野大麦内生真菌共生体研究进展

禾草内生真菌共生体是植物微生物和农业微生物研究体系中非常重要的一个方向,近30年的研究中,野大麦(Hordeum brevisubulatum)内生真菌共生体取得了显著进展。本文从野大麦内生真菌和野大麦内生真菌共生体两个方面进行概述。1)野大麦内生真菌:包括内生真菌的分布、带菌率、检测及去除方法、生物生理学特性、形态及产碱多样性;2)野大麦内生真菌共生体:主要包括耐盐、耐旱、耐涝、耐寒、耐老化等非生物胁迫抗性和抗病、抗虫等生物胁迫抗性,以及外源物质对共生体的影响。本文展望了野大麦内生真菌资源的挖掘、提高共生体抗逆的机制(包括基因水平和蛋白水平),以及利用内生真菌进行禾草与粮饲作物新品种选育;以发挥新共生体、新品种的多种抗逆性优势,以期为盐碱地改良、环境与生态修复等领域做出更大的贡献。     

内生真菌对野大麦耐盐性的影响

在室外盆栽条件下,通过比较带内生真菌(E+)与不带内生真菌(E-)的野大麦(Hordeum brevisubulatum(Trin.)Link)在不同NaCl浓度(0、100、200、300 mmolL^-1)条件下的生长与生理指标变化,分析了内生真菌对宿主野大麦耐盐性的影响。结果表明:在高盐浓度(300 mmol L^-1)下内生真菌显著提高了宿主野大麦分蘖能力、生物量积累、可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD酶活性(P<0.05),同时降低了丙二醛含量,说明内生真菌的侵入有利于提高宿主野大麦在室外盆栽条件下的耐盐性。     

一株布顿大麦内生真菌的分类鉴定及生物学和生理特性研究

对来自新疆温宿县的布顿大麦采用PDA分离内生真菌,纯化后获得一株内生真菌菌株将其编号为WS1,对此菌株进行分类鉴定、生物学和生理特性研究.研究结果表明,此布顿大麦内生真菌最适生长pH范围为7～9.菌株对9种碳源利用能力不同,菌株在淀粉、甘露醇、蔗糖、山梨醇、乳糖、麦芽糖、果糖碳源上生长速度显著高于基本培养基,乳糖中孢子...     

Neotyphodium属禾草内生真菌和球囊霉属菌根真菌对野大麦生长的影响

禾草内生真菌提高宿主对生物及非生物胁迫抗性的同时也促进植物生长, 丛枝菌根真菌促进植物根系对营养元素尤其是磷的吸收和贮存, 野大麦(Hordeum brevisubulatum)中同时存在这两种共生体。本研究比较了温室条件下这两种共生体共存及单独存在时对野大麦生长的影响和其相互作用。结果表明, 内生真菌可抑制丛枝菌根真菌的侵染;内生真菌和菌根真菌均可显著增加野大麦地上生物量, 菌根真菌可显著增加其地下生物量。二者共存时野大麦的全N含量显著小于单个共生体的处理;仅带菌根的野大麦P含量显著大于二者共存时的处理, 内生真菌通过对菌根真菌的抑制降低了野大麦对P的吸收和积累。     

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。     

野大麦–内生真菌共生体作为生态草的潜力浅析

草地作为陆地生态系统的重要组成部分,草地生态环境与国家生态安全息息相关.我国的草地退化问题日益严重,草地面积和产草量正在逐年减少,不仅影响了经济发展,同时还引发了水土流失、荒漠化等多种环境问题.目前迫切需要具有抗逆性强、适应性广等特点的优良生态草种,坚持自然恢复为主的方针,来改善草地退化现状,积极应对环境变化.野大麦(Hordeum brevisubulatum)广泛分布在我国盐碱化草甸上,其产量高,品质好,根系发达,抗旱耐寒、耐瘠薄、耐盐碱,内生真菌侵染后野大麦的抗性和适应性得到了进一步的提高.除放牧、刈割、青贮、加工草粉或调制干草外,在低湿地建立栽培草地或改良盐渍化土壤等方面颇有前途.本研究从野大麦优良特性、利用价值以及内生真菌对宿主野大麦生长、抗性和竞争力的影响3个方面进行综述,分析了野大麦–内生真菌作为生态草种的潜力,以期为野大麦–内生真菌共生体的深入研究和合理利用提供参考.     

野大麦–内生真菌共生体作为生态草的潜力浅析

草地作为陆地生态系统的重要组成部分,草地生态环境与国家生态安全息息相关.我国的草地退化问题日益严重,草地面积和产草量正在逐年减少,不仅影响了经济发展,同时还引发了水土流失、荒漠化等多种环境问题.目前迫切需要具有抗逆性强、适应性广等特点的优良生态草种,坚持自然恢复为主的方针,来改善草地退化现状,积极应对环境变化.野大麦(...     

