禾草内生真菌共生体对根寄生植物光合特性影响的研究

甘肃马先蒿是青藏高原退化草地主要发生的毒害草,利用根寄生特性甘肃马先蒿从禾草体内获取光合产物。禾草内生真菌能调控根寄生植物与禾草间寄生关系,然而有关根寄生植物寄生感染或未感染内生真菌禾草后光合特性影响方面的研究鲜有报道。基于此,本研究以寄生紫花针茅和麦宾草E+、E-的甘肃马先蒿为研究对象,主要开展甘肃马先蒿单独种植和寄生禾草条件下光合特性的对比研究。结果表明:甘肃马先蒿寄生禾草后净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率显著降低,而胞间二氧化碳浓度却显著增加。寄生禾草带菌植株的甘肃马先蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率高于寄生不带菌植株的甘肃马先蒿,而寄生带菌麦宾草植株的甘肃马先蒿胞间二氧化碳浓度显著低于寄生不带菌植株的甘肃马先蒿。由此可见,禾草内生真菌共生体对根寄生植物光合作用具有一定防控作用,这将为根寄生毒害草生物防治提供新思路。     

甘肃马先蒿寄生对禾草内生真菌共生体共生关系的影响

根寄生植物-甘肃马先蒿是高寒草地重度退化阶段主要滋生毒杂草种类,利用根部吸器与侵染内生真菌的禾草(紫花针茅和麦宾草)建立寄生关系。当禾草成为甘肃马先蒿和内生真菌共同寄主(宿主)时,有关内生真菌调控甘肃马先蒿对禾草根寄生危害的相关研究较少。以侵染Epichloë属内生真菌(E+)和未侵染内生真菌(E-)的紫花针茅和麦宾草为研究对象,观测甘肃马先蒿寄生对E+、E-紫花针茅和麦宾草株高、分蘖、根茎比、生物量变化和根部吸器数量及显微结构差异。结果表明:甘肃马先蒿寄生显著降低紫花针茅和麦宾草株高、分蘖和生物量,内生真菌侵染显著影响甘肃马先蒿根寄生处理禾草的生长特性。紫花针茅E+、E-植株被甘肃马先蒿寄生后,E+植株分蘖、生物量和根茎比明显高于E-植株,而E-植株根部功能性吸器数量明显高于E+植株; 麦宾草与甘肃马先蒿建立寄生关系后,E-植株株高、分蘖、生物量和根茎比明显高于E+植株,E+植株根部功能性吸器数量明显高于E-植株。由此可见,甘肃马先蒿与禾草建立寄生关系后,内生真菌与禾草间的共生关系处于互惠共生和相互拮抗的动态变化,草地群落其他植物与禾草间相互作用能调节禾草与内生真菌的共生关系。     

甘肃马先蒿寄生对禾草内生真菌共生体共生关系的影响

根寄生植物-甘肃马先蒿是高寒草地重度退化阶段主要滋生毒杂草种类,利用根部吸器与侵染内生真菌的禾草(紫花针茅和麦宾草)建立寄生关系。当禾草成为甘肃马先蒿和内生真菌共同寄主(宿主)时,有关内生真菌调控甘肃马先蒿对禾草根寄生危害的相关研究较少。以侵染Epichlo?属内生真菌(E+)和未侵染内生真菌(E-)的紫花针茅和麦宾草为研究对象,观测甘肃马先蒿寄生对E+、E-紫花针茅和麦宾草株高、分蘖、根茎比、生物量变化和根部吸器数量及显微结构差异。结果表明:甘肃马先蒿寄生显著降低紫花针茅和麦宾草株高、分蘖和生物量,内生真菌侵染显著影响甘肃马先蒿根寄生处理禾草的生长特性。紫花针茅E+、E-植株被甘肃马先蒿寄生后,E+植株分蘖、生物量和根茎比明显高于E-植株,而E-植株根部功能性吸器数量明显高于E+植株;麦宾草与甘肃马先蒿建立寄生关系后,E-植株株高、分蘖、生物量和根茎比明显高于E+植株,E+植株根部功能性吸器数量明显高于E-植株。由此可见,甘肃马先蒿与禾草建立寄生关系后,内生真菌与禾草间的共生关系处于互惠共生和相互拮抗的动态变化,草地群落其他植物与禾草间相互作用能调节禾草与内生真菌的共生关系。     

