丛枝菌根真菌对玉米生长生态效应的影响

１９９６～１９９８年试验研究了大田不施肥条件下３种泡囊丛枝菌根真菌Ａｒｂｕｓｃｕｌａｒ ｍｙｃｏｒ－ｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉ （ＡＭＦ）,即Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ（Ｇ．ｍ）、Ｇｌｏｍｕｓ ｖｅｒｓｉｆｏｍｅ（Ｇ．ｖ）、Ｓｃｌｅｒｏｃｙｓｉｓ ｓｉｎｏｕｓａ（Ｓ．ｓ）对玉米生长的生态效应。结构表明,ＡＭＦ处理的玉米根系活力为对照的２．３２～３．０５倍,玉米Ｎ素吸收比对照增加２４．１４％～５６．     

丛枝菌根真菌对玉米生长生态效应的影响

1996～1998年试验研究了大田不施肥条件下3种泡囊丛枝菌根真菌Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF),即 Glomus mosseae(G.m)、Glomus versifome(G.v)、Sclerocystis sinousa(S.s)对玉米生长的生态效应.结果表明,AMF处理的玉米根系活力为对照的2.32～3.05倍,玉米N素吸收比对照增加24.14%～56.65%,玉米P素吸收比对照增加41.14%～78.29%,促进玉米生长发育显著;在灭菌条件下G.m、G.v、S.s处理分别比对照增产17.63%、22.91%和10.80%;而不灭菌条件下3个处理分别比对照增产10.35%、20.56%和4.53%,同时显著提高玉米的水分供应状况.     

丛枝菌根真菌(Glomus mosseae)对玉米吸镉的影响

盆栽试验研究了不同培养条件(土壤与河沙)下,3种施Cd水平(0、5、50 mg kg-1)对菌根玉米生长、根系侵染率及重金属Cd吸收的影响。结果表明:施Cd水平显著影响玉米吸Cd能力。随Cd浓度增加,各处理根系与地上部分Cd浓度和吸收量显著增加,各施Cd水平下玉米根系Cd浓度和吸收量远远高于地上部分。不同培养条件下,各处理也表现出明显的差异。以河沙为培养基质,接种菌根真菌显著增加玉米的生物量及根系侵染率;在高Cd水平下,接种处理玉米根系中的Cd浓度和吸收量较对照显著增加,但地上部分的Cd浓度和吸收量却相应降低。以土壤为培养基质,随施Cd水平提高,植株吸Cd量增加,但接种处理植株根部与地上部Cd浓度均显著低于对照。试验表明,丛枝菌根真菌Glomus mosseae可减少重金属Cd向玉米植株地上部的运输,将更多的Cd固持在菌根之中,这可能是菌根减轻宿主植物Cd毒害的一个重要机制。     

葫芦科蔬菜对丛枝菌根真菌依赖性的研究

在盆栽条件下试验研究了5种葫芦科（Cucurbitaceae)蔬菜对2种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)真菌的语性。结果表明，AM真菌Glomus mosseae(G.m)和Gigaspora rosea(Gi,r)均能有效地促进葫芦科蔬菜的生长，显著增加叶面积和植株干物质量，提高叶片的光合速率，降低气孔阻力。供试葫芦科蔬菜对菌根的依赖程度顺序为黄瓜＞西瓜＞苦瓜＞葫芦＞南瓜。5种葫芦科蔬菜对AM的依赖性与AM真菌对根系的浸染率呈正相关关系，符合直线回归方程：y＝117．19＋0．7468x。     

