A putative Ca2+ and calmodulin-dependent protein kinase required for bacterial and fungal symbioses

Legumes can enter into symbiotic relationships with both nitrogen-fixing bacteria (rhizobia) and mycorrhizal fungi. Nodulation by rhizobia results from a signal transduction pathway induced in legume roots by rhizobial Nod factors. DMI3, a Medicago truncatula gene that acts immediately downstream of calcium spiking in this signaling pathway and is required for both nodulation and mycorrhizal infection, has high sequence similarity to genes encoding calcium and calmodulin-dependent protein kinases (CCaMKs). This indicates that calcium spiking is likely an essential component of the signaling cascade leading to nodule development and mycorrhizal infection, and sheds light on the biological role of plant CCaMKs.     

菌根真菌与植物根际微生物互作关系研究

菌根真菌是自然生态系统中最重要的功能群之一,深入研究和揭示它与植物根际微生物间的互作关系,对进一步利用和调控根围微生物的相互作用,促进植物生长,维持农林生态系统的稳定具有重要意义。菌根真菌与某些根际有益微生物(如MHB、PGPR)具有协同促生关系。这些有益微生物可通过改变根际土壤微环境、提高根系对菌根真菌侵染的感受性等为菌根菌在根部的定殖创造有利条件;而菌根真菌则可通过改变根际土壤pH值、根际营养等方面影响根际微生物的群落结构。菌根真菌与土壤微生物通过相互促进或抑制,对宿主植物产生影响。目前,国内外关于菌根真菌与根际微生物互作中二者相互识别、协同作用的机理研究还处于探索阶段。快速发展的分子生物学技术为研究菌根围微生态区系提供了新的途径,将有助于科学有效地研究菌根围微生物之间的互作机制。     

Accuracy comparison of dry matter intake prediction models evaluated by a feeding trial of lactating dairy cows fed two total mixed rations with different forage source

Dry matter intake(DMI) prediction models of NRC(2001),Fox et al.(2004) and Fuentes-Pila et al.(2003) were targeted in the present study,and the objective was to evaluate their prediction accuracy with feeding trial data of 32 lactating Holstein cows fed two total mixed rations with different forage source.Thirty-two cows were randomly assigned to one of two total mixed ration groups:a ration containing a mixed forage(MF) of 3.7%Chinese wildrye,28.4%alfalfa hay and 26.5%corn silage diet and another ration containing 33.8%corn stover(CS) as unique forage source.The actual DMI was greater in MF group than in CS group(P=0.064).The NRC model to predict DMI resulted in the lowest root mean square prediction error for both MF and CS groups(1.09 kg d~(-1) vs.1.28 kg d~(-1)) and the highest accuracy and precision based on concordance correlation coefficient for both MF and CS diet(0.89 vs.0.87).Except the NRC model,the other two models presented mean and linear biases in both MF and CS diets when prediction residuals were plotted against predicted DMI values(P0.001).The DMI variation in MF was caused by week of lactation(55.6%),milk yield(13.9%),milk fat percentage(7.1%) and dietary neutral detergent fiber(13.3%),while the variation in CS was caused by week of lactation(50.9%),live body weight(28.2%),milk yield(8.4%),milk fat percentage(5.2%) and dietary neutral detergent fibre(3.8%).In a brief,the NRC model to predict DMI is comparatively acceptable for lactating dairy cows fed two total mixed rations with different forage source.     

哀牢山亚热带次生林AM真菌的初步研究*

 哀牢山分布着目前我国面积最大、保存最完整的亚热带山地湿性常绿阔叶林。为摸清该地的丛枝菌根真菌群落结构和多样性现状，采用碱离解-锥虫兰染色法和湿筛法，对哀牢山亚热带次生林中丛枝菌根真菌的侵染率（colonization level）、孢子密度（Spore density）、物种丰富度（species richness）、频度（species frequency）及AMF的结构类型进行了研究。从5个样点不同植物的根围土壤中分离到了隶属于球囊霉属（Glomus）、巨孢囊霉属 （Gigaspora）、盾巨孢囊霉属（Scutellospora）和无梗囊霉属（Acaulospora）的8种AM真菌。该地AMF侵染率为23.0%～89.0%；孢子密度为每100 g土壤27～42个；物种丰富度为2～6；在受侵染的植物中，82%的植物的AMF结构类型为Arum型，而Paris型只占18%；球囊霉属（Glomus）和巨孢囊霉属（Gigaspora）的AM真菌是哀牢山亚热带次生林中出现频率较高的丛枝菌根真菌类群。     