青藏高原高寒草地优势禾草-紫花针茅内生真菌分离和鉴定

紫花针茅作为青藏高原高寒草原群落中主要优势禾草之一,关于该植物所感染禾草内生真菌的形态和分类研究尚未见报道.本研究采用分离培养获取不同样点的紫花针茅内生真菌菌落,利用特异性引物克隆紫花针茅内生真菌序列,并与Genbank中下载的序列共同构建系统进化树.结果表明,青海省紫花针茅样品带菌率高达100%,而其他区域样品均不带菌.分离的内生真菌菌落从菌落形态,生长速度及分生孢子形态等特征均与Epichloё属内生真菌的形态特征相似.系统进化关系表明,它们分别与北美洲竖针茅体内无性态内生真菌Epichloё chisosa,醉马草内生真菌Epichloё inebrians及甘肃内生真菌Epichloё gansuensis具有较近的亲缘关系,进一步说明紫花针茅所感染内生真菌与宿主间未体现出严格的宿主特异性.     

内生真菌对盐胁迫下紫花针茅种子萌发和幼苗生长的研究

紫花针茅是青海湖流域盐渍化危害严重的高寒草地优势禾草之一,天然草地中紫花针茅保持较高的内生真菌侵染率,内生真菌侵染能提高禾草耐盐能力,然而有关盐胁迫下,内生真菌提高紫花针茅种子萌发和幼苗生长的研究鲜有报道。以带菌(E+)和不带菌(E-)的紫花针茅种子为研究对象,研究不同浓度的单盐(NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃)和复合盐(NaCl+Na₂CO₃)胁迫对E+和E-种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：随盐浓度增加,紫花针茅种子发芽率、发芽势和发芽指数不断降低,而内生真菌的存在抑制了其下降趋势;幼苗和胚根生长抑制强度随盐浓度增加,且种子萌发相对盐害率也持续增加。Na₂CO₃和Na₂SO₄对紫花针茅种子萌发和幼苗生长产生的盐害较强。由此可见,内生真菌侵染是紫花针茅适应青海湖流域盐渍化土壤且成为高寒草原优势禾草的原因之一,这将为利用内生真...     

内生真菌对高寒草地紫花针茅凋落物分解的影响

禾草内生真菌对于提高宿主植物对生物和非生物胁迫的耐性发挥着积极作用,然而,禾草内生真菌共生体凋落物分解对于草地生态系统养分循环的影响仍不清楚。本研究以紫花针茅为研究对象,比较带内生真菌（E+）与不带内生真菌（E-）植株凋落物分解过程中重量及全氮、木质素和纤维素含量,以及木质素∶N、纤维素∶N与全氮、木质素和纤维素残留率的变化,以期揭示内生真菌在紫花针茅凋落物分解过程中发挥的作用。主要结果如下：E+紫花针茅凋落物分解速率高于E-,具有更短的分解周期;随着时间的延长,紫花针茅凋落物木质素含量和木质素∶N由E+显著高于E-逐渐变为二者之间差异不显著,纤维素含量、纤维素∶N和纤维素残留率则逐渐变为E+显著低于E-;另外,随着分解时间延长,E+和E-凋落物全氮含量呈上升趋势,而全氮残留率呈现出下降-上升-下降的趋势,且后期E+显著低于E-。因此,内生真菌不同程度地促进了紫花针茅凋落物全氮、木质素和纤维素的降解。     

