土壤中丛枝菌根真菌对宿主植物磷吸收作用机制综述

由于贫瘠土壤不能供给植物足够磷素,而丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在促进植物生长和吸收利用磷方面发挥着重要的作用。评述了国内外丛枝菌根真菌吸收土壤磷、根际环境与AMF共同作用对土壤磷的影响、AMF储磷机理、磷从菌丝到根系转移和植物吸收利用磷机制的研究进展,为今后应用AMF改善土壤肥力和深刻了解接菌土壤中磷的迁移转化规律奠定基础。     

Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Glomalin‐Related Soil Protein as Potential Indicators of Soil Quality in a Recuperation Gradient of the Atlantic Forest in Brazil

This study aimed at surveying arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) species and glomalin‐related soil protein (GRSP) to understand their role as presumable biological indicators of soil quality in an undisturbed forest site (NT) and three sites with different management histories, soil textures, and different ages of recovery after reforestation for 20 (R20), 10 (R10) and 5 years (R05). Our objective was to determine how physical, chemical and microbiological soil attributes influence AMF species distribution, total‐GRSP (T‐GRSP) and easily extractable‐GRSP (EE‐GRSP). Glomus and Acaulospora were related to impacted sites, Gigaspora rosea to sites R10 and R20 that have different management histories and soil textures and Glomus geosporum to sites NT and R10, suggesting some influence of texture on its distribution. Scutellospora pellucida and other species were found only in one season. Correlations between EE‐GRSP and T‐GRSP on the one hand and total carbon and nitrogen, dehydrogenase and urease activity, microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen, on the other, reached values of 40–70% and were especially strong in summer. Soil bulk density had a negative and macroporosity a positive effect only on EE‐GRSP, suggesting the necessity to choose either EE‐GRSP or T‐GRSP as biological indicator depending on the soil characteristics and management. This study demonstrates the effect of recovery age, seasonality and other soil attributes on AMF and GRSP distribution and shows that these biological attributes may be used as indicators of soil quality in the Atlantic forest in Brazil. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

大棚土壤接种丛枝菌根真菌增强黄瓜枯萎病抑制水平

A pot experiment was conducted to study the plant growth and fruit yields of cucumber (Cucumis sativus L.) on a greenhouse soil with or without inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi (AMFs) and Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum under unsterilized conditions. Two AMF inocula were tested: only one AMF strain Glomus caledonium 90036 and an AMF consortium mainly consisting of Glomus spp. and Acaulospora spp. There were four treatments including no inoculation (control), inoculation with F. oxysporum but without mycorrhizae (FO), inoculation with F. oxysporum and G. caledonium (FO+M1), and inoculation with F. oxysporum and the AMF consortium (FO+M2). Cucumber plants were harvested at weeks 3 and 9 after transplanting. Compared with the control, the FO treatment without AMF inoculation had less biomass both at weeks 3 and 9 (P < 0.05) and had higher incidence of Fusarium wilt and produced no cucumber fruit at week 9. Both FO+M1 and FO+M2 treatments had higher mycorrhizal colonization than the treatments which received no AMF inoculation at week 3 (P < 0.05), but only the FO+M2 treatment elevated plant biomass, decreased the incidence of Fusarium wilt, and improved cucumber yields to the same level as the control at week 9. The results indicated that the AMF consortium could suppress Fusarium wilt of cucumber and, therefore, showed potential as a biological control agent in greenhouse agroecosystems.     