丛枝菌根真菌侵染指标与植物促生效应相关性分析

为探讨不同丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)生长特性与功能(植物生长和养分吸收)的相关性。采用分室根箱装置,以玉米(Zea mays L.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为宿主植物,选取7种AMF:摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae、变形球囊霉Glomus versiforme、根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices、幼套近明球囊霉Claroideoglomus etunicatum、近明球囊霉C.claroideum、细凹无梗囊霉Acaulospora scrobiculata、黏屑多样孢囊霉Diversispora spurca,以不接种为对照进行温室盆栽试验,测定菌根侵染率、根外菌丝密度、植物地上部生物量、磷/锌吸收量、植物根系AMF gDNA丰度以及玉米根系ZmPht1;6的相对表达量。结果表明:接种F.mosseae、R.intraradices、G.versiforme、C.etunicatum的玉米和紫花苜蓿根系侵染率及根外菌丝密度较高,对植株生长和磷、锌吸收均表现为正效应;C.claroideum、A.scrobiculata、D.spurca根系侵染率和根外菌丝密度较低,C.claroideum对紫花苜蓿生长和磷吸收表现为促进效应,而对玉米表现出抑制效应,后两者对植株生长和磷、锌吸收无显著效应或抑制作用;AMF的生长指标(菌根侵染率和根外菌丝密度)与菌根生长效应以及磷、锌吸收效应之间均具有较高的正相关性,根系AMF总侵染率对玉米菌根生长效应、磷/锌吸收效应变异的解释量分别为79.0%,77.6%和74.1%;菌丝侵染率对紫花苜蓿菌根生长效应、磷/锌吸收效应变异的解释量分别为76.5%,72.6%和74.0%;此外,仅紫花苜蓿根系AMF gDNA丰度与根系总侵染率显著正相关,玉米根系ZmPht1;6基因的相对表达量与菌根磷吸收效应显著正相关。综上,AMF的侵染指标显著影响植物生长和养分吸收效应,AMF gDNA丰度可作为表示AMF生长的指标,但因植物而异,玉米根系ZmPht1;6的相对表达量在一定程度上可反映AMF吸磷能力。     

菌根化育苗对盐胁迫下加工番茄生长和生理特征的影响

为明确不同盐分浓度胁迫下,菌根化育苗对加工番茄全生育期的生长和生理特征的影响,采用盆栽试验,设置轻、中、重度盐渍化土壤,及菌根化育苗与非菌根化育苗,共6个处理组合,即非菌根化苗+轻度(T1)、菌根化苗+轻度(T2)、非菌根化苗+中度(T3)、菌根化苗+中度(T4)、非菌根化苗+重度(T5)、菌根化苗+重度(T6),研究不同处理在全生育期,菌根化育苗对盐胁迫下加工番茄植株生长及生理特征的影响。结果表明：盐胁迫造成加工番茄植株生长及干物质积累障碍,而菌根化育苗处理能缓解这种抑制作用。同时,菌根化育苗处理能够增加菌根侵染率和菌根依存度。与非菌根化育苗相比,菌根化育苗提高了番茄植株的N、P、K含量。整个生育期,T2处理植株体内N含量较T1处理提高5.2%~8.6%;T4处理较T3处理增加5.6%~8.8%;T6处理比T5处理提高5.2%~11.9%。在整个生育期,P含量变化表现为先升高后下降趋势,T2、T4和T6处理较T1、T3、T5提高了0.6%~24.8%。K含量在苗期至收获期,T2较T1处理最高增加了10.29 g·kg^-1,3种盐渍化土壤中,菌根化育苗处理与非菌根化育苗处理相比,地上和地下部K⁺/Na⁺增加11.1%~39.3%。不同盐渍化土壤中加工番茄产量及品质均表现为菌根化育苗处理高于非菌根化育苗处理,且随盐渍化程度的加深而下降。表明菌根化育苗能缓解盐胁迫对加工番茄株高、茎粗及干物质积累的抑制,并提高植株对养分的吸收,进而提高加工番茄产量及品质。这些结果既可为加工番茄耐盐育苗生产提供技术指导,又能为干旱区加工番茄可持续发展提供理论依据。     