青海高原禾草内生真菌资源的调查和分离

青海高原的高寒特性决定其生境内禾草植物的多样性和特异性,然而有关青海高原地区禾草内生真菌的研究报道较少,本研究对青海高原地区48个样点内禾草植物内生真菌带菌率和内生真菌分离进行了研究.结果表明,14种禾本科植物内生真菌平均感染率低于50％,而12种植物内生真菌平均感染率大于50％.其中,缘毛鹅观草(Roegneria pendulina)、紫花针茅(Stipa purpurea)、醉马草(Achnatherum inebrians)、中华羊茅(Festuca sinensis)、硬质早熟禾(Poa sphondylodes)、微药羊茅(F.nitidula)、毛稃羊茅(F.kiritowii)和紫羊茅(F.rubra) 的平均带菌率均超过80％.同时,同属禾草植物内生真菌带菌率存在差异.禾草内生真菌分离率较低,其中紫花针茅、麦宾草(El ymus tangutorum)、光稃早熟禾(P.psiolepis)和异针茅(S.aliena)内生真菌在菌落和分生孢子形态上存在差异.可见,青海高原禾草内生真菌带菌率较高,同时不同禾草内生真菌可能存在多样性.     

醉马草内生真菌对其伴生种硬质早熟禾和针茅生长的影响

本研究以我国西北部的天然草原广泛分布的烈性毒草醉马草和其主要伴生种针茅、硬质早熟禾为供试材料,研究内生真菌侵染的禾草与其他禾草的竞争作用。结果表明,带菌(E+)醉马草抑制了针茅、硬质早熟禾种子的萌发和幼苗的生长,发芽率分别下降了17.1%和13.6%,胚芽长分别降低了23.2%和16.3%;带菌(E+)醉马草对针茅、硬质早熟禾的株高均有显著的抑制作用(P<0.05),从发芽后第1周便显著抑制了2种供试禾草的生长;在与醉马草混种时,带菌(E+)醉马草对针茅和硬质早熟禾的分蘖数以及单株生物量均有显著的抑制作用(P<0.05)。不带菌(E-)醉马草对2种供试禾草以上的各项指标均没有产生显著的影响(P>0.05),且针茅、硬质早熟禾对醉马草没有显著影响(P>0.05)。综上所述,带菌(E+)醉马草对针茅和硬质早熟禾有强烈持续的竞争抑制作用,而不带菌(E-)醉马草则对2种禾草没有显著的影响。     

内生枯草芽孢杆菌265ZY4对温度和紫外光胁迫下紫花针茅生化特征的影响

在高、低温和紫外线胁迫下,将高寒草地紫花针茅的内生细菌265ZY4回接至紫花针茅测定其对寄主抗胁迫能力的影响。结果表明,接种265ZY4后紫花针茅的株高增加35.02%,叶宽增加34.69%;在低温、高温和紫外线胁迫下带菌紫花针茅叶绿素含量高于对照,温度胁迫下叶绿素呈先上升后下降,但紫外线胁迫下呈快速下降;在低温和紫外线胁迫下带菌紫花针茅可溶性糖含量分别在第4和6天后显著高于对照,但可溶性蛋白含量低于对照,温度和紫外线胁迫下可溶性蛋白和可溶性糖呈“上升-下降”的趋势;低温胁迫下带菌紫花针茅超氧化物歧化酶(SOD)活性变化显著小于对照,带菌及对照均呈“降低-升高-降低”的规律;紫外线胁迫下带菌植株SOD活性呈现“下降-上升”的趋势,第8天时显著高于对照,对照表现为“下降-上升-下降”的趋势;在低温和紫外线胁迫下带菌紫花针茅苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性高于对照,且在低温胁迫下呈“上升-下降”的趋势,但在高温和紫外线胁迫下呈“下降-上升-下降”的趋势。试验结果表明,内生细菌265ZY4有助于维持逆境胁迫下宿主生化指标的稳定,提高宿主对逆境的忍耐能力。     

