禾草Epichloe内生真菌功能的研究进展及在植物育种中的潜力

内生真菌(Epichloe)常与早熟禾亚科(Pooideae)冷季型禾草形成一类较为特殊的禾草-内生真菌互惠共生体。近年来,国内外学者对Epichloe内生真菌提高宿主的抗逆机理及其对生态系统功能的影响做了一系列研究。大量研究证实内生真菌可以促进禾草宿主的生长并提高其抗逆性。本研究回顾了Epichloe内生真菌提高宿主对非生物胁迫和生物胁迫抗性的生物学功能、Epichloe内生真菌影响植物群落、土壤养分和土壤微生物多样性的生态学功能及利用内生真菌进行禾草育种的潜力,最后对Epichloe内生真菌的功能进行了展望,以期为研究和利用内生真菌改善禾草的生长及种质创新提供理论依据。     

AM真菌对植物防御性蛋白的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类普遍的内生菌根真菌,能够与大多数陆生植物的根系形成共生菌根。大量的研究表明,AM真菌能够通过诱导植物体产生一些防御性蛋白,并且提高植物叶片及根系的抗氧化酶活力来增强植物的抗逆性、抗病性,与此同时也能促进植株生长,调节菌根根际土壤的理化环境和营养环境。为了系统了解AM真菌在农业生产上提高植物抗病性、抗逆性和促进植物生长发育的机制,本文归纳了近年来国内外关于AM真菌与植物共生能够促使植物产生防御性蛋白[如可溶性蛋白、病程相关蛋白（Pathogenesis related protein,PR-蛋白）]的机理及其提高防御酶活性等的最新研究进展,并分别概述了在生物胁迫、非生物胁迫和自然生长三种环境下,植物体的相关防御性蛋白和防御性酶活力受AM真菌的影响状况。最后指出AM真菌-根系共生蛋白在农业生产应用中的发展前景并对其进行了展望。     

共生真菌对豆科植物吸收微量元素的影响及相关机制

为了更好理解农业生产中土壤有效微量元素匮乏或比例不平衡问题,本文介绍了植物-有益真菌之间的相互作用,尤其是豆科植物与内生真菌和菌根真菌之间的联系。植物-有益真菌共生能够不同程度地促进宿主吸收水分及土壤微量元素,提高植物生长及产量。本文总结了共生真菌调节的植物从土壤环境吸收微量元素的促进机制,并把机制总结为三个方面：（1）共生体系分泌的酸性化合物可以溶解土壤中难溶性矿物质,使土壤中微量元素有效性提高;（2）共生真菌产生的次级代谢产物提高宿主根部对微量元素的吸收和转运速率;（3）共生真菌定殖可以诱导宿主微量元素吸收和转运相关基因的表达。最后,文章对该领域存在的问题进行讨论,并展望了共生真菌在农业上的应用潜力。     

AM真菌对植物防御性蛋白的影响:研究进展

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类普遍的内生菌根真菌,能够与大多数陆生植物的根系形成共生菌根。为了系统了解AM真菌在农业生产上提高植物抗病性、抗逆性和促进植物生长发育的机制,本研究归纳了近年来国内外关于AM真菌与植物共生能够促使植物产生防御性蛋白[如可溶性蛋白、病程相关蛋白(Pathogenesis related protein,PR-蛋白)]的机理及其提高防御酶活性等的最新研究进展,并分别概述了在生物胁迫、非生物胁迫和自然生长3种环境下,植物体的相关防御性蛋白和防御性酶活力受AM真菌的影响状况。最后指出AM真菌-根系共生蛋白在农业生产应用中的发展前景并对其进行了展望。     

丛枝菌根真菌对植物氮素吸收作用的研究进展

氮素是植物生长发育的必需元素,同时也是植物体内众多化合物的重要组成元素,对植物生长发育有着重要的意义。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizas fungi, AMF)可以与80%的陆生维管植物形成互利的丛枝菌根共生结构,丛枝菌根真菌一方面通过寄主植物获得碳源,另一方面根外菌丝的存在增加了氮素的吸收范围,有效增强了土壤—丛枝菌根—植物三者之间氮素的交流,提高了植物对外界胁迫的适应能力,并且促进了生态系统中的氮循环。因此,以丛枝菌根共生体作为传输媒介,探索其在整个共生系统间氮素的吸收、转运及代谢机制成为生态学以及农业生产中的热点。本文从菌丝氮代谢、氮素的吸收形态以及共生体对氮素转运、交换三个方面,对丛枝菌根共生体氮素吸收循环机制的研究进展进行了一个系统的阐述,揭示了丛枝菌根氮素的利用特点及其在氮素循环中的重要作用,并提出了关于丛枝菌根共生体氮循环中的一些需要深入研究的科学问题。     

