丛枝菌根真菌和根瘤菌防控植物真菌病害的研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌和根瘤菌均可在一定程度上减轻植物病害的发生,提高植物生物量。AM真菌提高寄主植物的抗病机理包括:改善寄主营养状况、补偿作用、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。根瘤菌防病机理可归纳为:寄主生理生化的变化、根系形态改变和寄主防御机制激活。AM真菌和根瘤菌两者相互作用,可更好地防控植物病害。本文归纳了国内外AM真菌和根瘤菌对植物抗病性的影响及机理,同时展望了两者在生防中的应用前景。     

磷、AM真菌与禾草内生真菌对多年生黑麦草离蠕孢叶斑病的影响

本研究在温室设置不添加磷(P_0)和添加20 mg/kg磷(P_(20))处理,探究丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌幼套球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)与禾草内生真菌(Epichloё)对多年生黑麦草(Lolium perenne)离蠕孢叶斑病(Bipolaris zeae)的影响,以期通过P调节,实现共生微生物的高效利用。多年生黑麦草分别由含有禾草内生真菌(E~+)和不含禾草内生真菌(E~-)的种子建植。主要结果如下:(1)P显著增加了多年生黑麦草的生物量、N、P含量以及AM真菌侵染率(P0.05),但未影响植物发病率。(2)P_0处理下,AM真菌降低了植物生物量和N、P含量,禾草内生真菌反之;P_(20)水平,AM、禾草内生真菌未显著影响植物生长和养分含量(P0.05)。(3)两个P水平下,接种AM真菌处理(AME~-)的发病率最高,含禾草内生真菌的E~+植株最低。(4)AM真菌与禾草内生真菌单独作用或互作的抗病相关酶活性高于对照。     

不同盐浓度下AM真菌和禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

以多年生黑麦草(Lolium perenne)为材料,在温室内研究了不同盐浓度处理下丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌和禾草内生真菌(grass endophyte)对黑麦草生长的影响。试验设对照,无盐胁迫(0%)、轻度盐胁迫(0.2%NaCl)和重度盐胁迫(0.5%NaCl)处理,AM真菌为摩西球囊霉(Glomus mosseae),禾草内生真菌处理以含有、不含有内生真菌种子建立。结果表明:盐分处理可显著降低黑麦草的株高、生物量、根冠比,以及AM真菌的菌根侵染率,禾草内生真菌与AM真菌均在不同盐分处理下对黑麦草的生长有一定的促进作用,两菌协同作用明显,其中禾草内生真菌处理下的多年生黑麦草的株高、地下生物量和根冠比较对照分别增加13.26%,15.30%和19.51%(P0.05);AM真菌处理下黑麦草的株高、N、P含量分别提高9.76%,32.12%和12.45%(P0.05);在无盐胁迫下,禾草内生真菌可促进丛枝菌根真菌侵染,使其侵染率提高5.53%。与两类共生微生物单独作用相比,AM真菌与禾草内生真菌互作,对多年生黑麦草生长、耐盐性有一定的提高,但差异不显著。     

禾草内生真菌与丛枝菌根互作对多年生黑麦草生长及叶斑病的影响

为明确禾草内生真菌和丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)互作对多年生黑麦草Lolium perenne生长发育及叶斑病的影响,设置禾草内生真菌处理(由带有和不带禾草内生真菌种子建立)、AMF(幼套球囊霉Claroideoglomus etunicatum和根内球囊霉Rhizophagus intraradices)单独接种和混合接种处理及不接菌处理(对照),并在植物生长6周后接种或不接种多年生黑麦草叶斑病病原菌根腐离蠕孢Bipolaris sorokiniana,测定各处理多年生黑麦草的发病率、叶绿素含量、净光合速率、水分利用效率、AMF侵染率、P含量和生物量。结果表明:接种病原菌2周后,多年生黑麦草叶斑病的发病率为25.00%～38.75%,禾草内生真菌和幼套球囊霉均在一定程度上降低了多年生黑麦草的发病率,二者共同作用时发病率显著降低了35.48%。禾草内生真菌与AMF互作能在一定程度上提高植物叶绿素含量,促进光合作用,并促进P吸收和植物生长,二者的互作效应因禾草内生真菌与AMF组合而异,但均优于二者单独使用时的效应,其中禾草内生真菌与幼套球囊霉互作对多年生黑麦草生长及叶斑病防治的效果最好。     

