AM菌根真菌对非生物逆境的响应及其机制

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）广泛存在于农业生态系统中,是土壤中重要的微生物成员之一,能与宿主形成共生体,对植物具有多种有益效应。AM真菌共生体可改善土壤理化性状,改善根围微生物区系,促进植物水分和养分吸收利用,提高植物抗氧化保护酶（SOD,POD,CAT,PPO,PAL）活性和抗氧化剂（谷胱甘肽和抗坏血酸）含量,增加渗透调节物质的含量,减少超氧自由基的产生,诱导信号物质和次生代谢物质产生,诱导植物防卫基因表达,从而促进植物对非生物逆境的抗性,降低逆境胁迫对植物造成的伤害。通过总结近年来国内外有关AM真菌提高宿主植物对干旱、盐、温度、重金属等非生物逆境抗性的研究进展,阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制,同时讨论了AM真菌在植物抗生物逆境领域的前景。     

AM真菌与昆虫互作研究新进展

丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌广泛存在于农业生态系统中，可提高作物对害虫、病害等生物逆境的抗性。昆虫是生态系统的重要组成部分，AM真菌与昆虫均依赖植物，获取生长所需的养分与食物，二者亦可相互影响。本文归纳了2015年以来AM真菌与昆虫互作研究的新进展，研究发现AM真菌可促进植物生长、提高植物整体抗虫性，亦可通过调控植物挥发性物质、植物体内化学物的变化、相关防御基因表达增强植物对昆虫的防御能力，还能促进其他化合物的合成从而有利于昆虫的生长、发育和繁殖；同时昆虫采食植物影响植物体内养分的分配，从而减少AM真菌侵染率、丛枝和泡囊数量以及影响AM真菌正常的功能。本文还对AM真菌与昆虫互作领域的研究进行了展望，对今后研究提出了建议。     

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。     

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。     

不同磷水平下幼套球囊霉与禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

通过盆栽试验探究了4个磷（P）水平（0、10 mg·kg^-1、20 mg·kg^-1、30 mg·kg^-1）下,丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus,AMF）幼套球囊霉（Claroideoglomus etunicatum）与禾草内生真菌（Epichloё）对多年生黑麦草（Lolium perenne）生长、养分吸收、光合特性和磷酸酶活性的影响。供试多年生黑麦草植株分别由含有禾草内生真菌（E⁺）和不含禾草内生真菌（E^-）的种子建植获得。结果表明：AMF对植物生长的促生效应可通过适量P添加得到加强;内生真菌增加了黑麦草的生物量和养分含量,并与AMF间存在交互效应,抑制其侵染,侵染率降低15.85%~20.03%;二者共同作用（AMF⁺E⁺）的地上生物量较AMF^-E⁺降低1.45%~17.74%,P₀和P₁₀（10 mg·kg^-1）水平下高于AMF⁺E^-处理,P₂₀（20 mg·kg^-1）和P₃₀（30 mg·kg^-1）相反。对全P含量的影响与对生物量的影响趋势基本一致。AMF⁺E⁺处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度高于或介于AMF^-E⁺和AMF⁺E^-之间,磷酸酶活性低于或介于AMF^-E⁺和AMF⁺E^-之间。说明较适P水平加强了微生物效应,利于植物生长。     

超氧化物歧化酶模拟物对氧化应激IPEC-J2细胞抗氧化性能的影响

试验旨在探究在H₂O₂诱导的氧化应激状态下，超氧化物歧化酶模拟物（SODm）对仔猪空肠上皮细胞系（IPEC-J2）的保护作用。利用MTT法筛选出构建氧化应激模型H₂O₂的适宜浓度；将IPEC-J2细胞分别用0、0.05、0.5、5、50、500、2 000 U/mL SODm进行培养，利用MTT法分别在2、4、8、12 h时测定各组细胞存活率，筛选出SODm作用的适宜浓度和时间；根据构建的氧化应激模型和SODm适宜浓度和时间，将IPEC-J2细胞随机分为空白组、模型组、SODm处理组（SODm_0.5、SODm₅、SODm₅₀）和超氧化物歧化酶（SOD）处理组（SOD_0.5、SOD₅、SOD₅₀），分别测定各组细胞存活率、活性氧（ROS）含量及细胞内SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性及丙二醛（MDA）含量和总抗氧化能力（T-AOC）。结果表明：①H₂O₂构建细胞氧化应激模型的适宜浓度是1.0 mmol/mL。②当不同浓度SODm分别作用4、8、12 h时，0.5~50 U/mL SODm组细胞存活率显著高于空白组（P<0.05）；且8 h时存活率最高，在12 h时处于下降趋势。③除空白组外，SODm₅和SOD₅预处理的IPEC-J2存活率显著高于其他组（P<0.05）；且SODm和SOD组中细胞ROS含量显著低于模型组（P<0.05）；模型组与空白组相比，均显著降低了SOD、GSH-Px活性和T-AOC水平，提高了MDA含量（P<0.05）；与模型组相比，所有SODm和SOD处理组均显著提高了SOD、GSH-Px活性和T-AOC水平，降低了MDA含量（P<0.05），同时SODm₅₀组T-AOC水平显著低于SOD₅₀组（P<0.05）。综上，SODm对H₂O₂诱导氧化损伤状态下IPEC-J2具有保护作用。     

丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae, AM)真菌是陆地生态系统中重要的微生物,能够与自然界中绝大部分陆生植物形成互惠共生体,为宿主植物带来多种正向效应,包括提高植物抗逆性,尤其是在协助植物抵抗病菌的入侵方面。本文基于Web of Science数据库及CNKI中国学术总库,总结归纳了近年来AM真菌影响植物病害新进展及AM真菌与其他微生物以及环境条件等多因素协同作用提高植物抗病性的研究,分析了AM真菌影响植物病害的机理,包括提高寄主植物营养状况、激活根系周围养分、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。并就AM真菌群落的抗病功能、AM真菌在生态系统中的影响以及多因素复合下影响植物病害的研究做了展望。     

丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是陆地生态系统中重要的微生物,能够与自然界中绝大部分陆生植物形成互惠共生体,为宿主植物带来多种正向效应,包括提高植物抗逆性,尤其是在协助植物抵抗病菌的入侵方面.本文基于Web of Science数据库及CNKI中国学术总库,总结归纳了近年来AM真菌影响植物病害新进展及AM真菌与其他微生物以及环境条件等多因素协同作用提高植物抗病性的研究,分析了AM真菌影响植物病害的机理,包括提高寄主植物营养状况、激活根系周围养分、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.并就AM真菌群落的抗病功能、AM真菌在生态系统中的影响以及多因素复合下影响植物病害的研究做了展望.     

AM真菌分子生物学研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizas,AM)真菌属球囊菌门(Glomeromycota),可以与超过80%的陆生植物形成AM共生体,在植物生长、抗逆、群落稳定性及生态系统稳定性均有重要作用。分子生物学技术和方法普遍应用于AM真菌研究,促进了AM真菌生物学、生态学研究的迅速发展。本文综述了应用RT-PCR、巢式PCR、qPCR技术和cDNAAFLP等分子生物学技术,在AM真菌-植物共生机理、AM真菌快速检测、分类鉴定及群落多样性等方面取得的进展,归纳了利用高通量测序技术、RT-PCR、q-PCR和mRNA等技术,在AM真菌对植物养分吸收、植物抗逆蛋白及转运蛋白基因表达调控的分子机理方面取得的进展,并对未来利用分子生物学技术研究植物-AM真菌互作机理进行了展望。     

6种能源草的丛枝菌根侵染状况初步调查

共生是植物适应环境的一种重要策略,丛枝菌根真菌作为一类古老的土壤微生物,能与陆地上大多数的维管植物形成专性共生体系,在影响植物生长发育、养分吸收和生态适应性等方面起到了关键作用。对栽培于中国农业大学涿州试验站的6种能源草（8个品种）进行菌根侵染状况和孢子群落的初步调查,结果表明：所有能源草类型均能被AM真菌侵染并形成丛枝、泡囊、菌丝等典型结构,侵染水平为4.3%~25.2%,其中虉草（Phalaris arundinacea）侵染率最高,芒草（Miscanthus sinensis）最低。每20 g根际土中有18.7~48.0个孢子,菌丝密度在1.8~4.2 m·g^-1之间。经过对根外孢子的形态学鉴定,发现与调查的能源草共生的AM真菌优势种类为Funneliformis mosseae和Claroideoglomus etunicatum。这表明丛枝菌根真菌能与本研究中的能源草建立良好的共生关系,为能源草的生态适应性研究提供了新的思路。     

