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。     

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。     

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(...     

一株野大麦内生真菌的生物学与生理学特性

本研究对野大麦(Hordeum brevisubulatum)内生真菌(Epichlobromicola)菌株WBE1的生物学与生理学特性进行了研究。结果表明,内生真菌WBE1最适生长温度为22~25℃,4℃和35℃停止生长,最适生长pH为5.09~6.10的中性偏酸环境,对碳源的利用能力由强到弱依次为麦芽糖D-山梨糖甘露醇蔗糖乳糖可溶性淀粉葡萄糖D-果糖,D-木糖抑制其生长;对可利用氮源的利用能力由强到弱依次为胰蛋白胨牛肉膏蛋白胨酵母浸粉L-甲硫氨酸L-苯丙氨酸亮氨酸,不能利用硝酸钾、脯氨酸、草酸铵,钼酸铵抑制其生长,光照对菌丝生长无影响,CMA、OMA、PSA和PDA是菌丝生长较适宜的培养基,在WBA培养基上40d左右开始生长。菌株在PDA的前6周的生长速率呈增长趋势,第6周达最大值,第7周开始生长速率逐渐变小。     

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。     

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）。     

甲基托布津对醉马草种带内生真菌的灭菌活性

以中国西北天然草原的常见有毒植物——醉马草(Achnatherum inebrians)为研究材料,进行了内吸式杀菌剂——70%甲基托布津(thiophanate methyl)对醉马草种传内生真菌灭菌活性及种子萌发和幼苗生长影响的研究。结果表明,100倍甲基托布津可100%杀灭醉马草种传内生真菌,但该处理会显著降低(P0.05)醉马草幼苗的发芽指数,而对其它测量指标不造成显著影响(P0.05);其次为200倍药剂浸泡处理6 h,内生真菌杀灭率仅为61.2%,该处理种子发芽和幼苗生长与100倍药剂处理相比差异显著(P0.05)。因此,若不考虑对种子发芽指数造成的影响,甲基托布津稀释100倍、浸种2 h为剔除醉马草种传内生真菌的最佳方法。     

镉胁迫对匍匐剪股颖生长及生理生化的影响

本研究分析了镉胁迫对匍匐剪股颖种子萌发、幼苗和植株生长及生理生化的影响。结果表明,1)不同浓度的Cd2+(50~400mg·L-1)对匍匐剪股颖(Agrostis stolonifera)初期生长具有抑制作用,这种抑制作用随着Cd2+浓度的增加而增强。当Cd2+浓度为50mg·L-1时,发芽率、芽长、根长和苗鲜重分别只有对照(0)的47%、87%、54%和83%。当Cd2+浓度为400mg·L-1时,则完全抑制了种子的萌发;2)不同浓度的Cd2+(50~200mg·L-1)对幼苗叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性具有显著影响。随着Cd2+浓度的升高,叶绿素含量逐渐下降,丙二醛含量不断上升,在200mg·L-1的Cd2+胁迫下,叶绿素和丙二醛含量分别是对照的37%和864%;在Cd2+浓度较低时(50 mg·L-1),SOD活性高于对照,达到1 314U·h-1·g-1,更高的浓度引起活性降低,但始终高于对照;POD的活性变化与SOD相似,在Cd2+浓度为100mg·L-1时最大值达到225U·s-1·g-1;3)Cd处理(2~100mg·L-1)播种后90d的植株,4个指标的变化趋势和Cd处理幼苗的变化基本一致。随着Cd2+浓度的升高及胁迫时间的延长,叶绿素和丙二醛含量分别不断下降和上升;SOD和POD活性均是先上升后下降。     

干旱胁迫对台湾海桐生长和生理生化特性的影响

以一年龄台湾海桐(Pittosporum pentandrum)盆栽苗为试材,采用人为称重控水方法,研究了正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(LD)、中度干旱胁迫(MD)和重度干旱胁迫(HD)4种水分处理对台湾海桐生长和生理生化特性的影响,以探讨台湾海桐耐旱机制。结果显示,随干旱胁迫程度的加剧,台湾海桐幼苗高度和生物量下降,根冠比增加;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)降低,胞间CO2浓度(Ci)增加;叶中K+和Mg2+含量降低,Ca2+含量先增加后降低;叶中可溶性糖和可溶性蛋白质含量增加,叶中脯氨酸含量先增加后降低;叶中丙二醛(MDA)含量和质膜透性增加,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性先增加后降低。干旱胁迫下台湾海桐幼苗生长受到抑制和膜脂过氧化加剧,但其能通过对渗透调节物质的含量和抗氧化酶系统的活性调节来保护膜结构,保持正常的生理活动,表现出一定的抗旱能力。     

水分胁迫及复水对虉草生理生化特性的影响

通过温室盆栽控水试验,研究了虉草在自然干旱与复水过程中生理生化指标的变化规律,旨在探讨虉草对于水分变化的响应特性及耐旱能力。结果显示,1)干旱胁迫期间,尽管土壤含水量下降迅速,但是叶片相对含水量在水分胁迫前8 d仍维持在正常水平,直到第12天时才显著下降。2)在持续干旱过程中,可溶性蛋白与丙二醛含量不断增加。3)叶绿素、叶绿素a、类胡萝卜素含量及Chla/Chlb与Car/Chl的比值整体上均随干旱胁迫时间的延长而呈上升趋势。4)干旱胁迫后期,叶绿素荧光参数Fo、NPQ增加,Fm、Fv/Fm、Fv/Fo与qP均有所下降。5)复水后,各指标均能迅速得到不同程度恢复。研究结果初步表明,虉草具备较强的保护与损伤修复能力,使其能够适应较大程度的干旱逆境。     

