丛枝菌根真菌在药用植物上的应用研究进展

为了将农业生态系统中广泛分布的丛枝菌根真菌(AMF)资源科学地应用于药用植物,本文对AMF分类、中国药用植物资源现状及AMF在药用植物上的应用分别进行了总结。AMF不仅能改善药用植物的营养水平,促进其生长;而且能促进药用植物体内萜类、甾体类及黄酮类等活性物质的合成与积累;此外,AMF对药用植物因连作引发的各种土传病虫害也表现出积极的生防作用。因此,AMF在药用植物栽培领域具有极大的应用潜力。同时,鉴于菌根专性共生的特性,提出了扩大与AMF共生的药用植物种类、AMF与其他有益微生物混合接种、共生体建成过程中土壤生态环境变化等尚待探究的问题,以期为该领域的深入研究提供借鉴与参考。     

丛枝菌根真菌及深色有隔内生真菌对大田生姜生长效应分析

为探讨施用丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)及深色有隔内生真菌(Dark Septate Endophytes,DSE)菌剂对生姜生长的影响,以生姜为研究对象,选择AMF菌剂、DSE菌剂以及AMF+DSE混合菌剂进行大田试验,于生姜发根期采集生姜根系样品,进行根系侵染检测,于生姜收获期对生姜的产量及农艺性状进行相关分析。相对于空白对照,无论是单一功能微生物菌剂还是AMF+DSE混合菌剂,都会促进生姜的生长以及减少姜瘟病的发生;无论是单一菌剂还是复合菌剂都能侵染生姜根系,都能在生姜根系内定殖。大田施用不同微生物菌剂能显著提高生姜的产量,并增加生姜植株株高、分枝数、单株重以及降低病害的发生。其中,AMF+DSE混合菌剂处理的产量最高,为3257 kg/hm²,其次是AMF菌剂处理和DSE菌剂处理,分别为2725 kg/hm²、2402 kg/hm²,比对照产量1997 kg/hm²分别增产38.7%、26.7%、16.8%。对照的发病率最高,达到54.2%,而施用AMF+DSE混合菌剂、AMF菌剂和DSE菌剂的发病率分别为5.24%、8.27%、11.5%,明显降低了姜瘟病的发生。     

盐胁迫下AMF对枳实生苗生长及生理代谢的影响

为揭示丛枝菌根真菌（AMF）对增强枳实生苗耐盐性的作用，以期为盐渍土条件下提高柑橘生长提供依据。在正常水分和盐胁迫（100 mmol /L NaCl）下，研究接种Funneliformis mosseae对盆栽枳实生苗生长和生理代谢的影响。结果显示：接种AMF显著提高了盐胁迫下枳的株高、叶片数、总鲜重、二级和三级侧根数、根系总长、投影面积、表面积和体积；接种AMF还显著提高了盐胁迫下枳叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量，以及枳根系和叶片的蔗糖含量。此外，盐胁迫下接种AMF显著抑制了叶片MDA和H2O2以及根系H2O2和O2?－的积累，显著提高了盐胁迫下根系和叶片Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、POD和CAT的活性以及根系Fe-SOD活性。本研究表明盐胁迫下接种AMF的植株维持了更高的植物生长、根系发育、光合色素、蔗糖含量和抗氧化酶活性，因而具有高的耐盐性。     

丛枝菌根真菌与植物共生影响植物水分状态的研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与宿主植物形成共生体,广泛存在于陆地生态系统中。大量研究表明,不同水分条件下,植物通过接种AMF比未接种AMF的植物具有更强的水分吸收能力和更高的水分利用效率。在干旱、盐胁迫下,接种AMF能有效提高宿主植物的耐旱性与耐盐性。本文综述了不同水分条件下,与植物共生的AMF通过扩大植物根系吸收面积、改善根系结构,增强植物根系吸收水分能力的相关研究进展。土壤中根外菌丝网络的形成,不但为植物增加了水分吸收途径(菌根途径),还通过改善植物体内的矿质营养来调节植物对水分的吸收,进而影响植物的水分吸收状况；不同水分条件下,根系被AMF侵染后植物的光合作用、蒸腾作用以及气孔导度都得到增强,植物蒸腾作用的增强能够直接有效的提升植物的蒸腾拉力,因此植物对水分的吸收能力得以提升。同时,被AMF侵染的植物的水分利用率、蒸腾速率以及净光合速率得以提升从而提高了植物的水分利用能力。进一步总结了缺水胁迫(干旱胁迫、盐胁迫)严重影响植物体内的水分状况,通过接种AMF可以有效调节植物在缺水胁迫下植物体内渗透调节物质的含量、抗氧化酶的活性,平衡植物体内离子平衡,提升植物光合、蒸腾作用水平,从而提高植物的耐胁迫能力。本文通过综述不同水分条件下,接种AMF对植物的影响及机制,期望为未来新型菌剂的研发与菌根互作对植物水分状况的改善提供支撑。     

