d生长12.5～37.2 mm;分生孢子梗长14.9～23.2 μm,基部宽1.9～3.1 μm,顶端小于1 μm,通常基部或近基部有隔膜;分生孢子无色透明,卵圆形或肾形,单个顶生,(4.6～5.9) μm×(2.1～3.4)μm,与其它已知Neotyphodium属真菌形态差异显著,需要进行更深入的研究。     

禾草–内生真菌共生对土壤理化性质及其 微生物影响的研究进展

禾草与内生真菌共生不仅会增强禾草的抗逆性,提升宿主农艺性状,还会对食草动物的取食产生影响。内生真菌可以对植物地上性状及地下环境和地下生物产生重要影响。研究发现,内生真菌可以通过改变凋落物的分解速率、根系化学物质的释放、根际沉积物的数量和种类来影响地下环境和生物多样性。内生真菌与禾草共生对于土壤的物理、化学特性以及生物学多样性都会产生影响,并且因禾草的种类、内生真菌菌株和土壤类型等的不同而异。对物理特性的影响主要集中在土壤团聚体结构的影响上,而化学成分的影响主要体现在土壤碳氮量的改变,生物多样性主要包括土壤微生物和动物。本文回顾了禾草–内生真菌共生体对土壤理化性质和功能的响应,目的是阐明宿主土壤生境中共生体和微生物之间相互作用的机制及其功能,为发掘、开发新的禾草–内生真菌共生体以及使用新型禾草–内生真菌共生体来改变土壤微环境提供理论基础。     

Epichloe内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展北大核心CSCD

种子是农业生产实践中最基本的生产资料,其萌发对植物物种的生存和繁衍起着决定性作用,但此过程易受到环境因素的影响,提高种子在胁迫环境下的萌发质量对禾草建植具有重要意义。Epichloe内生真菌与禾草形成互惠共生关系,可促进共生体种子萌发并提高对环境胁迫抗性,使其在植物群落中占据优势生态位,因此对动植物及微生物生态系统产生广泛影响。将国内外关于Epichloe属内生真菌在不同生境及处理下对宿主禾草种子萌发的影响进行综述,重点探讨Epichloe属内生真菌对宿主禾草种子在正常生长条件和胁迫环境下的萌发及化感效应等方面的作用,发现内生真菌在正常萌发条件和胁迫环境中均能促进种子萌发,而在化感作用下萌发响应不一致,同时,内生真菌的侵染能显著缓解贮藏时间对种子萌发的负效应。通过对前人研究的总结,建议今后应加强对Epichloe内生真菌促进禾草种子萌发及提高抗性生理生化等方面的研究,揭示内生真菌与禾草共生对种子萌发的影响机制,从而筛选出优良内生真菌菌株,以期利用内生真菌资源为禾草种质资源的创制开辟新途径。     

高温处理对披碱草种子内生真菌的杀灭效果及发芽活力的影响

为了寻求去除禾草内生真菌的方法,选用披碱草(Elymus dahuricus)为研究材料,以60、70和75℃高温分别处理披碱草种子5、10、15、20、25和30d,研究不同强度高温对内生真菌和宿主活力的影响。结果表明,75℃处理20d能快速有效杀灭披碱草种子的内生真菌,使种子带菌率从93.17%显著降到0(P0.05),所有检测幼苗均不感染内生真菌;同时,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗鲜重分别显著提高36.37%、73.94%、50.38%、63.38%和7.79%,且在幼苗生长初期对芽和根的生长有促进作用,芽长、根长分别增加0.54%和14.43%。故高温处理是一种理想的去除披碱草种子内生真菌的方法,同时这一方法也为探索获取不感染内生真菌其它禾草提供了理论依据。     