AM真菌提高植物抗逆性的机制

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是自然界中最广泛的植物共生真菌,可以提高宿主对生物和非生物逆境的抗性。AM真菌能通过改善养分吸收、增加渗透调节物质的积累,提高抗氧化酶类活性、强化渗透调节作用并维持植物内源激素平衡,增加生长素的合成,调节碳氮代谢,刺激胁迫诱导基因表达,增强植物根系及菌丝本身对重金属元素的固持作用等提高植物对非生物逆境(如干旱、高低温、重金属、盐碱)的抗性;并能通过构建菌丝网络,形成对根部入侵病原真菌的机械屏障,增强抗病性相关酶活性,合成与抗病性相关的次生代谢产物,增强抗病、虫相关基因的表达,菌丝传递抗虫防御信号,能提高邻近植株的抗虫性,增强植物的抗病虫能力。本文归纳了近几年来国内外有关AM真菌影响植物抗逆性及其作用机理的研究进展,并对AM真菌在促进植物抗逆性方面的研究作了展望。     

温室条件下AM真菌和禾草内生真菌对根腐离蠕孢侵染黑麦草的影响

在温室盆栽条件下,以侵染禾草内生真菌(E+)和未侵染禾草内生真菌(E-)的黑麦草种子为材料,设立接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌根内球囊霉(AM)和不接AM真菌的对照(NM)处理,并在上述处理下植物生长6周后,在植物根部(B+根)和叶片(B+叶)接种病原菌根腐离蠕孢,以不接种病原菌(B-)的处理作为对照,病原菌接种2周后,通过测定菌根侵染率、发病率、叶绿素含量、光合指标、P含量、SOD活性以及MDA和H₂O₂浓度的变化,研究AM真菌和禾草内生真菌互作对病原菌侵染后黑麦草生长和生理生化指标的影响。结果表明:叶片接种病原菌的黑麦草发病率为2.50%~31.25%。AM真菌和禾草内生真菌的存在均可在一定程度上降低发病率,促进P吸收和光合作用的进行,增加生物量的积累。与NME-对照相比,侵染禾草内生真菌和接种AM真菌的处理降低了叶部接种病原菌的黑麦草发病率,降幅为32.00%~92.00%。叶片和根部接病原菌的黑麦草,AM真菌和禾草内生真菌共同作用时,植物净光合速率、气孔导度、叶绿素含量、总P含量和SOD酶活性分别提高132.25%和132.17%、56.00%和134.48%、37.69%和40.77%、41.51%和38.17%、95.65%和11.72%(P<0.05),MDA和H₂O₂浓度分别降低31.36%和24.45%以及58.62%和22.22%(P<0.05)。这些研究结果表明,AM真菌和禾草内生真菌能促进植物生长,提高植物抗病性,且二者共存时,效果最好。     

模拟放牧采食对典型草原土壤中AM真菌分解枯落物的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)在陆地生态系统中分布广泛，不仅可以促进宿主植物生长发育，还会参与枯落物的降解，间接影响土壤碳库。本研究使用典型草原优势种羊草(Leymus chinensis)做枯落物，通过适宜孔径尼龙网分离AMF根外菌丝与土壤中其他微生物，探究植物功能群和刈割处理对AMF参与枯落物分解的影响。结果表明AMF通过提升土壤中β-葡糖苷酶和多酚氧化酶的活性加速对枯落物的降解。植物功能群的改变会影响枯落物分解，其中杂类草处理中枯落物分解率较高(2016年：31.72%;2017年：31.02%),C₄禾草处理中的最低(2016年：23.22%;2017年：27.10%);但并不会改变AMF对枯落物的分解作用。刈割在短时间内对枯落物的分解无显著影响。本研究发现AMF促进了枯落物分解，植物群落组成的改变也会显著影响枯落物的分解。     

黑麦草杂交F2代光合及水分利用效率研究

在晴朗无云天气下,利用C-340df便携式光合测定仪分别于分蘖期、拔节期和初花期对4个黑麦草品种(百盛Lolium perenne L.cv.Bison,邦德Lolium multiflorum L.cv.Abundant,多福L.perenne cv.Tove,卓越L.perenne cv.Eminent)及其杂交F₂代的光合蒸腾速率、生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度、叶温)和生理因子(胞间二氧化碳浓度、气孔导度)进行测定,并同期测定叶片相对含水量,旨在从F₂代中筛选出高光合、高水分利用率株系,并探讨影响黑麦草光合及水分利用效率的主要生理生态因子。结果表明:121个F₂代株系中,F₂-2(百盛×多福)的净光合速率最高、蒸腾效率最低(P<0.05),为F₂代中高光合、高水分利用率的最优株系;F₂-2(百盛×多福)相关性分析结果表明,蒸腾作用显著影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率(P<0.05),气孔导度是影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率的主要生理因子,可作为筛选高光合作物的生理指标。     