盐分胁迫对紫穗槐幼苗生理生化特性的影响

本研究通过人为控制土壤盐分梯度,以盆栽当年生紫穗槐幼苗为材料,研究不同盐分条件下紫穗槐叶片光合速率、酶活性、有机渗透调节物质等生理特性,探讨紫穗槐耐盐机制。结果表明,随盐分胁迫程度的加剧,紫穗槐幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、K⁺含量逐渐下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物歧化酶(POD)活性、Na⁺、可溶性糖和游离脯氨酸含量则显著上升;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素含量随土壤盐分浓度的增加逐渐增大,而叶绿素a与叶绿素b含量之比无显著变化。以上生理指标反映出紫穗槐幼苗对盐渍环境的适应性变化,是其抵御逆境的一种积极调节机制。     

NaCl渐进胁迫对啤酒大麦幼苗生长、离子分配和光合特性的影响

砂培条件下,对啤酒大麦幼苗在等量NaCl 梯度(每周以17.1 mmol/L NaCl递增)渐进胁迫下生长和生理的响应进行研究。结果表明,随着盐浓度的递增,啤酒大麦地上生物量、株高显著低于对照组,而根系生物量和根冠比高于对照组,低盐分、短时间盐胁迫能刺激根系生长。盐分胁迫至高浓度(≥85.5 mmol/L NaCl)时,随着胁迫时间的持续,大麦幼苗生长受到抑制,地上含水量明显下降;短时间内适应低浓度盐胁迫后,一定程度上提高了啤酒大麦的净光合速率(P_n),而高浓度盐分能显著抑制大麦的净光合速率,气孔导度(G_s),胞间CO₂浓度(C_i)和蒸腾作用(T_r);高浓度、长时间盐分渐进胁迫下,影响大麦光合特性的主要是非气孔因素。大麦地上部Na⁺和Cl^-含量随介质中NaCl浓度的递增和胁迫时间的延续呈逐渐上升趋势,而根系中Na⁺含量呈下降趋势,Cl^-含量则呈逐渐上升的趋势。处理组大麦地上部K⁺/Na⁺明显低于对照,且随着盐浓度的递增而减小,说明在盐分胁迫过程中,地上部分优先积累 Na⁺。选择性吸收和运输K⁺是啤酒大麦适应渐进盐胁迫的生理生态机制。     

不同干扰方式对疏叶骆驼刺生长及生理特征的影响

本实验以塔克拉玛干沙漠南缘疏叶骆驼刺为研究对象,设置春季刈割、春季火烧、秋季刈割、对照4个处理,研究干扰对其生长及生理特征的影响。研究结果表明,1)秋季刈割叶片长宽比、叶片厚度显著大于其他处理,叶片进行能量交换、物质积累的能力最强。2)不同干扰方式均降低了疏叶骆驼刺株高,不利于疏叶骆驼刺的恢复与再生,3种人为干扰方式比较秋季刈割骆驼刺再生能力最强。3)秋季刈割叶片叶绿素含量显著高于其他处理。4)3种干扰在生理上降低了疏叶骆驼刺受外界逆境的损害,秋季刈割抗逆性最强。因此,秋季适度刈割是疏叶骆驼刺最佳的保护性利用措施。     

DA-6对野大麦幼苗光合作用和生长的影响

研究了不同浓度的植物生长促进剂--DA-6对野大麦Hordeum brevisubulatum幼苗光合作用和生长的影响.在二叶期喷施较低质量浓度(5 mg/L,10 mg/L)的DA-6,可显著促进幼苗生长和叶绿素含量的提高;四叶期喷施较高质量浓度(20 mg/L,30 mg/L, 40 mg/L)的DA-6,可显著提高野大麦幼苗的生物量,其中20 mg/L和30 mg/L的处理,幼苗生物量分别提高55.1%和59.6%;光合作用能力分别提高12.8%和18.1%.     

铅梯度胁迫对多年生黑麦草幼苗生理生化特性影响

本试验以盆栽黑麦草幼苗为材料,研究了不同的胁迫时间(7,14,21,28 d),不同的铅浓度(500,1 000,1 500 mg/L)对黑麦草的抗氧化酶(SOD、POD)、细胞膜(MDA、相对电导率)及渗透调节物质(SS、Pro)的影响。结果表明,随着铅浓度的增加,黑麦草叶片中的SOD活性变化整体为先上升后下降,在低浓度(500和1 000 mg/L)和短时间(7和14 d)胁迫下SOD活性明显升高,之后快速降低。POD活性随着胁迫时间及铅浓度增加呈显著的下降趋势,在28 d时,1 500 mg/L浓度下,POD活性最低,为45.9 U/g。随着胁迫时间及铅浓度的增加,MDA含量及相对电导率整体呈上升趋势,且MDA含量与铅浓度呈线性正相关(r²>0.96)。可溶性糖(SS)含量变化复杂,在较高浓度及较长时间作用下趋于减少。脯氨酸(Pro)含量在较低铅浓度胁迫下会明显增加,但浓度过高超过黑麦草忍耐极限,就会有所下降。表明黑麦草在重金属铅胁迫中经历了一个忍耐和逐渐受损的过程。