Effects of feeding yeast(Saccharomyces cerevisiae), organic selenium and chromium mixed on growth performance and carcass traits of hair lambs

Yeasts and organic minerals are used in diets to improve health, productive performance and some carcass characteristics of ruminants and non-ruminants. Thirty-two lambs(Pelibuey×Katahdin; BW=(30.55±1.67) kg; n=8) were used in a 56-d feeding experiment to study the effects of different levels of live yeast(Saccharomyces cerevisiae; yeast), selenium(Se) and chromium(Cr) mixed(Se-Cr), and a mixture of yeast-Se-Cr on growth performance and carcass traits. Animals were stratified by body weight(BW) and randomly assigned to one of four treatments: 1) control group(0.0 g kg–1 yeast); 2) yeast(1.50 g kg–1 dry matter intake(DMI) d–1); 3) Se-Cr premix(1.5 mg kg–1 DMI d–1 for each mineral); and 4) yeast-Se-Cr mixture. There were no treatment effects on final BW; whereas lambs fed Se-Cr or yeast-Se-Cr had higher(P0.05) DMI than animals supplemented with only yeast. Average daily gain(ADG), gain:feed ratio, chop area, dorsal fat and carcass yield were similar(P0.05) among treatment groups. In conclusion, supplementation with yeast, Se-Cr mixed or yeast-Se-Cr did not improve ADG, final BW, back fat content and carcass yield of growing of Pelibuey×Katahdin lambs. Supplementation with Se-Cr and yeast-Se-Cr increased DMI, and approximately 250 g ADG animal–1 d–1 was produced with no negative effects on growth and health of the animals.     

黎蒴栲营养杯苗接种外生菌根菌的效应研究

对黎蒴栲进行接种植健宝菌根剂（外生菌根菌）试验,结果表明,菌根剂能有效提高黎蒴栲菌根侵染率,其中以每株苗开穴干施菌根剂10 mL接种效果最好,用1 L菌根剂加水2.5 kg加黄泥搅拌均匀后蘸根移苗的效果其次。一般生产中的黎蒴栲苗木虽也能天然感染菌根菌,但随机性和波动性较大,最大菌根侵染率为40.6%,最小只为2.0%,相差近20倍。     

赤松幼苗外生菌根的形态特征

通过对赤松幼苗外生菌根宏观和微观结构特征的观察,发现了24种外生菌根,并研究了外生菌根发生的模式、不同的外生菌根沿着海拔高度的变化趋势、幼苗年龄对菌根类型变化的影响等。结果表明,在低海拔地区的幼苗一般共生1、2种菌根菌;在高海拔地区则有2、3种菌根菌。共生3、4种菌根菌的幼苗随着海拔的增加而明显增加。我们发现菌根的类型和菌根出现的频率变化是一致的,它们都受到海拔高度的影响,而不是受幼苗年龄的影响;同时海拔高度还影响着同一株幼苗上的外生菌根类型的变化。在同一幼苗上的菌根多样性对于幼苗生长之初非常重要,土壤营养对幼苗的限制是随着幼苗年龄的增长而增大的。分析了菌根多样性产生的原因;由于菌根菌共享的根系数量减少,就会引发菌根之间发生激烈的竞争。这就导致了在同一根系里多种菌根共生现象的出现。     