施磷和接种解磷菌对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响

为探讨不同施磷水平下接种丛枝菌根真菌(AMF)和解磷细菌(PSB)对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响,提高紫花苜蓿的磷肥利用效率及优质高产研究、制定科学合理的施肥制度提供理论依据。采用随机区组设计进行盆栽试验,设置4个接菌处理[未接菌对照组(CK,J₀)、单接巨大芽孢杆菌(Bm,J₁)、单接摩西管柄囊霉(Fm,J₂)和双接菌(Bm×Fm,J₃)]和4个施磷(P₂O₅)水平[0(P₀)、50(P₁)、100(P₂)和150 mg·kg^-1(P₃)],共计16个处理。通过对紫花苜蓿的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、光能利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)、叶绿素[Chl(a+b)]含量和生物量进行测定,并通过相关性分析明确紫花苜蓿各光合指标与生物量之间的关系,通过隶属函数分析筛选出有利于促进紫花苜蓿生物量形成的最佳菌磷耦合模式,明确施磷和接种解磷菌对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响。结果表明:相同接菌处理下,紫花苜蓿叶片P_n、T_r、G_s、LUE、WUE、Chl(a+b)和生物量均随施磷水平的提高而呈先升高后降低的趋势,在P2处理达到最大值,且施磷处理均显著大于未施磷处理(P<0.05),而Ci则随施磷水平的提高呈逐渐降低的趋势,且施磷处理均显著低于未施磷处理(P<0.05);相同施磷处理下,紫花苜蓿叶片的Pn、Tr、Gs、LUE、WUE、Chl(a+b)和生物量均为接菌处理显著大于未接菌处理(P<0.05),且除Chl(a+b)外,Pn、Tr、Gs、LUE、WUE、Chl和生物量均为在J₃处理达到最大值,而Ci显著低于未接菌处理(P<0.05),在J₃处理达到最小值。相关性分析表明,Ci与P_n、T_r、G_s、LUE、WUE、Chl(a+b)和生物量均呈显著负相关(P<0.05),其余各指标间均两两呈显著正相关(P<0.05)。根据隶属函数值大小排序,排名前3位的分别为J₃P₂、J₂P₂和J₃P₁。双接种丛枝菌根真菌与解磷细菌,并施磷100 mg·kg^-1的菌磷耦合模式,能够显著提高紫花苜蓿叶片的光合特性并增加叶绿素含量,进而有利于促进紫花苜蓿生物量的形成。     

排土场不同草本种植模式和接种AMF对植被生长和土壤改良的作用

为研究不同草本种植模式和接种丛枝菌根真菌(AMF)对露天矿区排土场的生态效应,本试验以内蒙古锡林浩特市胜利露天矿为研究对象,通过设定2种不同豆科：禾本科比例种植方式,2种接菌处理：接种AMF和无接菌对照,1个自然恢复对照,共5个试验小区;分别进行了植被调查与土壤性质分析。结果表明：植物地上生物量在接菌区均显著高于对照区和自然恢复区,且最大生物量出现在1：2接菌区;硝态氮和铵态氮在1：2比例下最高,且接菌区高于相应对照和自然恢复区;土壤硝态氮、铵态氮与植物的地上生物量和植被盖度均呈极显著正相关(P＜0.01)。接菌处理对不同种植模式下植物的生长和土壤氮累积均有促进作用,不同草本比例的生态效应也有差异。本研究通过以上试验,研究不同豆科：禾本科种植模式对土壤的改良效应以及接种AMF对植物的促生效果,以期探寻适合本试验区域生态恢复的微生物-植物联合修复的最佳模式,为矿区生态恢复提供科学参考。     

丛枝菌根真菌接种诱导的玉米叶片蛋白鉴定及功能分析

采用比较蛋白质组学方法,研究丛枝菌根真菌接种条件下玉米叶片蛋白表达谱的动态变化。以玉米叶片为实验材料,运用双向凝胶电泳技术(2-DE)对丛枝菌根真菌接种后玉米叶片差异表达蛋白进行分离,并通过质谱技术和搜索NCBInr数据库对差异蛋白进行鉴定。结果显示,接种后玉米叶片中有21个蛋白差异表达,其中有8个蛋白被成功鉴定,这些蛋白包括At4g15770、resistance protein candidate RGC2、transducin protein-like(ISS)、similar to dynamin     

土著AMF与玉米/大豆间作对红壤径流氮形态变化的响应

为了研究土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与间作模式对坡耕地红壤径流氮形态变化的响应,通过自然降雨条件下的径流小区模拟试验,设置不同种植模式(单作玉米、玉米/大豆间作、单作大豆)和不同菌根处理(抑菌(喷施苯菌灵)、未抑菌)进行研究。根据2017年6—9月采集的6次径流水样,分析比较菌根与间作复合处理下径流氮形态变化迁移特征。结果表明:在6次取样时间内,地表径流总氮浓度呈先上升后下降的趋势,硝态氮浓度呈先上升后下降再上升的趋势,而铵态氮浓度则表现出整体下降的趋势,并趋于平缓。所有复合处理中,间作-未抑菌处理的径流总氮浓度最低,较单作玉米-抑菌与单作大豆-抑菌处理显著降低35.0%和42.1%。无论何种种植模式,未抑菌处理的径流硝态氮浓度均明显低于抑菌处理,其中间作-未抑菌处理的径流硝态氮浓度较抑菌处理下的单作玉米与单作大豆处理显著降低,降幅分别为26.2%和33.9%。无论是否抑菌,间作处理的径流铵态氮浓度均低于单作玉米与单作大豆处理,间作-未抑菌处理下其浓度最低,较单作玉米-抑菌与单作大豆-抑菌处理明显降低34.8%和28.2%。由此可见,土著AMF与玉米/大豆间作对径流氮流失具有一定的协同削减潜力。     

