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。     

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。     

内生真菌侵染对野大麦根际土壤化学特性和微生物群落的影响

以Epichloё bromicola内生真菌侵染野大麦形成的带菌(E+)和不带菌(E-)植株为研究材料,将其种植在从甘肃玛曲、榆中和临泽采集的土壤中,温室培养8个月。分析在不同土壤中种植3、6和8个月后,E+和E-植物的地上干重;及植物建立后6和8个月的土壤碳、氮、磷、pH、细菌丰度、真菌丰度、土壤氮循环中涉及的关键细菌,旨在探究内生真菌侵染野大麦对宿主生境土壤的影响。结果表明:不同土壤中内生真菌的存在显著提高了野大麦的干物质量;相同带菌情况下(E+或E-),临泽土壤中干物质量最高,玛曲土壤中干物质量最低;三种土壤中E+植物的干物质量两两间差异显著,而在榆中和玛曲土壤中E-植物的干物质量差异不显著。内生真菌侵染显著增加了土壤全氮含量和氨氧化细菌的丰度。内生真菌对土壤总碳、微生物生物量碳、pH、细菌、真菌、反硝化细菌和氧化亚氮还原菌丰度的影响因土壤类型和植物生长时间的不同而存在差异。内生真菌对土壤总磷含量无显著影响,但各土壤类型之间差异显著,且随植物生长时间的延长而显著变化。证实,Epichloё bromicola内生真菌侵染对野大麦生境土壤化学和微生物特性的影响与土壤类型密切相关,且随着宿主植物生长时间的延长发生显著变化。因此,建议内生真菌对土壤的影响需长期实地研究,这有助于深刻理解驱动土壤性质变化的机制。     

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。     

局地尺度高寒草原土壤真菌多样性对地上植物多样性与生产力关系的调控作用

为研究局地尺度高寒草原土壤真菌多样性对地上植物多样性与生产力关系的调控作用，本研究以青海省湟源县局地尺度高寒草原为研究对象，对不同植物多样性梯度的地上生产力、土壤理化性状和土壤真菌多样性等指标进行调查、采样和分析。通过偏回归分析（partial least squares regression，PLSR）、方差分解分析（variance partitioning analysis，VPA）、构建结构方程模型（structural equation model，SEM）等分析手段，分析了土壤真菌多样性对地上植物多样性与生产力关系的调控作用。结果表明，高寒草原植物多样性与地上生产力存在显著线性正相关关系；土壤真菌多样性分别与植物多样性和地上生产力呈显著正相关关系；通过PLSR，VPA，SEM等方法控制土壤非生物因子效应后，真菌多样性与二者的显著正相关关系仍存在。综上所述，局地尺度下青海省湟源县高寒草原土壤真菌多样性是调控地上植物多样性与生产力正向关系的关键生物因子。     

短期牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤真菌群落的影响

牦牛放牧是青藏高原重要的人为干扰形式,放牧管理方式以及放牧强度对维持草地健康具有重要作用。为了明晰牦牛短期放牧对高寒草甸土壤真菌群落的影响过程,本研究在川西北典型高寒草甸进行牦牛放牧强度试验,设置了对照（禁牧）、轻度放牧（1头牦牛·hm^-2）、中度放牧（2头牦牛·hm^-2）和重度放牧（3头牦牛·hm^-2）4种放牧强度。结果表明短期（2年）放牧处理通过增加土壤中子囊菌门的相对丰度、降低担子菌门的相对丰度从而改变土壤真菌群落结构;土壤真菌群落多样性与丰富度在各放牧强度间差异不显著,但放牧均有增加土壤真菌群落多样性与丰富度的趋势。通过对真菌群落结构变化进行方差分解,发现放牧强度通过改变土壤养分进而影响真菌群落结构;通过对真菌的共现网络进行模块化分析发现,短期的牦牛放牧对真菌相互作用主要模块的相对丰度影响不显著,而放牧强度通过影响土壤中的养分含量来影响模块相对丰度。     

人工补播对退化高寒草甸土壤真菌群落特征的影响

为明确退化高寒草甸土壤真菌物种组成、群落多样性及功能结构等对补播的响应变化规律，本研究采用高通量基因检测技术对青藏高原中度退化及人工补播草地土壤真菌群落特征及其调控因子等进行了研究。结果显示：退化草地补播后土壤真菌特有OTUs增加，子囊菌门真菌丰度升高，被孢霉菌门和担子菌门真菌丰度降低；补播提高了退化草地土壤真菌Chao1指数，而对真菌Shannon指数和Simpson指数无明显影响；退化草地与补播草地间土壤真菌群落结构差异显著，补播后土壤病理型、病理-腐生型及共生型真菌丰度降低，土壤真菌群落及功能结构发生明显改变；土壤pH、总有机碳含量、铵态氮含量、硝态氮含量、全磷含量、全钾含量和碳氮比对土壤真菌起主要调控作用。     