菌根真菌与樱桃苗建立共生组织的培养基筛选

[目的]筛选适宜菌根真菌与樱桃苗建立共生组织的培养基,为提高樱桃组培苗移栽成活率提供参考依据.[方法]在培养基为DE、1/2DE、1/4DE及1/8DE的樱桃组培苗瓶中分别接种纯化菌根真菌,接种30、40、50和60 d后分别测定樱桃组培苗根系的侵染率、株高、叶片酶活性、根系分枝数及组培苗成活率,筛选出适宜菌根真菌与樱桃组培苗建立共生组织的培养基.[结果]培养基为DE和1/2DE的樱桃组培苗在接种菌根真菌30和50 d后全部死亡,培养基为1/4DE和1/8DE的樱桃组培苗在接种菌根真菌60 d后仍保持20.0%和70.0%的成活率.接种菌根真菌30 d后,培养基为1/4DE和1/8DE樱桃组培苗的根系侵染率、根系分枝数、株高及叶片过氧化物酶活性逐渐增加,在接种菌根真菌后60 d达最大值.[结论]在组培苗培养过程中接种菌剂使其根系菌根化,实际上是组培苗、菌根真菌和培养基间复杂的相互反应结果.1/8DE可作为较适宜菌根真菌与樱桃组培苗建立菌根共生组织的培养基.     

Rho蛋白家族在丛枝菌根真菌与植物共生关系建立中的功能分析

Rho家族蛋白是一类含有GTPase结构域的高度保守蛋白的总称,它是真核生物中Ras超家族主要成员之一。通过同源比对以及RACE等技术从丛枝菌根真菌（Rhizophagus irregularis）DAOM197198中分离到了3个Rho家族小G蛋白。通过与其他真菌Rho蛋白家族成员进行系统进化分析,结果表明,所分离到的RiCDC42,RiRac1,RiRho1属于高度保守的Rho蛋白家族成员;利用实时荧光定量PCR方法对这3个基因在前共生阶段和共生阶段的表达模式进行分析,结果发现RiRho1在萌发孢子中的表达量最高,而在共生时期表达下调,RiRac1和RiCDC42基因在共生时期的表达量比共生前期高。此外,本研究还利用酵母CDC42,Rho1温度敏感性突变株,稻瘟病菌ΔMgCDC42突变株以及HIGS技术对Rhizophagus irregularis Rho蛋白家族成员进行进一步研究。结果显示,RiRho1与RiCDC42基因能够互补酵母Rho1与CDC42温度敏感型表型;对RiCDC42与RiRac1进行HIGS时,Rhizophagus irregularis 丛枝发生明显的降解;RiCDC42基因能够互补稻瘟病菌ΔMgCDC42突变体部分表型,但不同的是互补菌株不产黑色素。由此推测Rho蛋白家族成员可能在丛枝菌根真菌共生关系建立的过程中具有重要的作用。     

三种丛枝菌根真菌对黄瓜幼苗生长的影响

为探索丛枝菌根(AM)真菌对培育黄瓜壮苗的潜力，通过盆钵试验方法研究了接种3种常见VA菌根真菌Gl.intraradice,Gl.mosseae和gl.vrsiforne对黄瓜幼苗生长的影响。结果表明，在3种供试菌种中，Gl.mosseae对黄瓜幼苗的生长表现出明显的促进作用，即成苗时接种处理根系的生物量比相应对照植株提高了12．5％，地上部生物量增加了21．42％。菌根对植株的促生作用与其改善植株的养分吸收能力有关，一方面3种菌根真菌都不同程度地提高了黄瓜幼苗根系从基质中吸收N和P的能力，其中又以Gl.mosseae的作用最大，与对照相比，接种Gl.mosseae处理的植株根系的含N量提高了11．69％，而含P量比对照增加了1．14倍。另一方面，供试菌根真菌对Mg、Cu和Zn的吸收上也表现出不同程度的促进作用。     