放牧及AM真菌对垂穗披碱草生长和白粉病抗性的影响

于兰州大学玛曲高山草原站设3个不同放牧强度样地,采集样地的土壤和优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)种子,在温室建立盆栽试验,研究轻度、中度和重度放牧条件下,AM真菌对垂穗披碱草生长和白粉病(Blumeria graminis)发生的影响。结果表明:中度和重度放牧处理下接种AM真菌土(AM)侵染率显著高于轻度放牧土壤(P0.05),重度放牧条件下自然土(NS)和AM处理的侵染率比轻度和中度放牧分别高32.48%、2.39%和69.2%、21.17%;轻度、中度和重度放牧条件下AM处理的发病率比SS处理分别低22.1%,57.26%和20.46%,AM真菌有效抑制垂穗披碱草白粉病的发生,降低发病率,且对抗病相关酶活性产生显著影响,随放牧强度的增强AM真菌处理的SOD酶和PPO酶活性增高,POD酶活性在中度放牧强度下最高;中度放牧土壤的植物根系全磷含量最高;AM真菌不同程度提高植物根系全磷含量、总生物量、根冠比、叶绿素含量及光合速率。因此,在玛曲高山草原,适当增加放牧强度可提高AM真菌侵染率。AM真菌通过促进植物生长,调节抗病相关酶活性,有效降低了垂穗披碱草白粉病的发生。     

AM真菌促进植物吸收利用磷元素的机制

磷是植物生长发育的必需营养元素之一,是植物代谢过程不可或缺的物质。我国耕地土壤中有1/3~1/2的土壤缺磷,极大地限制了作物的生长。由丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌与植物形成的菌根共生体广泛存在于自然界中,可极大地促进寄主植物对磷元素的吸收。本文从形态特征、生理生化和分子生物学方面系统总结了丛枝菌根真菌促进磷元素吸收和利用的研究进展。AM真菌可与根际土壤和根皮层细胞形成密集的菌丝网,扩大植物根系吸收面积,缩短养分运输距离;分泌磷酸酶、有机酸和质子,改变根系周围土壤理化性质,解离难溶性磷酸盐,以及磷转运蛋白基因的特异性表达等。     

放牧和AM真菌对夏季青藏高原东缘老芒麦生长和白粉病的影响

自玛曲3个放牧强度放牧地取土样,并采集优势植物老芒麦(Elymus sibiricus)种子,在温室条件下研究了3个放牧强度下土壤丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza)真菌对老芒麦生长和白粉病的影响。放牧强度分别为轻度放牧、中度放牧和重度放牧,土壤处理分别为未作任何处理(自然土)、湿热灭菌土、湿热灭菌后还原除AM真菌外微生物土以及湿热灭菌后接种根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)和幼套球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)混合菌剂土。结果表明,放牧和AM真菌均可影响老芒麦生长和白粉病发生。老芒麦白粉病的发病率因不同放牧强度和土壤处理而异,中度放牧和重度放牧土壤处理下,老芒麦白粉病发病率低于轻度放牧处理,老芒麦总生物量、总磷含量、光合速率均高于轻度放牧土壤处理。老芒麦在自然土处理下白粉病发病率最高,为59.83%,灭菌土处理下老芒麦白粉病发病率最低,为44.73%。与自然土处理相比,接种AM真菌处理老芒麦白粉病发病率降低13.15%,总生物量增加56.46%。放牧强度和土壤处理对老芒麦总磷含量、叶绿素含量、多酚氧化酶存在交互效应。     

