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.     

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。     

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。     

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。     

禾草内生真菌与2种AM真菌互作对黑麦草生长的影响

在温室盆栽条件下,以侵染内生真菌和未侵染内生真菌的黑麦草为材料,接种幼套球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)和根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)以及两种AM真菌的混合菌剂,通过比较单一及混合AM真菌和禾草内生真菌对黑麦草株高、根长、生物量、P含量、可溶性糖、可溶性蛋白以及光合指标等方面的差异,探究AM真菌与禾草内生真菌对黑麦草生长的影响。结果表明,接种幼套球囊霉、根内球囊霉和混合菌剂的黑麦草平均AM真菌侵染率分别为44.04%,34.13%和41.13%,禾草内生真菌降低AM真菌平均侵染率22.28%。接种AM真菌和侵染禾草内生真菌均提高了黑麦草形态和生理生化指标,且二者(尤其是幼套球囊霉与禾草内生真菌)共存时,黑麦草的形态和生理生化指标最高,与既不侵染禾草内生真菌也不接AM真菌的处理相比,幼套球囊霉与禾草内生真菌共同作用时总P含量、总生物量和净光和速率分别提高48.21%, 21.12%和73.53%,总可溶性糖和蛋白分别提高147.12%和24.27%。总体而言,AM真菌显著促进了植物地上、地下部分生长,而禾草内生真菌主要促进植物地上部分的生长。     

AM真菌分子生物学研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizas,AM)真菌属球囊菌门(Glomeromycota),可以与超过80%的陆生植物形成AM共生体,在植物生长、抗逆、群落稳定性及生态系统稳定性均有重要作用。分子生物学技术和方法普遍应用于AM真菌研究,促进了AM真菌生物学、生态学研究的迅速发展。本文综述了应用RT-PCR、巢式PCR、qPCR技术和cDNAAFLP等分子生物学技术,在AM真菌-植物共生机理、AM真菌快速检测、分类鉴定及群落多样性等方面取得的进展,归纳了利用高通量测序技术、RT-PCR、q-PCR和mRNA等技术,在AM真菌对植物养分吸收、植物抗逆蛋白及转运蛋白基因表达调控的分子机理方面取得的进展,并对未来利用分子生物学技术研究植物-AM真菌互作机理进行了展望。     

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(P0.05)。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(P0.05)。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(P0.05)。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(P0.05);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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

丛枝菌根真菌对垂穗披碱草的生长发育和防御性酶活的影响

为研究丛枝菌根真菌(Arbusculae mycorrhizal fungi，AMF)在植物抵御虫害过程中的作用，本研究以垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)为供体植物，老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)为受体植物，以摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)作为接种菌种，共设置5个处理，即：存在菌丝，但无根系连接(A)、无菌丝和根系连接(B)、无根系但有菌丝连接，且在虫害处理前旋转(C)、既有菌丝又有根系连接(D)、无接菌但存在根系连接(E)，测定了菌根侵染率、地上地下生物量、碳氮含量以及防御酶活性等指标。结果表明：AM真菌显著提高了受体植物地下生物量(P<0.05)；虫害发生后，AM真菌诱导了供受体植物体内的防御酶活性显著升高(P<0.05)。本试验证明了AMF可以促进宿主植物的生长发育，菌丝网络则为主要防御化学信号的传递途径。     