刈割强度对大针茅草原植物群落特征和土壤理化性质的影响

探究不同刈割强度对大针茅典型草原植物群落特征以及土壤理化性质的影响,可为大针茅草原制定合理科学的刈割制度提供理论依据。本研究以大针茅典型草原为对象,于2020年在内蒙古锡林浩特市毛登牧场刈割实验平台进行野外植被调查和取样。该实验平台于2014年建立,以不刈割为对照（CK）,设置轻度（LM）、中度（MM）及重度刈割（HM）3个处理。本研究通过计算物种重要值和多样性指数,测定植物群落地上、地下生物量以及土壤理化性质,探究群落特征与土壤理化性质的关系。结果表明：1）与不刈割相比,不同刈割强度均增加了新物种,且中度刈割的物种数最多;与不刈割相比,不同刈割强度均显著增加了群落的丰富度和Shannon-Wiener指数,且轻度刈割显著增加了优势度和均匀度指数,表明轻度刈割最有利于群落多样性的维持;不同刈割强度对大针茅草原的生产力均无显著影响;2）土壤全碳、全氮和pH均在中度刈割时最高,且显著高于不刈割,表明中度刈割对土壤养分有积极影响;3）硝态氮是影响草地生产力的主要土壤因子,土壤含水量是影响草地群落多样性的主要土壤因子。本研究可为大针茅典型草原群落结构、物种多样性以及生产力等方面的研究提供重要参...     

禾草内生真菌共生体及其生态学意义

冷季型禾草与Epichloё属内生真菌建立互利共生关系,提高禾草对生物和非生物逆境的耐受性,进而影响整个草地生态系统结构、功能和能量循环过程,成为植物共生微生物和宿主共生关系研究的焦点。本文从禾草内生真菌生活史、宿主共生关系协同进化、产生生物碱种类及功能、提高宿主抗逆性及与其他生物交互作用等方面进行系统阐述,揭示禾草内生真菌在草地生态系统中的作用,为挖掘内生真菌资源,探讨合理利用途径和生态功能以及草地畜牧业的健康与可持续发展提供理论依据。     

模拟放牧采食对典型草原土壤中AM真菌分解枯落物的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)在陆地生态系统中分布广泛，不仅可以促进宿主植物生长发育，还会参与枯落物的降解，间接影响土壤碳库。本研究使用典型草原优势种羊草(Leymus chinensis)做枯落物，通过适宜孔径尼龙网分离AMF根外菌丝与土壤中其他微生物，探究植物功能群和刈割处理对AMF参与枯落物分解的影响。结果表明AMF通过提升土壤中β-葡糖苷酶和多酚氧化酶的活性加速对枯落物的降解。植物功能群的改变会影响枯落物分解，其中杂类草处理中枯落物分解率较高(2016年：31.72%;2017年：31.02%),C₄禾草处理中的最低(2016年：23.22%;2017年：27.10%);但并不会改变AMF对枯落物的分解作用。刈割在短时间内对枯落物的分解无显著影响。本研究发现AMF促进了枯落物分解，植物群落组成的改变也会显著影响枯落物的分解。     

贝加尔针茅草原植物多样性与地上生物量及其关系对刈割的响应

本研究以呼伦贝尔贝加尔针茅割草地为研究对象,探讨刈割干扰对植物群落多样性和地上生物量及其关系的影响。结果表明：刈割时间对植物的优势度和均匀度指数有显著影响,留茬高度对植物多样性影响不显著。随着留茬高度的增加,地上生物量显著下降;刈割时间对群落地上生物量影响不明显。植物多样性和地上生物量呈显著正相关关系。     