Bt玉米丛枝菌根真菌侵染率与养分含量的变化研究

本文对比了两个不同转化事件的Bt玉米品种"5422Bt1"和"5422CBCL"及其同源常规玉米"5422"丛枝菌根真菌侵染率和叶片及根系氮、磷、钾养分含量的变化,并分析了丛枝菌根真菌侵染率和养分含量的相关性。结果表明,在观测期间,两个Bt玉米品种与常规玉米之间根系丛枝菌根真菌侵染率均无显著差异,但氮、磷、钾养分含量则明显不同,丛枝菌根真菌侵染率与养分含量之间的相关性也有所改变,其变化随玉米品种、生育期以及器官不同而不同。Bt玉米"5422Bt1"在大喇叭口期叶片全钾和根系全磷、开花授粉期叶片全磷和根系全氮、乳熟期叶片全钾以及成熟期叶片全磷和根系全氮、全钾含量均显著高于常规玉米"5422",而大喇叭口期和开花授粉期叶片全氮、开花授粉期根系全磷和全钾以及乳熟期根系全钾含量则低于常规玉米"5422"。Bt玉米"5422CBCL"在大喇叭口期叶片全钾和根系全氮及全钾、开花授粉期叶片全磷以及成熟期根系全氮和全钾含量显著大于常规玉米"5422",而开花授粉期根系全磷、乳熟期根系全磷和全钾以及成熟期叶片全磷含量则小于常规玉米"5422"。相关分析表明,常规玉米"5422"和Bt玉米"5422CBCL"的丛枝菌根真菌侵染率与根系全氮含量及叶片全钾含量之间均呈显著正相关(P0.05),而Bt玉米"5422Bt1"则无显著相关性(P0.05)。可见,与常规玉米"5422"相比,Bt玉米养分含量以及丛枝菌根真菌侵染率与养分含量之间相关关系与不同转化事件所形成的品种特性有关。     

不同种植密度下丛枝菌根真菌对玉米磷吸收的影响

【目的】利用土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)与作物形成互惠互利的共生关系提高作物对土壤磷的利用效率是解决农业生产中磷供需矛盾的主要途径之一,本研究在大田玉米不同种植密度条件下,研究AM真菌对玉米根系的侵染及磷吸收作用,为揭示集约化玉米高效获取磷的机理提供理论依据。【方法】以大田作物玉米的两种种植密度(5104 plants/hm2和9104 plants/hm2)体系为研究对象,在田间原位埋设PVC管装置,通过测定菌丝生长室中的菌丝密度和有效磷耗竭来确定不同种植密度体系条件下AM真菌对玉米磷吸收的作用。【结果】相对于低密度种植群体,高密度群体显著降低了玉米拔节期土壤有效磷的耗竭量,同时增加了玉米地上部的磷含量,即磷吸收效率,增幅达20%; 在玉米拔节期,增加种植密度使根际的根外菌丝生物量(菌丝密度)降低了4%,而非根际土壤中的根外菌丝生物量(菌丝密度)增加了37%; 高密度玉米种植密度群体中AM真菌的根外菌丝对土壤有效磷耗竭的贡献增加了22%。【结论】集约化玉米生产中土著AM真菌依然帮助植株从土壤中吸收有效磷; 高密度体系下玉米对磷的吸收更加依赖于AM真菌。高密度种植增加AM真菌对玉米的侵染、 根外菌丝量和对土壤有效磷的吸收。     