接种丛枝菌根真菌（AMF）及施磷量对狗牙根抗旱性的影响

通过盆栽试验,探讨了不浇水处理下施磷量和丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对狗牙根[Cynodon dactylon(L.)Pers.]抗旱性能的影响。结果发现:(1)与正常浇水处理相比,不浇水处理显著降低了狗牙根的叶片相对含水量(LRWC)和叶绿素(Chl)含量,同时显著增加了细胞膜透性(RPP)、游离脯氨酸(PRO)、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,但对菌根侵染率和可溶性糖含量的影响较小;(2)与不接种处理相比,接种AMF处理的狗牙根的菌根侵染率和可溶性糖含量增加显著,其它指标则无显著变化,尤其是在不浇水情况下,单一接种聚丛球囊霉(Glomus aggregatum)或摩西球囊霉(G.mosseae)对狗牙根的抗旱性的改善效果最好;(3)不同施磷水平之间狗牙根的菌根侵染率和所测的生理指标均无显著差异。     

鄂尔多斯高原不同生境锦鸡儿属植物AMF多样性

为探明鄂尔多斯高原锦鸡儿属(Caragana)植物根围丛枝菌根真菌(AMF)资源状况,对鄂尔多斯高原8种锦鸡儿属植物根际进行了调查.共分离到AMF 6属34种,其中球囊霉属(Glomus)在各采样点相对多度最高,其次是无梗囊霉属(Acaulospora);锦鸡儿属植物种类对AMF物种多样性具有重要影响,中间锦鸡儿Shannon指数最高(2.85),柠条锦鸡儿Simpson指数最高(0.93),两指数最低均为狭叶锦鸡儿(分别为1.64和0.78);幼套球囊霉(Glomus etunicatum)是桌子山样地的优势种,波状无梗囊霉(Acaulospora undulata)是千里山样地的优势种;毛乌素沙地北缘C.roborovskyi根际孢子密度仅为8.8个/50g土,远低于毛乌素沙地腹地C.roborovskyi根际14.2个/50g土.结果表明,锦鸡儿属植物与AMF有良好的共生关系,鄂尔多斯高原锦鸡儿属植物AMF具有丰富的多样性.     

丛枝菌根真菌减少污染土壤Cd淋溶流失的效应研究

为研究丛枝菌根真菌（AMF）对玉米生长与镉（Cd）吸收、土壤团粒组成、壤中流Cd浓度和Cd淋溶流失的影响,本研究以云南兰坪铅锌矿周边Cd污染农田土壤为基质,玉米为宿主植物,设置接种和不接种AMF处理,开展室内盆栽试验。结果表明：与不接种AMF（CK）相比,接种AMF显著增加玉米生物量,降低植株Cd含量与吸收量。接种AMF显著增加0~40 cm土层总球囊霉素相关蛋白（T-GRSP）和易提取球囊霉素相关蛋白（EE-GRSP）的含量,导致粒径（R）>0.25 mm土壤团聚体含量增加55%,R<0.25 mm团聚体含量降低,土壤有效态Cd含量降低26%~43%。接种AMF导致0~30 cm土层壤中流Cd浓度下降14%~22%,Cd淋溶流失量降低29%。相关分析发现：R>0.85 mm的团聚体含量与T-GRSP含量呈显著正相关,R>0.25 mm的团聚体含量与壤中流Cd浓度、Cd淋溶流失量呈极显著负相关;有效态Cd含量与壤中流Cd浓度、Cd淋溶流失量呈极显著和显著正相关。研究表明,与CK相比,接种AMF不仅能增加土壤球囊霉素相关蛋白和大团聚体的含量,而且有助于降低土壤有效态Cd含量与壤中流Cd浓度,减少Cd的淋溶流失,AMF对土壤Cd淋溶流失效应具有重要影响。