禾本科植物内生真菌研究10——内生真菌共生体的苗期生物学特性

有些禾本科植物内生真菌能为宿主植物带来抗病虫害、抗旱、促进苗期生长和分蘖等性能。研究利用种子中Neotyphodium属内生真菌含菌率不同的苇状羊茅Festuca arundinacea、多年生黑麦草Lolium perenne和野生鹅观草Roegneria kamoji进行了室内发芽试验、室外和人工气候箱内的盆栽试验以及室内外蚜虫接种试验,调查了内生真菌对其宿主苗期生物学特性的影响。发现种子含菌率比较高的苇状羊茅和多年生黑麦草分蘖多,幼苗抗虫性明显提高;种子含菌率比较高的鹅观草发芽率高,出苗整齐,生长快,分蘖多,但幼苗无明显的抗虫性。研究结果进一步说明了禾本科植物内生真菌在农业上具有广阔的利用前景。     

带内生真菌的野大麦草粉对3种草坪草种子萌发及生长的影响

以多年生黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festuca arundinacea)和草地早熟禾(Poa pratensis)为研究对象,用种子萌发法和盆栽法测定了野大麦(Hordeum brevisubulatum)内生真菌(Neotyphodium)对这3种草坪草种子萌发及生长的影响。结果表明,在种子萌发试验中,野大麦草粉对3种草坪草的生长均有一定的抑制作用,而且内生真菌显著增强了野大麦草粉对多年生黑麦草苗长、须根数和对草地早熟禾苗长的抑制作用（P<0.05）;显著降低了野大麦草粉对多年生黑麦草和高羊茅的发芽率及高羊茅苗长的抑制作用（P<0.05）。在盆栽试验中,野大麦草粉对3种草坪草的生长均有一定的促进作用,而且内生真菌显著增强了野大麦草粉对高羊茅和草地早熟禾的苗长和发芽率的促进作用（P<0.05）。     

内生真菌对野大麦种子人工老化处理下的生理影响

以带Epichloë内生真菌和不带Epichloë内生真菌的野大麦(Hordeum brevisubulatum)种子为试验材料,在58±1℃和100%相对湿度条件下设置0,5,10,15,20,25,30和35 min人工老化时间,研究老化过程中种子的活力变化以及内生真菌对种子的生理影响。结果表明:在人工老化过程中,种子的发芽率、发芽势、胚芽胚根长和活力指数随老化时间增加而降低;浸出液的电导率和可溶性糖含量随老化时间的增加而增加,且与发芽率、发芽势、胚芽长、胚根长和活力指数呈极显著负相关(P<0.01),但被内生真菌侵染的种子其老化生理反应变化明显有所减缓。研究认为,与未被内生真菌侵染的种子相比,内生真菌可促进野大麦的发芽,促进芽长根长的生长,降低膜的损伤,减少浸出液电导率和可溶性糖的含量,从而降低种子的劣变程度,延长种子贮藏时限。     

温度和水分胁迫下内生真菌对野大麦种子发芽的影响

本文通过比较携带(E+)和未携带(E-)内生真菌(Neotyphodium)的野大麦种子(Hordeum brevisubulatum)在温度胁迫和模拟干旱胁迫条件下种子的发芽速度、发芽率、根苗长以及幼苗含水量等方面的差异,探讨了内生真菌在对宿主植物抗逆境胁迫条件下的增益作用。结果表明:在10℃,15℃低温胁迫和30℃高温胁迫时,E+种子的发芽率、发芽指数显著大于E-种子(P<0.05);而在模拟干旱胁迫条件下,-0.6~-1.2 MPa时,E+的发芽率和发芽指数显著高于E-(P<0.05)。表明内生真菌可以提高禾草在温度和干旱胁迫下的发芽率和发芽速度。另外,在10℃,15℃低温和30℃高温,及渗透势为-0.3~-1.2 MPa胁迫条件下,E+的胚根长、胚芽长和幼苗含水量也显著大于E-(P<0.05),表明内生真菌可以促进宿主植物在温度和干旱胁迫环境中发芽后幼苗的生长,并增强植株自主吸收水分的能力。     

甲基托布津对野大麦内生真菌共生体的生长及生理生化的影响

以我国北方优良耐盐牧草野大麦(Hordeum brevisubulatum)为研究对象,进行了杀菌剂甲基托布津对野大麦内生真菌共生体的生长及生理生化影响的研究。结果表明,甲基托布津稀释500倍浸泡种子8 h后播种,出苗率显著降低(P0.05),从85%降至72%,幼苗带菌率显著降低(P0.05),由100%降至12%;杀菌剂处理可降低野大麦的株高、分蘖,但对其叶绿素含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和超氧化物酶活性均未产生显著影响(P0.05);杀菌剂处理后野大麦的C、N、P含量较蒸馏水浸种对照分别显著降低了4.87%、10.99%、13.50%(P0.05)。因此,甲基托布津稀释500倍浸泡种子8 h为去除野大麦种传内生真菌的有效办法。     