丛枝菌根真菌对玉米锌、磷拮抗作用的影响

【目的】 利用丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal fungi,AM) 真菌与作物互利共生的关系来提高作物对锌的吸收是缓解锌、磷拮抗作用的途径之一,本试验在不同锌、磷浓度条件下,研究了接种AM真菌对玉米侵染和锌、磷吸收的影响,以期为揭示AM真菌影响锌、磷拮抗作用的机理提供理论依据。 【方法】 采用盆栽试验,设置三个施磷水平 (0、200 、400 mg/kg),两个施锌水平 (0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌 (+AM)和不接菌 (–AM)],共12个处理,每个处理4次重复。利用生物镝灯补充光照,在人工光照植物培养室内植株生长50天后,地上部与根部分别收获,测定其生物量、锌磷的含量和吸收量。 【结果】 施磷和接种AM真菌都显著提高了玉米植株生物量,不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到400 mg/kg,玉米植株地下部和地上部生物量分别提高6.67倍、9.30倍。接种处理对玉米植株生物量的影响也有相同的趋势。在锌水平为5 mg/kg、磷水平为200 mg/kg的条件下,接种AM真菌玉米植株地下部磷的吸收量和含量分别增加了110%、55%;在同一锌、磷供给条件下,接种AM真菌显著提高了玉米对锌的吸收量,地下部和地上部分别是未接种处理的1.71倍和1.68倍。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降。不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到200 mg/kg,玉米植株地上部锌含量降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%。但在高磷条件 (400 mg/kg) 下,接种AM真菌对玉米植株锌磷含量和吸收量影响均不显著。 【结论】 在本试验条件下,施磷抑制玉米对锌的吸收,接种AM真菌可提高玉米锌磷的含量和吸收量,有效缓解玉米锌磷拮抗作用,改善玉米的锌营养状况。      

不同施磷水平下 AM 真菌发育及其对玉米氮磷吸收的影响

【目的】不同丛枝菌根 (abuscular mycorrhizal,AM) 真菌菌种 (株) 因其分离地点及宿主的不同,其生理发育与生态功能差异显著,尤其是土壤养分状况对其影响更明显。研究不同土壤磷水平对 AM 真菌侵染宿主及生长发育繁殖的影响,以及不同 AM 真菌对玉米生长及氮磷吸收的影响,可以深化了解 AM 真菌与土壤磷的关系。 【方法】采用盆栽试验,以玉米为宿主植物,土壤灭菌后分别添加 0、50、200、500 mg/kg 4 个水平的磷营养 (P0、P50、P200、P500),并分别接种 6 种 AM 真菌,以不接种为对照。测定了 AM 真菌侵染率、丛枝丰度、孢子数、菌丝密度、玉米植株氮磷比 (N/P) 生态化学计量特征,讨论了不同土壤磷水平与 AM 真菌生长发育间的关系,以及 AM 真菌对玉米吸收利用氮、磷的影响。 【结果】在 P50 条件下,AM 真菌的侵染率、根内丛枝结构、根外生物量 (孢子数、菌丝密度) 显著高于不加磷 P0 和 P200 和 P500 处理,而且 AM 真菌侵染及生长发育指标在高磷水平时,显著下降。不同磷水平处理下,不同 AM 真菌对玉米的侵染能力及生物量存在明显差异。在 P0 和 P50 条件下,接种 G.m 处理侵染率达到 75%,菌丝密度达 240 m/g,显著高于其他五个 AM 真菌。AM 真菌 C.c、R.a、C.et 的菌根侵染状况及生物量次之,D.s、D.eb 最差。在高磷 P200 和 P500 条件下,仅有 F.m 真菌处理的侵染状况及生物量最高。在 P0、P50 水平下,接种 F.m、R.a、D.eb 显著降低了植株氮含量;在不加磷 (P0) 水平下,接种处理均显著促进了玉米植株中磷含量的提高,在 P50 水平下,F.m 植株磷含量显著高于不接种对照;在 P0、P50、P200 水平下,接种 AM 真菌处理降低了玉米植株中 N/P 比,且不同菌种间存在差异,接种真菌 F.m 处理的 N/P 比明显最低。 【结论】土壤添加低量磷 (50 mg/kg) 更适合 AM 真菌的侵染及生长发育,也利于菌根效应的发挥。侵染能力及效应以耐高磷菌种 F.m 最好,然后依次为 C.c、R.a、C.et。在适量磷条件下,接种 AM 真菌能够调节植株体 N/P 比达到平衡,改善植物营养状况,促进玉米生长。     