3种AM真菌对紫花苜蓿生长和养分吸收的影响

以细凹无梗囊霉(Acaulospora scrobiculata),脆无梗囊霉(Acaulospora delicata)和副冠球囊霉(Glomus coronatum)为材料,在温室条件下设立3种AM真菌单独或混合接种处理,评价不同接种处理下紫花苜蓿(Medicago sativa)生长状况,明确AM真菌不同组合对紫花苜蓿的促生效果。结果表明:3种供试菌种都可与紫花苜蓿建立良好的共生关系,不同菌种及其组合间的菌根侵染率存在差异,单接种副冠球囊霉和混合接种细凹无梗囊霉和脆无梗囊霉侵染率最高,分别为61.67%、58.33%;3种AM真菌均促进紫花苜蓿生长和生物量提高,紫花苜蓿株高提高252%~368%,总生物量提高545%~941%;单接种和混合接种3种AM真菌都提高紫花苜蓿的氮磷含量,植株氮磷含量较对照组分别提高434%~1156%,1167%~2292%。3种AM真菌单独接种时,副冠球囊霉效果最好,脆无梗囊霉次之,细凹无梗囊霉最差;混合接种以副冠球囊霉和脆无梗囊霉组合对紫花苜蓿促生效果最为显著。     

摩西球囊霉对紫花苜蓿烟色织孢霉根腐病的影响

紫花苜蓿Medicago sativa是一种优质的多年生豆科牧草,素有"牧草之王"的美称。根腐病是紫花苜蓿生产中的主要限制因素,可抑制植物生长,严重时导致植物死亡,造成巨大的经济损失。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AM）广泛存在于农业系统中,可与植物根系形成内生菌根,提高宿主植物对营养元素和水分的吸收,增加植物产量和抗逆性。本研究以紫花苜蓿为试验材料,探究接种AM真菌摩西球囊霉Glomus mosseae对紫花苜蓿根腐病烟色织孢霉Microdochium tabacinum的影响。结果表明,摩西球囊霉可抑制烟色织孢霉的侵染,植株发病率降低了20.78%;病原菌的侵染显著抑制紫花苜蓿根系生长和养分吸收,植物地下生物量降低12.87%,根长降低20.52%,根系P含量降低了18.29%,丙二醛（MDA）含量提高了12.78%;AM真菌可以缓解病原菌的危害,促进紫花苜蓿生长,与不接种AM真菌的处理相比,地上生物量、地下生物量、根长分别提高了47.77%,38.67%和20.67%;防御酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别提高了42.25%、26.05%和33.62%;地上部分和地下部分P含量分别提高了58.63%和75.38%。     

磷添加条件下摩西球囊霉与禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

本试验探究了不添加磷(P₀)和添加50 mg/kg(P₅₀)条件下,丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae, AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)和禾草内生真菌对多年生黑麦草生长、养分吸收和磷酸酶活性的影响。多年生黑麦草分别由含有禾草内生真菌(E⁺)和不含禾草内生真菌(E^-)种子建植获得。结果表明:1)AM真菌与禾草内生真菌可显著影响多年生黑麦草的生物量(P<0.05),二者共同作用(AME⁺)时生物量最低。P₀处理,以AM真菌E^-植株生物量最高。P₅₀条件下,对照(NME^-)最高;2)P添加平均提高AM真菌的侵染率11.40%,P₀和P₅₀条件下E⁺植株较E^-植株的菌根侵染率分别低18.65%和11.77%;3)AM真菌未显著影响P吸收(P<0.05)。禾草内生真菌增加了植株N含量,而AM真菌侵染降低了E⁺植株N含量;4)P添加显著提高了磷酸酶活性(P<0.05),不同处理以AME⁺的磷酸酶活性最高。两种共生微生物在不同P条件下,单独作用均有利于植物生长,共同作用时因对光合产物存在竞争,并未协同促进植物生长和养分吸收。