碱胁迫下内生真菌对宿主布顿大麦显微结构的影响

植物的根、茎、叶具有各自的生理功能和适应环境的形态结构。本研究以带有Epichloё内生真菌的布顿大麦(Hordeum bogdanii)(E+)和不带内生真菌的布顿大麦(E-)为试验材料,用50 mmol·L^-1和100 mmol·L^-1的混合碱(Na₂CO₃∶NaHCO₃=1∶1)处理21 d后分别观察植物根、茎、叶显微结构的变化。结果表明：碱胁迫导致根的表皮出现皱缩和破裂,减小了根的维管束面积,增加了导管直径、表皮和内皮层厚度,并且E+的皱缩程度小于E-。碱处理使E+植株茎的气腔直径降低,表皮厚度升高。碱胁迫减小了叶的维管束面积和导管直径,增大了泡状细胞面积,且E+的维管束面积、导管直径和泡状细胞面积大于相同处理条件下的E-植株。内生真菌通过改变宿主植物根、茎和叶的显微结构,促进宿主植物在碱胁迫中加快对水分和无机盐的吸收、增加对细胞的保护和减少水分的散失以及提高植物的气体交换能力。     

披碱草和野大麦杂种F1与BC1F1代的生物学及农艺特性研究

对披碱草和野大麦及其杂种F1与BC1F1代的生物学及农艺特性进行了分析比较。结果表明。亲本野大麦生长发育节律较快，较早地开花结实，果后营养期较长，生育期74d，生长天数达206d，具有很强的分蘖能力；披碱草生长发育节律较慢，生育期124d，生长天数193d；杂种F1的生长天数介于双亲之间，生长动态偏向亲本披碱草，分蘖能力介于双亲之间；BC1F1代生长发育节律较F1代提早，不同株系生长天数不同，生长动态偏向轮回亲本野大麦，分蘖能力有较大的变异。杂种F1代表现出较强的杂种优势，BC1F1代产草量较F1代有所降低，不同株系间存在明显的差异。总体上，BC1F1代的生产性能倾向于轮回亲本野大麦。     

盐胁迫下内生真菌对布顿大麦生长和生理的影响

为了研究不同盐浓度胁迫下内生真菌对宿主布顿大麦生长、光合色素和纤维素的影响,试验用不同浓度NaCl胁迫处理分蘖期带有内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)的布顿大麦4周后,测定各处理组(对照组、100 mmol/L组、200 mmol/L组、300 mmol/L组)布顿大麦的株高、分蘖数和光合色素、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量。结果表明：各组E+植株的分蘖数显著高于E-植株(P<0.05),对照组、100 mmol/L组、200 mmol/L组中E+植株的株高显著低于E-植株,300 mmol/L组E+植株与E-植株的株高差异不显著(P>0.05)。各组E+植株的光合色素含量高于E-植株,300 mmol/L组E+植株的光合色素含量显著高于E-植株(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高分蘖期布顿大麦纤维素含量逐渐下降,E+和E-植株的ADF含量差异不显著(P>0.05),但300 mmol/L组E+植株的NDF含量显著高于E-(P<0.05)。随着盐浓度升高,布顿大麦的分蘖数逐渐减少,株高和纤维素含量逐渐降低,光合色素含量呈现先降低...     

内生真菌对锈病感染布顿大麦生长和生理特性影响的研究

Epichloё属内生真菌与禾草建立互利共生关系,内生真菌能显著增强禾草对生物和非生物逆境的耐受能力,然而有关内生真菌对感染锈病禾草生长和生理特性方面的研究鲜有报道。基于此,本研究以带菌(E+)和不带菌(E-)布顿大麦为研究对象,比较锈病侵染条件下带菌和不带菌植株生长和生理特性差异。结果表明:E+布顿大麦分蘖数显著高于E-植株,而E+植株锈病感病率和相对含水量显著低于E-植株。同时,E+植株抗氧化酶活性(CAT、POD、SOD)、脯氨酸和可溶性蛋白含量显著高于E-植株,而E+植株丙二醛含量显著低于E-植株。另外,新疆温宿地区布顿大麦E-植株叶绿素a和类胡萝卜素含量显著高于E+植株,而甘肃临泽地区E+布顿大麦叶绿素a和类胡萝卜素含量却显著高于E-植株。由此可见,内生真菌能通过促进共生体积累渗透调节物质和增加抗氧化酶活性途径提高布顿大麦的耐锈病能力。     

披碱草和野大麦杂种F1与BC1F1代的生物学及农艺特性研究

对披碱草和野大麦及其杂种F1与BC1F1代的生物学及农艺特性进行了分析比较。结果表明,亲本野大麦生长发育节律较快,较早地开花结实,果后营养期较长,生育期74d,生长天数达206d,具有很强的分蘖能力;披碱草生长发育节律较慢,生育期124d,生长天数193d;杂种F1的生长天数介于双亲之间,生长动态偏向亲本披碱草,分蘖能力介于双亲之间;BC1F1代生长发育节律较F1代提早,不同株系生长天数不同,生长动态偏向轮回亲本野大麦,分蘖能力有较大的变异。杂种F1代表现出较强的杂种优势,BC1F1代产草量较F1代有所降低,不同株系间存在明显的差异。总体上,BC1F1代的生产性能倾向于轮回亲本野大麦。