翻埋与覆盖林木枝条对干旱区沙化土壤及紫花苜蓿根系丛枝菌根真菌的影响

沙化是全球干旱半干旱地区土壤退化的主要类型之一，而该地区的生态防护林、农田防护林及城市森林的林木修剪物为沙化土壤的改良提供了丰富的资源。本研究以宁夏易得的杨树枝条为材料，设置了覆盖（M）、翻埋（W）、翻埋+覆盖（WB）及无任何枝条添加的对照（CK）4种处理，测定了土壤理化性质、土壤酶活性、紫花苜蓿地上生物量及菌根侵染率等指标，并利用Illumina Miseq高通量测序技术研究了土壤与根系丛枝菌根（AM）真菌群落结构，分析了影响AM真菌侵染率及群落结构的主要驱动因子。研究结果表明，翻埋与覆盖处理均不同程度改善了土壤性质，提高了紫花苜蓿地上生物量，但总体以WB处理效果较佳；相比CK，处理WB还显著提高了紫花苜蓿根系总侵染率、丛枝侵染率、菌丝侵染率、泡囊侵染率及土壤孢子数（P<0.05），同时亦显著提高了根系AM真菌Chao1和ACE指数，但所有林木枝条施用方式对土壤α多样性影响均不显著（P>0.05）。此外，NMDS和PERMANOVA分析结果显示，处理WB对土壤与根系AM真菌群落结构存在显著响应（P<0.05）。相关分析和dbRDA分析结果进一步表明，AM真菌的侵染状...     

青藏高原不同海拔梯度黄花棘豆内生真菌多样性研究

为了分析不同海拔梯度黄花棘豆（Oxytropis ochrocephala）内生真菌的多样性及群落结构,进而为调控其主要成分-苦马豆素产量提供新的途径。本试验采用高通量测序技术测定青藏高原不同海拔梯度（2 512,3 005,3 490,3 977和4 493 m）黄花棘豆中内生真菌的ITS序列,观测真菌多样性和群落组成随海拔升高的变化情况,并运用CANOCO 5.0软件对真菌优势群落与植物营养和土壤环境因子间的关系进行冗余分析（Redundancy analysis,RDA）。结果表明：不同海拔梯度植物营养成分及土壤理化性质间均差异显著;从5个海拔梯度的黄花棘豆的样本中获得3615854条ITS序列,在97%序列相似性基础上可划分为750个分类单位（Operational Taxonomic Units,OTUs）。真菌群落的丰富度（Chao1）指数以海拔4 493 m最高,为254.10,而多样性（Shannon）指数以海拔3 005 m最高,为3.05。子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）是青藏高原黄花棘豆内生真菌的优势类群。RDA分析结果显示,真菌优势类群与海拔、粗灰分和土壤有机碳呈极显著相关（P<0.01）,与氮、磷和无氮浸出物呈显著相关（P<0.05）。海拔、植物营养及土壤养分含量均会影响黄花棘豆内生真菌多样性。     

内生真菌对醉马草根际土壤线虫群落的影响

为明确内生真菌对醉马草根际土壤线虫群落特征的影响,于2014年6,8和10月,对带内生真菌和不带内生真菌醉马草根际土壤进行采样,利用淘洗-过筛-蔗糖离心法分离线虫,根据线虫形态学特征进行鉴定,结果表明,本研究共捕获土壤线虫11889条,分别隶属于线虫动物门2纲6目22科37属,带内生真菌醉马草根际土壤线虫个体密度高于不带内生真菌醉马草,而类群数、多样性指数(H')、均匀度指数(J)和丰富度指数(SR)均低于不带内生真菌醉马草,但处理间差异不显著,表明尽管内生真菌使醉马草根际土壤线虫个体密度有所增加,使类群数有所降低,但是内生真菌的存在对醉马草土壤线虫多样性没有影响;与不带内生真菌醉马草相比,带内生真菌醉马草根际土壤线虫MI指数显著升高,而PPI指数和PPI/MI值显著降低,表明内生真菌在一定程度上确实改变了土壤线虫功能类群组成,其中主要影响植物寄生线虫。     

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。     

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。     

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。     

刈割留茬高度对大针茅草原土壤微生物群落结构及多样性的影响

大针茅(Stipa grandis)草原是内蒙古典型草原主要群落类型之一,刈割是典型草原的主要利用方式之一。为探讨大针茅草原土壤细菌、真菌群落结构及多样性对刈割的响应,利用IonS5 TM XL高通量测序平台研究不同刈割留茬高度下大针茅草原土壤细菌、真菌的群落结构、物种组成及多样性。研究结果表明:在留茬5cm时,土壤细菌、真菌的丰富度和多样性均达到最大值,且微生物群落结构发生了改变。不同留茬高度刈割处理下,在门水平上土壤细菌、真菌的优势类群没有改变,但是在属水平上,优势类群发生了改变且不同留茬高度间优势类群不同。与细菌相比,真菌对刈割的响应更加敏感,这表明真菌是更好的生态系统功能和微生物多样性的预测因子,且真菌群落的响应可能对牧草产量和品质有着积极的影响,有利于生态系统的可持续发展。