甘肃马先蒿入侵对巴音布鲁克高寒草原凋落物分解的影响

【目的】凋落物分解是陆地生态系统养分循环和能量交换的重要途径,而植物群落物种组成是影响凋落物分解过程的关键因素之一。本地入侵植物甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）大面积入侵高寒草原,导致群落建群种发生改变,但有关甘肃马先蒿入侵影响高寒草原群落凋落物分解速率的研究相对缺乏。因此,本研究以巴音布鲁克高寒草原入侵的甘肃马先蒿所在群落为研究对象,旨在探明入侵植物对草地凋落物的分解速率以及养分变化的影响。【方法】测定不同物种组成（甘肃马先蒿、本地优势物种紫花针茅（Stipa purpurea）、甘肃马先蒿和紫花针茅1∶1质量混合）凋落物的可溶性蛋白、木质素、纤维素和氮磷等养分含量,分析甘肃马先蒿和本地物种凋落物之间的分解速率差异。【结果】（1）与本地物种相比,甘肃马先蒿具有更高的分解速率;（2）甘肃马先蒿入侵提高了高寒草原凋落物的全氮、全磷、全钾和木质素含量,进而增加了土壤养分含量;（3）甘肃马先蒿入侵对凋落物养分中的全氮、全磷、全钾以及木质素含量的影响呈现正效应,对有机碳含量无明显影响,对可溶性蛋白在90～450 d的影响呈现正效应,其余时间段无明显影响,甘肃马先蒿对凋...     

喷施茉莉酮酸甲酯及感染内生真菌促进醉马草抗虫性的生理作用研究

醉马草所携带的内生真菌能促进共生体的生长和提高共生体的生物与非生物逆境抗性。在温室栽培条件[温度:(25±2) ℃;湿度:37.7%~48.3%]下,以来自甘肃榆中的醉马草种质资源,栽培E+、E-幼苗后分别喷施200和400 mg·L^-1浓度茉莉酮酸甲酯(methyl jasmonate,MJ)以模拟昆虫的取食,测定了醉马草的生理生化指标。结果发现:与对照相比,外源喷施MJ能够诱导醉马草幼苗可溶性糖含量、叶绿素含量显著(P<0.05)降低,总酚含量显著(P<0.05)增加。MJ处理对E+和E-醉马草防御能力的诱导有所不同,对于E-醉马草,MJ处理显著提高了其防御酶多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶的活性;而对于E+醉马草,MJ处理显著(P<0.05)增加胰蛋白酶抑制剂的活力。表明MJ处理对内生真菌侵染的醉马草主要通过降低可溶性糖含量、增加总酚含量以及提高体内蛋白酶抑制剂活性等途径来降低宿主植物的适口性,从而抑制植食性昆虫的取食,对其抗虫性有增益效应。     

禾草内生真菌研究及应用进展

内生真菌感染大部分禾草形成互惠共生体,提高共生体对环境适应性,并进而对动物、微生物以及整个生态系统产生广泛的影响,使该领域成为近年来研究的热点问题。分子生物学技术、基因组学、蛋白组学和代谢组学以及相应的信息生物学技术的应用加快了禾草内生真菌的研究,尤其是内生真菌全基因组序列的测定,明确了次生代谢物多样性及其与基因的关系,鉴定相关的功能基因和蛋白,基因敲除技术阐释了维持内生真菌与寄主动态平衡的分子机制。利用基因组学等技术筛选对家畜无毒的内生真菌菌株, 通过接种技术建立新的既具有抗逆性,又对家畜无毒的禾草-内生真菌共生体,提高禾草的品质并确保对动物的安全性,在牧草及草坪草育种上获得了巨大成功。但是内生真菌的寄主特异性限制了内生真菌可利用的范围,因此后续应继续利用基因组学和代谢组学新技术深入研究内生真菌与寄主相互作用的机制,利用基因工程技术人工创造无毒菌株,克服共生体创制的瓶颈。本研究旨在对以上内容进行综述,以期为更广泛利用内生真菌进行牧草和草坪草育种奠定基础。     