田间低磷胁迫下丛枝菌根真菌对苗期小麦生长的影响

为探求田间低磷胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)对苗期小麦生长的影响，选用6个1977—2011年河北省主栽的小麦品种，试验在低磷土壤(速效磷含量4.5 mg/kg)进行，对土壤进行不添加(CK)和添加(+B)苯菌灵2个处理，设置双因素(6个品种×2个苯菌灵水平)随机区组田间试验设计，收获后测定小麦根系的菌根侵染率以及地上、地下部相关农艺性状和理化指标。结果表明:田间低磷胁迫下，+B处理可使6个品种小麦的菌根侵染率、植株地上部磷含量与叶面积分别较CK变化了17.33%~83.85%、-5.36%~18.02%和-5.74%~30.39%；+B处理使6个品种小麦的植株地上部干重较CK变化了-26.78%~16.27%。此外，+B处理6个品种小麦的植株根长、根冠比以及根系的酸性磷酸酶活性分别较CK变化了4.35%~27.23%、-4.50%~45.75%、10.14%~21.49%。田间低磷胁迫下，CK中6个小麦品种有8组地下部性状显著相关，+B处理有12组地下部性状显著相关；+B处理的地下部性状相关性比CK提升了50%。在低磷胁迫下，未添加苯菌灵(CK)的6个品种小麦幼苗AMF侵染率显著高于添加苯菌灵处理(+B)，小麦根系酸性磷酸酶活性比+B显著提高，除‘北京13’外，其他5个品种小麦的地上部磷含量均高于+B；+B的小麦根长较CK均有所降低，除‘石麦15’外，其他5个品种小麦的根冠比均小于CK，小麦地下部性状相关性显著提升。因此，田间低磷胁迫下，小麦根系AMF侵染率的提高，可使根际土酸性磷酸酶活性增强，根长与根冠比提升，进而提高小麦地上部磷含量，有利于苗期小麦生长。     

低磷条件下接种丛枝菌根真菌对大豆生长和磷吸收的影响

目的 阐明不同磷(P)高效基因型大豆在不同生育期对接种丛枝菌根真菌的反应及其与P效率的关系，为接种丛枝菌根真菌提高作物P效率的研究提供理论依据。方法 以3个基因型大豆‘威廉姆斯82’‘粤春04-5’和‘巴西10号’为试验材料，设置接种和不接种丛枝菌根真菌2个处理，在开花期和结荚期采样，分析接种丛枝菌根真菌对大豆植株干质量、菌根侵染率、P营养状况、根系性状以及菌根诱导的P转运蛋白基因表达的影响。结果 不同基因型大豆在不同生育期对接种丛枝菌根真菌的菌根反应存在显著差异。与不接菌相比，接菌在开花期显著提高了3个菌根诱导表达的P转运蛋白基因GmPT8、GmPT9和GmPT10在3个基因型大豆根系中的表达，从而显著提高了3个基因型大豆根部的P浓度；接菌在结荚期显著提高了3个基因型大豆的根部干质量，以及‘巴西10号’的地上部干质量、P浓度和总P吸收量；此外，在开花期，不接菌的‘威廉姆斯82’和‘粤春04-5’的地上部干质量、总P吸收量、总根长和根表面积均显著高于‘巴西10号’，而接菌的‘巴西10号’的菌根生长反应和菌根P反应显著高于‘威廉姆斯82’和‘粤春04-5’。结论 ‘威廉姆斯82’和‘粤春04-5’具有更高的P效率，而‘巴西10号’具有更高的菌根依赖性；大豆生育期的延长有利于菌根植物吸收的P转化为生物量，促进大豆与菌根真菌的有益共生。     