沙棘内生菌的分离与初步鉴定

植物内生菌广泛存在于各种植物中,在与宿主的协同进化过程中形成了两者的互惠共生关系。通过对采集的野生沙棘健康的根、茎、叶进行组织分离共计获得内生真菌327株,分别归属于链格孢属、青霉属、根霉属、芽枝霉属、毛壳菌属、曲霉菌属、盘多毛孢属、向基孢属、枝顶孢属、头孢霉属等10个真菌属,内生菌表现出丰富生物多样性。从组织分离以及对内生真菌初步鉴定的结果看一些物种还具有组织专化性。     

植物内生真菌在农业中的应用之研究进展

植物内生真菌是一种新的微生物资源,在农业中具有很大的应用潜力。对内生真菌在促进植物生长、病害防治、虫害防治、线虫防治和作物抗非生物胁迫上的应用等五个方面进行了综述,并对内生真菌在农业中的应用前景和需要开展的工作进行了展望。     

玉米内生菌及其内生菌剂开发研究进展

植物内生菌是生活在植物中而不引起疾病的一类微生物,在促进植物生长和保护植物免受胁迫上发挥着重要的作用。玉米作为世界上主要的粮食和饲料作物之一,面临诸多生物和非生物胁迫的影响。内生菌能够免受环境的压力直接作用于植物调节生长,挖掘玉米内生菌的功能是一种有效、可持续的生物防治策略。本研究以玉米为研究对象,综述了玉米内生菌的物种组成和核心菌群、生物学功能和作用机制,包括提高玉米作物产量、防治各种玉米病虫害和提高抗逆能力,以及其他植物内生菌在玉米上的功能研究进展,并且对内生菌剂在玉米生产上的潜力和挑战进行了初步分析,为玉米产业可持续发展提供助力。     

生物碱的生理生态功能及影响其形成的因素

植物次生代谢产物是植物与环境之间长期相互作用的结果,生物碱作为药用价值极高的一类次生代谢产物,在植物的生长发育过程中扮演着重要角色。概述了生物碱在调节植物生长、应对环境胁迫、防御病虫害等方面的主要生理生态功能;同时总结了影响植物中生物碱形成的生态因素和遗传因素;并深入探讨了生物碱与环境的内在联系。为进一步认识生物碱与生物和非生物环境的相互关系,生产高产优质中药材提供思路。     

植物与微生物互作的研究进展

植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物-微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌（包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌）对植物生长发育的影响等进行了综述,并就其将来的研究方向做了展望。     

昭苏草原潜在生态草种营养成分比较研究

旨在通过对新疆昭苏草原5种潜在生态草种（百里香、黄花苜蓿、针茅、羊茅、苔草）进行营养成分分析,从营养学角度评估5种草种,以期为新疆地区生态建设及合理利用这些兼具生态效益和饲用价值的草种提供数据参考。试验共采集昭苏地区5—10月份刈割的360份样品,采用常规分析方法对其粗蛋白、粗脂肪、干物质、钙、磷5种营养成分含量进行分析测定。5—8月份各草种之间的营养成分存在差异（P＜0.01或P＜0.05）。其中,黄花苜蓿的营养价值高于其他4种草种（P＜0.01或P＜0.05）。但9、10月份各草种间5种营养成分含量差异均不显著(P＞0.05)。对各草种不同生长期营养成分含量分析测定结果表明：除黄花苜蓿中粗蛋白在5、6月份没有显著差异外(P＞0.05),其他各草种5月份的粗蛋白水平均显著高于其他月份(P＜0.01)。黄花苜蓿可作为治理新疆沙化且兼具生态效益和饲用价值的首选草种,同时也是未来新疆牧民饲喂家畜的优质饲草料。     

VA 菌根与植物水分代谢的关系

大量研究表明，VA菌根能够改善水分运输，抵抗水分胁迫，提高抗旱性能。综述了VA菌根在正常水分状况下促进寄主植物对水分的吸收，在水分胁迫条件下VA菌根有利于寄主植物生长、改善水分代谢、影响调节物质和提高苗木成活率。VA菌根改善植物水分答谢的可能机制：1菌根扩大了寄主根系的吸收面积；2刺激内源激素进行调节；3增强寄主对矿质营养的吸收；4菌根菌丝形成的特殊水分运输通道;5菌根菌丝的直接吸收作用和菌根间接调节生理作用的双重机制。     

Water stress and warming impact nutrient use efficiency of Mombasa grass (Megathyrsus maximus) in tropical conditions