高寒草甸优势禾草-异针茅内生真菌的分离与鉴定

异针茅作为青藏高原地区重要的乡土草种之一,是高寒草甸草原主要的建群禾草种类。迄今为止,有关异针茅所感染内生真菌的种类和分类地位的研究尚未见报道。基于此,以青海高原地区两个地理种群的异针茅为研究对象,采用常规分离培养形态观测和管家基因扩增目的片段基因并与已公布的内生真菌序列构建系统发育树的方法,确定异针茅感染内生真菌的种类和分类地位。结果表明:异针茅分离出的内生真菌菌落形态、生长速度和分生孢子形态等均与Epichloё属内生真菌的形态特征相似。编码蛋白tub和肌动蛋白actin序列构建的系统发育树表明,异针茅感染的内生真菌种类分别为Epichloёgansuensis和Epichloёsylvatica,而转录延长因子tef序列构建的系统发育树发现异针茅感染的内生真菌种类分别为Epichloёinebrians和E.sylvatica。由此可见,异针茅感染的内生真菌分别为甘肃内生真菌E.gansuensis、醉马草内生真菌E.inebrians和欧洲短柄草内生真菌E.sylvatica;进一步揭示异针茅感染的内生真菌表现出多样性,异针茅与其感染的内生真菌间未形成严格的宿主特异性。     

披碱草内生真菌对三种草坪草种子与种苗的化感效应

以多年生黑麦草、高羊茅和草地早熟禾3种草坪草作为供试对象,用种子萌发法和盆栽法初步测定了披碱草内生真菌的化感效应。结果表明,披碱草内生真菌对3种草坪草种子萌发与生长具有一定的影响作用。种子室内滤纸萌发条件下,披碱草草粉对3种草坪草种子萌发有一定的抑制作用;且内生真菌显著增强了披碱草草粉对多年生黑麦草苗重、对高羊茅的发芽率、根长、苗长、苗重和对草地早熟禾发芽率的抑制作用(P<0.05),显著降低了披碱草草粉对多年生黑麦草的根长和苗长、对高羊茅的根重以及对草地早熟禾根长的抑制作用(P<0.05)。盆栽条件下,披碱草草粉对3种草坪草的生长均有一定的促进作用;且内生真菌显著增强了披碱草草粉对高羊茅初期发芽率的促进作用(P<0.05),显著降低了披碱草草粉对多年生黑麦草的初期发芽率和对草地早熟禾苗长的促进作用(P<0.05)。     

鸭茅香柱菌形态学、生理学及系统发育研究

本文对新疆鸭茅进行采样调查,发现在鸭茅的分蘖上长有真菌子座,子座圆柱状,成熟期为黄色,表面粗糙,子座长45~55 mm;在PDA培养基上25℃培养2周后,菌落直径45~54 mm,菌落正面白色,棉质,质地紧密,中央隆起或稍有皱褶,背面白色至黄色;菌丝体细长,分枝,分隔,不易产生分生孢子。在受到胁迫时产生孢子,孢子梗长13~33 μm,基部宽2.7~4.1 μm,顶端变尖小于1 μm;分生孢子无色透明,椭圆形或肾形,单个顶生,(4.1±0.5) μm×(2.2±0.5) μm;为典型的Epichloё属真菌。利用碳源能力由强到弱依次为:蔗糖>果糖>葡萄糖>淀粉。利用硝酸铵的能力最强,之后依次为蛋白胨和硝酸钾,具有分解酪蛋白淀粉能力。选择菌株Ed0907,利用rDNA-ITS序列分析构建了系统发育树,结果表明分离菌株(Ed0907)与Epichloё typhina聚为一枝,相似率为100%。根据以上结果,确定分离菌株为Epichloё真菌。     