外源脱落酸对醉马草内生真菌共生体幼苗建植过程的影响

醉马草为多年生禾本科草本植物,广泛分布于我国西北干旱-半干旱草原,其与内生真菌形成的互惠共生体具有较强的抗逆性,在自然生境中具备一定的竞争力。种子萌发及幼苗生长是植物生活史最重要的时期,决定植物未来的竞争力。通过发芽和盆栽试验,以携带(endophyte-infected, E+)和未携带(endophyte-free, E-)内生真菌的醉马草为材料,设置5个不同脱落酸(ABA)浓度,研究外源喷施ABA对醉马草内生真菌共生体幼苗建植过程的影响。结果表明:2.0 mg·L^-1的ABA浓度对醉马草种子的发芽率、胚芽长、胚根长有显著的促进作用;1.0 mg·L^-1 的ABA浓度较CK组对醉马草的净光合速率、根冠比、根表面积、根直径、根体积和根头数有显著的促进作用,但当ABA浓度为4.0 mg·L^-1时表现为抑制作用。上述结果说明内生真菌具有对外源ABA的利用能力,但这与外源ABA的浓度有很大关系。     

Pb胁迫下内生真菌侵染对德兰臭草生长及生理的影响

采用盆栽试验,对带菌(E+)和不带菌(E-)的德兰臭草进行不同浓度的铅(Pb)胁迫处理,探究Pb胁迫下内生真菌侵染对德兰臭草生长及生理的影响。结果表明,随着Pb浓度的升高,德兰臭草的株高呈现先增加后减少的趋势,当胁迫浓度达到1500 mg·L^-1时,德兰臭草的株高受到了显著的抑制,且根鲜重的下降幅度最大,显著低于对照82.5%(P<0.05);德兰臭草叶片中MDA含量显著增加(P<0.05),在胁迫浓度为2000 mg·L^-1时,E+植株MDA含量显著高于对照87.3%(P<0.05);德兰臭草体内的脯氨酸含量也呈现先增加后减少的趋势,当胁迫浓度达到500 mg·L^-1时,E+植株脯氨酸含量显著高于对照35.2%(P<0.05)。与不带菌植株相比,E+植株地上和地下的生物量均高于E-植株;E+德兰臭草的MDA显著低于E-(P<0.05),在Pb浓度为2000 mg·L^-1时,E+植株的MDA含量显著低于E-25.0%(P<0.05);E+植株的脯氨酸含量在Pb浓度为1500 mg·L^-1时显著高于E-植株84.1%(P<0.05)。总的来说,感染内生真菌的德兰臭草减轻了Pb对宿主的毒害,增强其对重金属Pb胁迫的生理生化适应能力。     

禾草内生真菌的多样性及意义

禾草内生真菌是一个多样性十分丰富的微生物类群,因其具有重要的生理和生态作用而成为当前国内外研究的热点。禾草内生真菌的多样性主要有种的多样性、宿主多样性、生境多样性、形态多样性以及遗传多样性。主要是感染冷季型禾草的香烛菌属(Epichloё)及其无性态Neotyphodium属。全球生态环境复杂、宿主植物多样性丰富,导致内生真菌的多样性更加丰富,从而会发现更多新的真菌分类单元,这在菌种收集和保藏方面独具优势。内生真菌可使禾草提高抗逆性并适应逆境甚至极端环境条件,这对于深入探讨内生真菌-宿主之间的相互作用,有目的性和科学性地构建新的禾草内生真菌共生体及植物微生态系统的研究都具有十分重要的意义。     