Temperature and other abiotic factors, such water and nutrient availability, play an important role for plants in response to the changing environments. At this regard, both warming and drought might affect the nutrient use efficiency (NUE) and growth of Megathyrsus maximus a C4 forage grass of high interest for cattle feeding. However, the nutrient requirements of this species under climate change are unknown. Therefore, we aimed to evaluate the individual and combined effects of two levels of temperature: ambient and elevated temperature (2°C above ambient temperature), and two levels of soil water availability: irrigated plants and non‐irrigated plants on accumulation of leaf nutrients, NUE and biomass production of M. maximus. Temperature control was performed by a temperature free‐air‐controlled enhancement (T‐FACE) system under field conditions. In general, we observed that warming under well‐irrigated conditions increased the leaf accumulation of most nutrients, improving the NUE of N, P, K, Ca, Mg, Cu, Mn and Zn. Plant growth was also enhanced under warming effects, with higher leaf dry mass accumulation and root development. Meanwhile, drought decreased NUE of K, Ca, B and leaf dry biomass, while root growth was stimulated. The combined effects of warming and drought on nutrient accumulation, NUE and plant growth tended to be greater than the individual effects expected from a single factor; thus, warming mitigated the negative impacts of individual drought. In summary, our findings suggest that warming and drought, both as individual and combined factors, will change the nutrient requirements of M. maximus in tropical ecosystems.     

Role of the maternal effect phenomena in improving water stress tolerance in narrow‐leafed lupine (Lupinus angustifolius)

This paper describes experiments concerning improvement of drought tolerance in narrow‐leafed lupine (Lupinus angustifolius L.) by maternal effects. The first step involved harvesting seeds from plants exposed and not exposed to drought during flowering and seed ripening. The next‐generation plants grown from these seeds were exposed to drought and the effects of this stress on their physiological processes were examined. To find out whether drought applied to parent plants may affect tolerance to this stress in progeny plants such features as plant growth, tissue water content, abscisic acid concentration and yield‐related parameters were assessed. The study revealed that the progeny plants grown from the seeds of drought‐treated plants were more tolerant to this stress than the plants grown from the seeds harvested from optimally watered maternal plants. Drought tolerance was manifested by a reduced concentration of abscisic acid, increased plant height and maintaining high leaf water content. Most importantly, these plants produced significantly higher yield when exposed to drought than the plants grown from the seeds harvested from optimally watered plants.     

内生菌与药用植物的关系及对次生代谢产物的影响

内生菌与其宿主药用植物在长期协同进化过程中形成了互惠共生关系。在介绍内生菌与药用植物有效成分积累的关系及内生菌对药用植物次生代谢产物影响机制的基础上,探讨了内生菌对药用植物生长、抗逆性、道地性的影响,提出了当前药用植物内生菌研究中存在的问题与对策。     

小麦白粉菌寄主范围研究初报

人工接种及田间调查的结果表明，采自河南和陕西的小麦白粉菌系能正常地侵染７属２３种禾本科植物。其中有６属１１种禾草为国内首次报道的该菌寄主。连同前人的研究，目前发现的我国小麦白偻菌寄主植物已达１０属３１种。从小麦属各植物材料对小麦白粉菌的感染情况，进一步支持了小麦属的现代分类理论。     

<Emphasis Type="Italic">Epichloë</Emphasis> endophyte and plant genotype determine seed production through self-pollination in tall fescue

Fitness in tall fescue could be determined as the relative seed production by overcoming self-incompatibility barriers. This study was an attempt to investigate the effects of plant genotype and symbiotic fungal endophyte on seed production and associated traits in tall fescue. Fifteen clones of tall fescue free from endophyte and two clones with both endophyte-infected (E+) and non-infected (E?) counterparts were evaluated under two pollination systems of natural open-pollination and obligate self-pollination. Although seed yield was depressed by self-pollination in all E? genotypes, some genotypes exhibited reasonable selfing ratio. However, endophyte infection was much more effective to increase selfing ratio and seed yield through self-pollination particularly in the genotype 75B. Endophyte infection almost removed self-incompatibilty in the host plants and on average resulted in 3.0 times more number of seeds per self-pollinated seedheads than the non-counterpart E? tall fescue genotypes. Although it may need more elaborated studies, incorporating Epichloë fungal endophyte in plant genotypes not only may make the inbreeding in tall fescue possible but also may improve forage yield and seed production, simultaneously.     

转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号, 经PCR、Southern杂交和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性, 各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似, 在2~11 U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y= –3.7738x+57.083, r=0.989^**)。在NaCl和PEG胁迫下, 转基因植株生长正常, 株高比对照提高0.41~1.00 cm, 单株重量比对照增加10%~35%, 说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。     

转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗旱耐盐性

通过根癌农杆菌介导法将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入马铃薯栽培品种甘农薯2号, 经PCR、Southern杂交和Northern杂交证明BADH基因已整合到马铃薯基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定表明对照植株没有BADH酶活性, 各转化株系在胁迫前后BADH酶活性近似, 在2~11 U之间。BADH酶活性与叶片的相对电导率呈一定的负相关(y= –3.7738x+57.083, r=0.989^**)。在NaCl和PEG胁迫下, 转基因植株生长正常, 株高比对照提高0.41~1.00 cm, 单株重量比对照增加10%~35%, 说明外源BADH基因的导入提高了马铃薯植株对干旱和盐碱的抗性。