Immunology of fungal infections in animals

The nature of immunity to fungal infection is discussed predominantly for mammals and birds. T-cell-mediated immunity seems essential for recovery both from cutaneous and mucosal infections (Candida, Malassezia and dermatophytes) and from infections of systemic fungal pathogens (Cryptococcus, Blastomyces, Histoplasma, and Coccidioides). Often chronic progressive disease caused by these fungi is associated with a depression or absence of T-cell-mediated immunity to antigens of the infecting fungus. In contrast recovery from disease, or absence of clinical disease after exposure to these fungi, is associated with the presence of strong T-cell-mediated immune responses to the fungus. The activation of macrophages and the stimulation of epidermal growth and keratinization are the processes induced by T-cell-mediated immunity which result in the resolution of systemic or cutaneous and mucosal disease. Other cell types, for example NK cells and PMNs (polymorphonuclear leucocytes), may be important in these diseases in reducing the effective amount of inoculum to which an animal is exposed and thereby reducing the likelihood of disseminated disease. Invasive opportunistic fungi (Candida, Aspergillus, Mucorales) are resisted by PMNs which attach to the hyphae or pseudohyphae and damage them via an extracellular mechanism. Other host cell types may be important in natural resistance, fungal spores being handled by the macrophages which, under conditions when animals are not immunosuppressed, are likely to be an effective first line of defense. Subcutaneous pathogens and miscellaneous other fungal diseases are discussed from a point of view of host immunity and immunodiagnosis. Vaccine development for ringworm and for other mycoses is discussed.     

AM真菌与根瘤菌对紫花苜蓿镰刀菌萎蔫和根腐病的影响

通过温室盆栽试验,探究了丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌摩西管柄囊霉与苜蓿中华根瘤菌对紫花苜蓿尖孢镰刀菌萎蔫和根腐病的影响,以期为合理利用两类共生菌,提高苜蓿抗病性提供理论依据。试验共8个处理,分别为接种或不接种AM真菌、根瘤菌和病原菌以及两两组合。与对照相比,AM真菌降低紫花苜蓿萎蔫和根腐病发病率80.13%(P<0.05)。AM真菌和根瘤菌互作促进苜蓿养分吸收、叶绿素合成,互作处理较对照叶绿素含量(soil and plant analyzer development value,SPAD值)提高61.85%,茎叶N含量提高26.5倍、P含量提高54.3倍,紫花苜蓿茎叶干重提高23.4倍(P<0.05)。AM真菌促进了紫花苜蓿根瘤的形成,较对照根瘤数多111.73%;AM真菌与根瘤菌二者互作,进一步促进了紫花苜蓿生长、养分吸收,降低了紫花苜蓿发病率,同时显著影响紫花苜蓿根系相关生化指标。互作处理提高超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性41.05%,β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)活性33.9%,茉莉酸(jasmonic acid,JA)浓度23.32%,木质素(lignin)16.92%,脱落酸(abscisic acid,ABA)、一氧化氮(nitric oxide,NO)和过氧化氢(hydrogen peroxide,H 2O 2)浓度分别降低26.68%,9.63%和25.26%,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量降低24.57%。综上所述,摩西管柄囊霉与苜蓿中华根瘤菌互作,可有效减轻紫花苜蓿镰刀菌萎蔫和根腐病的发生,二者具有良好的生防潜力。     

两种AM真菌对箭筈豌豆生长及炭疽病发生的影响

通过温室盆栽试验,以兰箭3号春箭筈豌豆(Vicia sativa Lanjian No.3)为试验材料,探究接种AM真菌扭形球囊霉(Glomus tortuosum)与根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)对箭筈豌豆生长及炭疽病发生的影响。结果表明,接种扭形球囊霉后,箭筈豌豆炭疽病的发生受到明显抑制,发病率较不接种对照降低70.15%,病情指数较对照降低51.36%;两种AM真菌显著促进了箭筈豌豆生长及N、P吸收,接种扭形球囊霉和根内根孢囊霉后地上生物量相比对照增加18.44%~54.92%,地下生物量增加25.68%~84.68%,N、P含量增幅最高在1倍以上;两种AM真菌也显著增加了箭筈豌豆过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低了丙二醛含量(P<0.05)。综上可知,扭形球囊霉和根内根孢囊霉不仅能够有效抑制箭筈豌豆炭疽病的发生,而且可显著促进植物养分吸收和植株生长,影响植物抗逆生化指标,有作为箭筈豌豆炭疽病潜在的生防菌株的潜力。