接种菌根真菌和氮添加处理对樟子松苗木根际微生态环境的影响

通过研究接种菌根真菌和N添加处理对植物根际土壤胞外酶及其计量特征,以及微生物养分限制的影响,从而探讨全球N沉降背景下菌根真菌对根际微生态环境的调控机制。以1年生樟子松的盆栽菌根苗（简称+M,混合接菌处理）和非菌根苗（简称-M,未接菌处理）为对象,设置4个N添加处理:不施N（0N,0 kg·hm^-2·a^-1）、低氮（LN,15 kg·hm^-2·a^-1）、中氮（MN,30 kg·hm^-2·a^-1）、高氮（HN,60 kg·hm^-2·a^-1）。对比分析接菌和N添加处理对樟子松苗木根际土壤速效养分和胞外酶活性及其计量特征的影响,探究菌根真菌对微生物养分限制调控规律。结果表明:1）不同接菌处理下,随N添加量增加,土壤中碱解N均呈增加的趋势。HN处理下,菌根苗根际土壤有效磷达到最大。2）LN、MN处理下,菌根苗根际土LAP、NAG和ALP酶活性均显著高于非菌根苗。3）MN、HN处理下,菌根苗根际土壤中微生物碳限制和磷限制较非菌根苗均显著降低。4）通过PLS-PM路径模型分析发现,接菌处理正效应作用于根际土壤微生物养分限制。综上,N添加改变了根际土壤N平衡,菌根真菌有效调控N添加下根际微生态环境的稳定性,降低苗木根际微生物的碳和磷限制。     

Lyso-phosphatidylcholine is a signal in the arbuscular mycorrhizal symbiosis

The arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis represents the most widely distributed mutualistic root symbiosis. We report that root extracts of mycorrhizal plants contain a lipophilic signal capable of inducing the phosphate transporter genes StPT3 and StPT4 of potato (Solanum tuberosum L.), genes that are specifically induced in roots colonized by AM fungi. The same signal caused rapid extracellular alkalinization in suspension-cultured tomato (Solanum lycopersicum L.) cells and induction of the mycorrhiza-specific phosphate transporter gene LePT4 in these cells. The active principle was characterized as the lysolipid lyso-phosphatidylcholine (LPC) via a combination of gene expression studies, alkalinization assays in cell cultures, and chromatographic and mass spectrometric analyses. Our results highlight the importance of lysophospholipids as signals in plants and in particular in the AM symbiosis.     

适用于rDNA ITS分析的兰属菌根真菌培养及DNA提取方法

为探讨兰属植物与其共生真菌之间专一性关系,采用覆盖纤维素滤膜于PDA培养基的方法培养兰属菌根真菌,提取其DNA后用于rDNA ITS分析。在培养过程中克服PDA液体培养及固体培养获得菌丝体少的缺点,操作方便,获得大量菌丝体;采用改进的提取植物基因组DNA的SDS方法提取真菌的DNA,通过提高缓冲液的pH值、增加EDTA的浓度以提高DNA的提取效果。结果表明,此培养方法及改进的DNA提取方法均简便易行,提取的DNA产量高、质量较好;可满足菌根真菌rDNA ITS分析的要求。     

玉米叶片蛋白对AM菌根接种和（或）砷胁迫的应答

【目的】研究接种菌根与砷胁迫条件下玉米叶片组织相关蛋白质的变化。【方法】以玉米植株叶片为材料,采用双向凝胶电泳技术（2-DE）研究玉米叶片蛋白表达谱对丛枝菌根（AM菌根）接种和（或）砷胁迫的应答。【结果】经软件分析并搜索NCBInr数据库,结果显示,砷胁迫植株叶片中有7个蛋白点被成功鉴定,其中有3个未知蛋白,其余4个分别为2-phosphoglycerate kinase、oxidoreductase、MAP3K delta-1 protein kinase和Os06g0262800。接种且加砷处理植株叶片中有11个蛋白点被成功鉴定,有4个未知蛋白,其余蛋白分别为oxygen-evolving enhancer protein 3-1、putative M protein、SNF1-related protein kinase 2.2、ATP synthase CF1 beta subunit、ATP synthase CF1 alpha subunit、pathogenesis-related protein 10、 MAP kinase kinase和MEI1 protein。【结论】菌根接种促进加砷处理玉米植株生长,并显著降低玉米植株地下部砷浓度。玉米植株叶片蛋白表达量及种类的变化,表明砷胁迫条件下菌根接种有可能激发与植物生长、养分吸收以及抗性有关的蛋白产生应答,有助于提高玉米对砷毒的抗性。     