中华羊茅 Epichloё内生真菌的actin 序列分析

Epichloё内生真菌与禾本科植物很常见。现已有大量关于禾草Epichloё内生真菌系统演化研究的报道,但是尚未发现中华羊茅所带Epichloё内生真菌系统演化方面的研究。本研究经过检测采自青海、甘肃、四川等地中华羊茅8个种群的Epichloё内生真菌带菌率发现8个种群的Epichloё内生真菌均带有Epichloё内生真菌,带菌率为100%。该结果为研究中华羊茅所带Epichloё内生真菌系统演化的研究提供了优良的材料。因此,本研究通过克隆actin(act)序列,并与已报道Epichloё内生真菌act序列构建系统进化树。结果表明,供试菌act序列在进化树上成单支分布,表明该菌属于同一种Epichloё内生真菌,且可能是一个新种。此外,遗传距离分析也证明了供试菌为同一菌种。进化关系同时发现分布在相同或相近地理位置的Epichloё内生真菌聚集在同一个分支,表明它们之间的亲缘关系较近,表明Epichloё内生真菌亲缘关系与宿主采集地密切相关。     

不同酸碱条件下内生真菌对三种禾草种子萌发的影响

内生真菌可以通过提高禾草种子在干旱、盐胁迫等逆境条件下的萌发和促进植株生长而提高宿主的竞争力。本试验在pH为4~11的8个酸碱梯度下,对带菌(E+)与不带菌(E-) Neotyphodium属内生真菌的醉马草、中华羊茅和野大麦的萌发进行了研究,旨在探讨不同酸碱条件下内生真菌对禾草种子萌发的影响。结果表明,弱酸至强碱胁迫(pH为6~11)下,内生真菌显著提高醉马草种子发芽势;酸胁迫(pH为4~5)下,显著提高种子发芽率(P<0.05);中性至强碱胁迫(pH为7~11)下,显著提高种子的胚芽长及胚根长(P<0.05);酸性至中性条件(pH为4~7)下,显著提高幼苗干重;强酸(pH=4)及强碱(pH=11)胁迫下,E+异状发芽率显著低于E- (P<0.05)。弱酸至碱胁迫(pH为6~10)下,内生真菌显著提高中华羊茅种子发芽势(P<0.05);强酸(pH=4)及碱胁迫(pH为8~11)下,显著提高种子发芽率(P<0.05);pH为4~11,显著促进中华羊茅胚芽生长(P<0.05); pH=10时对胚根的增益作用显著(P<0.05);酸胁迫(pH为4~6)下,显著提高幼苗干重;强碱胁迫(pH=11)下,异状发芽率显著增加(P<0.05)。pH为4~11,内生真菌显著提高野大麦种子发芽势(P<0.05);碱胁迫(pH为9~11)下,显著促进种子胚芽生长(P<0.05);碱胁迫(pH为8~11)下,显著提高胚根长(P<0.05);pH为4~11,显著提高野大麦幼苗干重(P<0.05);强酸胁迫(pH=4)下,E+异状发芽率显著低于E- (P<0.05)。相对于胚芽,胚根对酸碱条件变化更敏感。综合考虑,最适萌发pH条件分别为:醉马草pH为6~9;中华羊茅pH为6~7;野大麦pH为7~9。     

禾草内生真菌研究及应用进展

内生真菌感染大部分禾草形成互惠共生体,提高共生体对环境适应性,并进而对动物、微生物以及整个生态系统产生广泛的影响,使该领域成为近年来研究的热点问题。分子生物学技术、基因组学、蛋白组学和代谢组学以及相应的信息生物学技术的应用加快了禾草内生真菌的研究,尤其是内生真菌全基因组序列的测定,明确了次生代谢物多样性及其与基因的关系,鉴定相关的功能基因和蛋白,基因敲除技术阐释了维持内生真菌与寄主动态平衡的分子机制。利用基因组学等技术筛选对家畜无毒的内生真菌菌株, 通过接种技术建立新的既具有抗逆性,又对家畜无毒的禾草-内生真菌共生体,提高禾草的品质并确保对动物的安全性,在牧草及草坪草育种上获得了巨大成功。但是内生真菌的寄主特异性限制了内生真菌可利用的范围,因此后续应继续利用基因组学和代谢组学新技术深入研究内生真菌与寄主相互作用的机制,利用基因工程技术人工创造无毒菌株,克服共生体创制的瓶颈。本研究旨在对以上内容进行综述,以期为更广泛利用内生真菌进行牧草和草坪草育种奠定基础。