接种丛枝菌根真菌对玉米秸秆降解的影响

为研究接种丛枝菌根真菌(AMF)对玉米秸秆降解的影响,利用玉米秸秆为材料制成网袋,采用盆栽试验,以玉米(Zea mays L.)为宿主植物,分别接种Glomus intraradices和Glomus mosseae,于30,40,50,60d时收获后分析玉米秸秆降解量和C、N释放量,并运用Olson的指数模型Bt/B0=e-kt计算玉米秸秆及C、N的降解系数。数据表明,接种G.intraradices、G.mosseae显著提高了玉米秸秆降解量和降解系数,与不接种处理相比,分别高出5.21%,6.26%。C释放量、碳素降解系数也明显增加。接种处理减少了N释放量,且氮素降解系数随时间延长而下降。接种处理玉米秸秆的C、N降解系数不同直接反映了其降解速度的差异,进而影响了玉米秸秆的C/N,使秸秆更易于降解。研究结果显示出丛枝菌根真菌在生态系统氮循环中具有重要意义。     

丛枝菌根与植物寄生性线虫相互作用及抗性机制

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能够与大多数陆地植物互惠共生,促进植物对养分的吸收,提高植物对各种生物和非生物胁迫的抗逆性,对植物健康生长有重要的作用。在土壤中丛枝菌根真菌与植物寄生性线虫共同依靠寄主植物根系完成生命循环,但二者对寄主植物作用完全相反,引起研究者广泛兴趣,成为菌根研究的热点和焦点之一。本文分析了丛植菌根真菌与植物寄生线虫的相互作用,并探讨了菌根提高植物对线虫抗性的可能机制:菌根真菌改善植物的生长和营养状况、改变植物根系形态结构、影响根系分泌物和根际微生物区系、诱导寄主植物产生防御反应等,旨在深入挖掘丛枝菌根真菌的生物学功能,进一步发挥其在农业生产中的应用潜力。     

丛枝菌根真菌对棉花耐盐性的影响研究

盆栽灭菌试验研究丛枝(AM)真菌对棉花耐盐性的影响结果表明,自然盐渍化土壤和人工模拟盐渍条件下接种AM真菌处理的生物产量显著高于不接种处理,相同土壤下菌根真菌对棉花植株生长的促进作用随盐水平的提高而增大,表明AM真菌与植株建立的共生关系有利于棉花在盐渍土壤中生长。盐胁迫下棉花植株对P的需要量增加,接种AM真菌可提高植株含P量,促进植株生长,提高棉花的耐盐性。     

Dual plant host effects on two arbuscular mycorrhizal fungi

Mycorrhizal fungi may simultaneously associate with multiple plant hosts, and the implications of this for the fungi involved are not well understood. To address this question, two arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), Glomus clairoideum (a treatment referred to as “Glo”) and Scutellospora fulgida (a treatment referred to as “Scut”), were grown separately in pots that each consisted of two plant compartments separated by a root-free-compartment (RFC). Fungi within each two-plant-compartment pot were exposed to either two individuals of indiangrass (Sorghastrum nutans), two individuals of big bluestem (Andropogon gerardii), or one of each. A non-inoculated treatment (“Non”) was included to help gauge the potential influence of greenhouse contaminant fungi, cross-contamination, or any misidentification of non-AMF hyphae. The two host species had additive effects on the growth of AM hyphae in plant compartments of Scut, Glo, and Non pots, and in the RFCs of Scut pots. In Glo RFCs, however, they were antagonistic in their effects. Synergism between hosts in Non RFCs suggested that any potential contaminants or misidentification could not explain this result. Underyielding was not seen in shoot weight, root weight, or root length in dual host pots, and also therefore could not explain the result. Hyphal growth in the Scut treatment was evenly distributed between the RFC and plant compartments (or marginally skewed toward the RFC), while hyphal growth in the Glo treatment was skewed toward plant compartments (nearer roots). However, hyphal lengths were more highly correlated across plant compartments within a common pot in the Glo treatment, suggesting that this AMF bridged the RFC to experience the entire two-host pot as a single environment to a greater extent than Scut did. These AMF differed in how they responded to both the species composition of the two-host environment and its spatial structure; potential implications for mycorrhizal community dynamics are discussed.     