VA菌根真菌对蕃茄线虫病的影响

ＶＡ菌根真菌Ｖｅｓｉｃｕｌａｒ－Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ在蕃茄根部形成的菌根对南方根结线虫幼虫的存活率、侵染率有一定的影响。在菌根化植株的根部,根结线虫形成的虫瘿少于未接种菌根的植株,线早的侵染率也极显著地低很多。菌根化根的浸提物对线虫功虫有一定的抑制作用１ｄ后约使半数的幼虫死亡。试验结果还表明,Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ对蕃茄有促生作用。     

不同培养基质下丛枝菌根真菌对洋葱幼苗的侵染动态

[目的]分析与比较4种不同培养基质处理下丛枝菌根（AM）真菌对洋葱幼苗的侵染动态。[方法]选取4种不同培养基质,在温室盆栽接种后每隔12d对洋葱幼苗进行1次处理,比较菌根侵染率、侵染强度和丛枝丰度的大小,以观察不同培养基质处理下AM真菌Glomus intraradices对洋葱幼苗的侵染动态,同时测得在接种后6、8、12和16周时基质中孢子数及菌丝量。[结果]随着接种时间的增加,所有不同培养基质处理下的AM菌根侵染率、侵染强度和丛枝丰度,基质中的孢子数及菌丝量均随之增加,其中2号和4号基质增加的幅度高于1号和3号处理,尤其是4号基质。[结论]4号基质下的AM真菌更易于侵染洋葱幼苗,且易于形成丛枝、孢子及菌丝。     

棉花VA菌根真菌优良菌种的筛选——Ⅰ.VA菌根真菌对棉苗生长的影响

VA菌根是土壤真菌与植物根形成的共生体系,大多数植物能受VA菌根真菌的感染。菌根的形成可明显地改善寄主植物对土壤中磷、锌、铜、钙等矿质营养元素的吸收,尤其在缺磷土壤中效果更加显著。Mosse接种VA菌根真菌曾使苹果苗的吸磷量比不接种的对照高21倍。用菌根真菌和根瘤菌同时接种豆科植物,也显著提高了固氮酶活性。国内外针对特定寄主植物,如:柑桔、烟草等进行了VA菌根真菌优良菌种的筛选。美国把分离的VA菌根真菌用于柑桔生产明显提高了产量,降低了磷肥施用量,从而提高了经济效益。棉花是我国的主要经济作物之一。由于大部分棉区土壤不同程度缺磷,限制了棉花的产量和品质的提高。本研究试图分离和筛选出棉花VA菌根真菌的优良菌株,通过活体寄主植物大量繁殖,在制备营养钵时进行人工接种,促进棉苗生长,以提高棉花的产量和质盈。本文仅报道VA菌根对棉苗生长的影响。     

抗松针褐斑病湿地松子代组培苗瓶内菌根化研究

[目的]研究抗松针褐班病湿地松子代组培苗瓶内菌根化。[方法]对湿松地再生植株离体条件下菌根的形成进行了研究,并对再生植株的生长状况进行了观察。[结果]菌根真菌培养基质和接种量对离体条件下菌根的形成有较大影响。湿地松丛生芽诱导出根原基后,以转接到珍珠岩为培养基质接种彩色豆马勃为最佳,有利于菌根的形成;在珍珠岩接种彩色豆马勃为2个菌块时,菌根化率高达84.4%,形成的二叉分枝状短根最多,平均每条主根上形成12.49条;菌根的形成提高了再生植株的驯化移栽成活率,菌根化再生植株在植物生长室长势良好,根系发达。[结论]为提高抗松针褐班病湿地松组培再生植株的成活率提供了依据。