基于Web of Sciences数据库的我国禾草内生真菌学研究论文计量分析

基于美国科学信息研究所(ISI)Web of Knowledge的Web of Science数据库,对1996-2016 年期间我国发表的禾草内生真菌研究论文进行检索,并采用文献计量方法对所获资料进行统计和分析。结果表明,1996-2016年间,我国禾草内生真菌研究发展势态迅猛,论文数量大幅攀升跃居世界第4,且不断有论文发表于高水平期刊,在20年里取得了令世界瞩目的成绩。 Epichloë内生真菌生长发育,禾草内生真菌共生体产碱特性和抗生物与非生物胁迫研究为我国禾草内生真菌研究主要热点。今后,我国科研人员对禾草内生真菌的研究应着眼于内生真菌分类评价、功能基因与比较基因组研究以及次生代谢物分析鉴定。     

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。     

不同酸碱条件下内生真菌对三种禾草种子萌发的影响

内生真菌可以通过提高禾草种子在干旱、盐胁迫等逆境条件下的萌发和促进植株生长而提高宿主的竞争力。本试验在pH为4~11的8个酸碱梯度下,对带菌(E+)与不带菌(E-) Neotyphodium属内生真菌的醉马草、中华羊茅和野大麦的萌发进行了研究,旨在探讨不同酸碱条件下内生真菌对禾草种子萌发的影响。结果表明,弱酸至强碱胁迫(pH为6~11)下,内生真菌显著提高醉马草种子发芽势;酸胁迫(pH为4~5)下,显著提高种子发芽率(P<0.05);中性至强碱胁迫(pH为7~11)下,显著提高种子的胚芽长及胚根长(P<0.05);酸性至中性条件(pH为4~7)下,显著提高幼苗干重;强酸(pH=4)及强碱(pH=11)胁迫下,E+异状发芽率显著低于E- (P<0.05)。弱酸至碱胁迫(pH为6~10)下,内生真菌显著提高中华羊茅种子发芽势(P<0.05);强酸(pH=4)及碱胁迫(pH为8~11)下,显著提高种子发芽率(P<0.05);pH为4~11,显著促进中华羊茅胚芽生长(P<0.05); pH=10时对胚根的增益作用显著(P<0.05);酸胁迫(pH为4~6)下,显著提高幼苗干重;强碱胁迫(pH=11)下,异状发芽率显著增加(P<0.05)。pH为4~11,内生真菌显著提高野大麦种子发芽势(P<0.05);碱胁迫(pH为9~11)下,显著促进种子胚芽生长(P<0.05);碱胁迫(pH为8~11)下,显著提高胚根长(P<0.05);pH为4~11,显著提高野大麦幼苗干重(P<0.05);强酸胁迫(pH=4)下,E+异状发芽率显著低于E- (P<0.05)。相对于胚芽,胚根对酸碱条件变化更敏感。综合考虑,最适萌发pH条件分别为:醉马草pH为6~9;中华羊茅pH为6~7;野大麦pH为7~9。     

内生真菌对禾草类植物抗旱性的影响

综述了国内外近年来关于内生真菌Neotyphodium对禾草类植物抗旱性方面的研究成果。结果表明:与不带菌禾草相比,带菌禾草的抗逆性强、产量高,特别是内生真菌的侵染可增加宿主植物的抗旱性。据报道,内生真菌主要是通过促进植株根系发育、叶片生长、气孔开闭、渗透调节、抗氧化保护系统等来提高禾草类植物的抗干旱胁迫能力。但也有学者认为并非所有内生真菌对宿主禾草的抗旱性都有增益作用,内生真菌与禾草的共生关系还很大程度上决定于宿主、内生真菌基因型和生境的相互关系。在未来的研究中应以内生真菌-禾草共生体的抗旱机理、生物学特性和群体特征为重点;此外利用真菌-禾草共生体的抗旱特性开展优良牧草草坪草选育,发挥内生真菌在天然草地中的生态作用也是重要的研究方向。