多样化培肥模式调控丛枝菌根真菌促进玉米磷素吸收

利用丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）从农田生态系统获取养分，是红壤作物吸收土壤磷（P）素的有效途径。针对我国南方红壤生物功能退化、P素生物有效性低、作物产量低等问题，如何调控作物根际AMF群落，优化其与宿主的互惠共生关系，是打破红壤区作物P摄取瓶颈的关键。本研究结合红壤旱地生态间作与有机（秸秆、猪粪、生物肥）无机肥料配施的4种多样化培肥措施，基于作物产量和红壤磷素活化水平，筛选最优培肥模式。进一步利用扩增子高通量测序和显微观察等技术，解析红壤旱地最优培肥措施调控AMF群落组成，揭示优化的AMF群落激发宿主玉米P素摄取机理。结果表明，花生/玉米间作结合秸秆/生物肥的有机无机配施（In+NPKSB）相较于其他培肥方式使红壤旱地全磷（TP）提高29.07%、有效磷（AP）提升1.35倍，且增强了玉米根内AMF群落科水平间的联系。该措施AMF定殖率是传统培肥措施的2.24倍，提高玉米根际酸/碱性磷酸酶（ACP/ALP）活性32.18%和41.66%，玉米生物量提高34.98%，产量提高67.27%。本研究证实红壤旱地花生/玉米生态间作结合秸秆/生物肥有机无机配施的培肥措施可通过优化玉米根内AMF群落组成，促进土壤P素活化，为在红壤旱地因地制宜推广可持续农业发展的集成应用提供理论依据。     

Global diversity and distribution of arbuscular mycorrhizal fungi

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi form associations with most land plants and can control carbon, nitrogen, and phosphorus cycling between above- and belowground components of ecosystems. Current estimates of AM fungal distributions are mainly inferred from the individual distributions of plant biomes, and climatic factors. However, dispersal limitation, local environmental conditions,and interactions among AM fungal taxa may also determine local diversity and global distributions. We assessed the relative importance of these potential controls by collecting 14,961 DNA sequences from 111 published studies and testing for relationships between AM fungal community composition and geography, environment, and plant biomes. Our results indicated that the global species richness of AM fungi was up to six times higher than previously estimated, largely owing to high beta diversity among sampling sites. Geographic distance, soil temperature and moisture, and plant community type were each significantly related to AM fungal community structure, but explained only a small amount of the observed variance. AM fungal species also tended to be phylogenetically clustered within sites, further suggesting that habitat filtering or dispersal limitation is a driver of AM fungal community assembly. Therefore, predicted shifts in climate and plant species distributions under global change may alter AM fungal communities.     

AM菌对三叶草吸收、累积重金属的影响

采用4室根箱培养系统,探讨了Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属复合污染土壤中,丛枝菌根菌对三叶草生长及吸收、累积重金属的作用,结果表明:重金属Cu 100mg/kg、Zn 600mg/kg、Pb 300mg/kg、Cd 10mg/kg的复合污染对三叶草生物量影响较小,但土壤重金属处理使丛枝菌根菌Glomus intraradices和Glomus caledonium对三叶草的侵染率分别降低53%和56%,菌种G.intraradice的菌丝密度降低73%;接种菌根真菌能明显减少重金属复合污染土壤中三叶草对Cu、Cd和Pb的吸收,并强化根系在限制重金属Pb和Cd向地上部运输中的作用,地上部Pb和Cd含量分别下降24.2%~55.3%和65%~97.9%,使三叶草地上部Cd和Pb含量均低于我国牧草重金属安全含量,提高了三叶草可食部分的质量;不同菌根真菌对三叶草吸收、累积及分配重金属的影响有明显差异,Glomus intraradices对减少三叶草对重金属的吸收及其在地上部可食部分的累积的作用大于Glomus caledonium。丛枝菌根菌对于强化三叶草根系对重金属的固持作用,调节生态系统中重金属的生物循环,减轻重金属对食物链的污染风险方面起着重要作用。     