AM真菌提高宿主植物耐受重金属胁迫的生理机制

本文围绕重金属胁迫条件下丛枝菌根（AM）真菌的生理生态响应特征,从生理和分子水平上综述AM真菌对重金属离子吸收和控制的机理：1）AM真菌菌丝的吸附作用减缓重金属向植物地上部分的迁移,从而达到保护植物免受重金属毒害的目的;2）AM真菌的菌丝体分泌物与重金属之间的螯合作用;3）AM真菌促进宿主植物对矿质营养元素的吸收;4）调节重金属在宿主植物地上部分和地下部分的分布;5）AM真菌调节宿主植物体内抗氧化酶的活性和内源激素的水平;6）AM真菌调节参与吸收和转运重金属离子的基因的表达。综上所述,本文提出在广泛调查、筛选超累积菌根植物的基础上,不断探索植物－微生物－菌根复合体的修复机制,并结合基因工程技术,以促进重金属污染土壤的生物修复。     

短期增温对青藏高原高寒草甸不同植物根际丛枝菌根真菌的影响

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌是土壤生态系统中一类重要的微生物类群,其对气候变暖的响应依赖于宿主植物的不同特性。本研究在青藏高原开展了原位模拟增温试验,以形态鉴定方法,探究了15种植物根际AM真菌的孢子组成对模拟增温的响应。结果表明：AM真菌孢子的物种丰富度及群落组成均不受模拟增温的影响,但孢子密度在模拟增温后显著减少;AM真菌的孢子组成在不同植物物种间没有显著差异,但在不同植物科之间差异显著。综上所述,模拟增温主要降低了植物根际AM真菌的孢子密度,还可能通过影响植物的群落组成间接影响AM真菌的孢子群落结构。     

AM真菌与植物种内竞争的互作效应

丛植菌根（AM）真菌和种内竞争均是影响植物种群结构和功能的重要因素,深入研究AM真菌和种内竞争的交互作用,对揭示植物生长规律、生殖动态以及维持种群的稳定性具有深远的意义。基于此,围绕植物种群的种内竞争关系,分别从植物同龄种群和异龄种群2个角度出发,论述了AM真菌在植物幼苗之间、植物成株之间、幼苗与成株之间的竞争过程中发挥的生态学功能,提出AM真菌是调节植物种内竞争的重要机制。反之,地上宿主植物的种内竞争也对地下AM真菌的侵染率和AM真菌的群落结构产生显著影响,二者之间的关系是相互作用、彼此依存的。     

生物炭、磷及AMF对Cd胁迫下柳枝稷生长及土壤性质的影响

为探讨添加磷、生物炭和接种丛枝菌根真菌对柳枝稷镉（Cd）耐性的作用，采用盆栽法研究土壤Cd浓度为20 mg·kg^-1时，不同处理［对照（CK）、4.5%生物炭（biochar，B）、60 mg·kg^-1磷（phosphorus，P₆₀）、4.5%生物炭+60 mg·kg^-1磷（B+P₆₀）］结合丛枝菌根真菌（AMF）对柳枝稷生长状况、矿质离子（P、Se）和Cd含量、土壤pH值、速效磷和酸性磷酸酶活性及土壤不同形态Cd含量的影响。结果表明：磷添加可显著提高柳枝稷根系侵染率，P₆₀处理下根系侵染率达到了56.9%。与CK相比，B、P₆₀、B+P₆₀处理对柳枝稷植株高度、叶片SPAD值、生物量无显著影响，各处理结合AMF的植株高度、叶片SPAD值、生物量均显著升高，但接菌后各处理间差异不显著。除了P₆₀处理下地上部Se和Cd含量及B+P₆₀处理下地上部Cd含量高于CK外， B、P₆₀、B+P₆₀处理下P、Se、Cd与CK无显著差异；接种AMF后CK和B处理下地上部Se和Cd含量均高于未接菌处理，且B+AM处理地上部Cd含量显著高于其他处理；但接菌后P₆₀处理地上部Se和Cd含量均低于未接菌处理。此外，无论是否接种AMF，B和B+P₆₀处理根系Cd含量均显著高于CK和P₆₀，土壤速效磷含量高于CK，土壤酸性提取态Cd含量低于CK和P₆₀。接种AMF后CK、B和B+P₆₀处理的土壤残渣态Cd含量高于CK和对应未接菌处理，但接菌P₆₀处理的土壤残渣态Cd含量低于未接菌处理。由此可见，B或B+P₆₀处理提高了根系Cd和土壤速效磷含量，降低了土壤酸性提取态Cd含量；二者结合AMF提高了柳枝稷生物量和地上部Se和Cd含量及土壤残渣态Cd含量。因此，AMF结合生物炭或生物炭/磷添加提高了柳枝稷生物量、Cd吸收量，降低了土壤中重金属的生物活性，可以在重度Cd污染土壤中应用。