AMF对玉米生长、根系低分子有机酸分泌与Cd累积的影响

为探讨铅锌矿区丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）的生态功能，采用云南会泽铅锌矿区周边镉（Cd）污染的农田土壤，开展根袋盆栽试验，研究接种AMF对玉米生长、矿质营养、根系低分子有机酸分泌和Cd累积的影响。结果表明：接种AMF促进玉米生长，显著提高光合速率、株高和生物量；增加植株对氮、磷、钾的吸收，增幅达14.2~19.1倍；并促进根系分泌酒石酸、苹果酸、草酸和琥珀酸，分泌量增幅为1.1~3.8倍。此外，接种AMF使玉米根际铁锰氧化态Cd含量显著增加22.5%，有机结合态Cd含量显著降低12.8%，但交换态和有效态Cd含量无显著变化。接种AMF使玉米地上部和根系Cd含量显著降低，降幅分别为32.7%和77.9%，但地上部和根系Cd累积量显著增加，分别增加了12.5倍和25.8%。相关性分析发现，玉米地上部Cd累积量与草酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸分泌量和铁锰氧化态Cd含量呈极显著正相关。可见，AMF能促进玉米养分吸收，调节根系低分子有机酸分泌与根际Cd形态，降低植株Cd含量，从而促进植株生长。     

Indigenous arbuscular mycorrhizal fungi play a role in phosphorus depletion in organic manure amended high fertility soil

The species richness and propagule number of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are high in intensively-managed agricultural soils.  Past research has shown that AMF improve crop phosphorus (P) uptake under low soil P conditions, however it is unclear if AMF play a role in high Olsen-P soils.  In this study, we investigated whether native fungal benefits exist under high P input field conditions in-situ and contribute to P utilization.  We installed in-grow tubes which were sealed with different membrane pore sizes (30 or 0.45 µm) to allow or prevent AMF hyphae access to the hyphal compartment and prevent cotton roots from penetrating the chamber.  We used the depletion of soil available P (Olsen-P) in the hyphae accessed compartment to indicate P uptake by the native AMF community.  Our results showed that the native AMF mediated P depletion and microbial biomass P (MBP) turnover and caused the largest Olsen-P depletion ratio and MBP turnover ratio in the high P treatments (Olsen-P: 78.29 mg kg^–1).  The cotton roots in each fertilization regime were colonized by a unique AMF community and Glomus and Paraglomus were the dominant genera, implying the long-term fertilization regimes domesticated the AMF community.  We conclude that native AMF caused the P depletion and P turnover even under high soil Olsen-P conditions.      

刺槐丛枝菌根酸性磷酸酶的细胞化学研究

对接种从枝菌根真菌摩西球囊霉（Glomus mosseae 的刺槐幼苗进行酸性磷酸酶的细胞化学定位。结果表明,菌根中菌丝和从枝细胞膜均有酶反应,丛枝顶端细胞膜酶反应更为强烈,同时诱导宿主细胞膜产生酶反应对照的菌根细胞内入侵菌丝和根细胞间隙中的菌丝无酶反应。酸性磷酸酶能充分发挥水解大分子磷酸盐颗粒及降解丛枝中其它物质的作用,从而通过丛枝一宿主质膜界面供给宿主磷分、水分等营养物质。     

接种AMF对海绵结构重构土层的玉米根系分布及水分利用特征的影响

[目的] 露天煤矿区生态脆弱,水资源短缺,利用微生物复垦已成为矿区生态重建的研究热点。探究露天矿排土场重构土层海绵生态结构条件下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)对玉米根系生长及水分利用特征的影响,为矿区生态农业建设提供科学依据。[方法] 在室内布设土柱模拟试验,设置裸土柱(CK)、玉米不接菌(NM)和玉米接菌(AM)3个处理,采用氢氧稳定同位素示踪技术研究玉米根系水分利用特征。[结果] ①接种AMF处理促进了玉米根系的生长,改变了玉米根系分布。AM处理玉米的总根长、总根表面积、总根体积和根尖数分别比NM处理高19.3 %,14.8 %,9.1 %和34.0 %,AM处理小于0.3 mm的细根及大于0.7 mm的粗根比例分别比NM处理高3.2 %和3.5 %。②AMF改变了玉米的水分利用特征,AM处理玉米利用的水分来源于0-20 cm土层的比例较NM处理提升5.5 %。③AM处理土柱0-20 cm土层含水率显著低于NM处理,饱和黏土层含水率:CK处理>NM处理>AM处理。AMF提升了玉米根系吸收水分的能力,影响黏土层中水分的释出。[结论] 在矿区排土场海绵结构重构土层上接种AMF能促进玉米根系发育,改善水分利用策略,使其充分利用海绵结构中涵水层保蓄的水分。