两种丛枝菌根真菌对黄瓜苗期枯萎病的防效及根系抗病相关酶活性的影响

由尖孢镰刀菌引起的黄瓜枯萎病是设施黄瓜生产的主要障碍之一,丛枝菌根真菌(AM真菌)可以和包括黄瓜在内约80%的维管植物的根系形成菌根共生体,适宜的共生体组合对于寄主的生长与抗病性的提高十分有益。为明确Glomus versiforme与Glomus intraradices两种AM真菌对"津绿3号"黄瓜苗期枯萎病的防治效果。试验采用盆钵培养的方法,研究了两种AM真菌对幼苗生长及其根系3种抗病相关酶活性的影响。结果表明:两种AM真菌均可促进黄瓜幼苗的生长,并能减轻病害,但以G.versiforme的促生及生防作用更显著,接种G.versiforme处理的黄瓜幼苗株高、茎粗、叶面积及干重均显著大于对照,该处理的幼苗病情指数较对照降低26.6%。菌根化黄瓜幼苗抗病性的提高一方面与接种病原菌Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum前幼苗生长健壮有关;另一方面与根系抗病相关酶活性的提前诱导有关。接种F.oxysporum f.sp.cucumerinum前,G.versiforme处理的黄瓜幼苗壮苗指数显著高于G.intraradices处理与对照,分别为G.intraradices处理与对照的1.19倍与1.22倍;G.versiforme处理的黄瓜幼苗根系几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶与PAL酶分别比对照提前2 d、7 d、7 d被诱导,且酶活性分别为对照的1.44倍、2.16倍和92.00倍。     

N,P Contribution and soil adaptability of four arbuscular mycorrhizal fungi

Abstract

A glasshouse study was conducted to investigate the symbiotic efficiency and soil adaptability of four AMF using glass-bead cultivation systems. The results showed that efficiency and adaptability of four fungi varied among three soils. Particularly, efficiency of BEG167 shifted from positive in Beijing soil to negative in Guangdong soil. Furthermore, BEG167 had high adaptability in all three soils. Intraspecific differences of BRG168 and BEG221 were found in efficiency and adaptability in three soils. Taking efficiency and adaptabilty into consideration, it was concluded that BEG167, BEG168 and BEG221 in Beijing soil, BEG151 in Hubei soil, and BEG151 and BEG168 in Guangdong soil were effective AMF for maize.     

丛枝菌根真菌根内菌丝碱性磷酸酶活性与菌根共生效应的研究

试验研究 3种丛枝菌根真菌根内菌丝碱性磷酸酶活性与菌根共生效应的结果表明 ,3种丛枝菌根真菌对宿主植物的效应不同 ,与接种G .spp处理和未接种对照相比 ,接种G .m和G .i处理显著增加玉米地上部和根系干物质量、P浓度和吸P量 ,但后两者间无显著差异 ;而接种G .spp处理与对照无显著差异。播种后 35d时接种G .m和G .i处理根内菌丝碱性磷酸酶活性显著高于接种G .spp处理 ,而前二者间无显著差异 ,且随生长时间的变化趋势相似 ,35d时酶活性最高 ,35～ 5 0d呈迅速下降趋势 ,至 70d时酶活性仍下降且趋于平缓。G .spp酶活性则一直处于较低水平 ,随生长时间的延长略有起伏。即接种不同丛枝菌根真菌时 ,根内菌丝碱性磷酸酶活性高的菌根真菌对玉米生长促进作用较大 ,可提高玉米P营养状况 ;反之则对玉米生长和P营养状况无明显促进作用 ,且与对照无显著差异。出苗后 35d时根内菌丝碱性磷酸酶活性是预测丛枝菌根真菌对玉米生长效应的有效生理指标之一。