丛枝菌根真菌对植物生长影响的研究

菌根是自然界中一种极为普遍和重要的共生现象,其中分布最为广泛的菌根类型就是丛枝菌根,可以增强植物从土壤中获取水分的能力,改善植物根系对磷、镉等矿质元素及养分的吸收,从而促进植物的生长。本文综述了丛枝菌根真菌对植物生长影响的概况。有关丛枝菌根真菌对植物水分和矿质营养的利用,尤其是磷素营养的研究较为深入,而对植物光合特性的研究较少,这些研究工作为深入理解菌根真菌与植物的相互关系提供基础资料。     

丛枝菌根利用氮素研究进展

氮素是植物需求量最大的元素,丛枝菌根真菌与植物形成共生体后能从土壤中获取无机氮、简单的氨基酸,还能利用一些复杂的有机态氮.考虑到NH+4在土壤中的移动性低及丛枝菌根真菌的专性共生菌的特点,丛枝菌根真菌吸收NH+4对植物的贡献较大.近年来的研究发现丛枝菌根真菌内存在与氮素代谢有关的鸟氨酸循环,而精氨酸则是菌丝内氮素转移的主要形式.综述最近的AMF对氮素的吸收、转运、同化、交换等方面的文献,旨在揭示丛枝菌根真菌氮素利用特点,阐明丛枝菌根真菌在氮循环系统中的重要作用.     

丛枝菌根形成过程及其信号转导途径

丛枝菌根是由一类土壤中古老的丛枝菌根真菌与植物根系形成的互利互惠共生体。通过共生作用丛枝菌根真菌帮助宿主植物提高水和矿质营养（特别是磷）的吸收效率。作为回报,大约20%的光合作用产物被转移到丛枝菌根真菌中,供其完成自身的生活史。丛枝菌根形成的过程中,需要植物与丛枝菌根真菌之间进行一系列信号分子的识别、交换以及信号转导作用,这一过程由一系列植物和菌根真菌的基因控制。首先,植物会分泌一种植物激素——独角金内酯来诱导菌根真菌加速分支,而菌根真菌也会分泌脂质几丁寡糖促进植物与其形成菌根。加速分支的菌根真菌接触到植物根部以后,会附着在植物根的表皮并形成附着胞,通过附着胞穿透植物根的表皮,最后进入维管组织附近的皮层细胞并在其中不断进行二叉分支,形成特有的丛枝结构。通过对模式植物共生现象的研究,已经发现很多植物基因参与到共生形成的信号转导过程中,包括早期植物反应的基因、菌根与根瘤共生共同需要的转导因子以及菌根特异的信号分子等。本文对菌根的形成过程及信号转导途径进行详细的介绍,为人们深入研究菌根关系提供参考。     

丛枝菌根真菌与植物硫素营养研究进展

丛枝菌根真菌是土壤微生物群落的重要组成部分,是最常见的地下共生菌,对植物和土壤具有多种有益作用。本文阐述了近年来丛枝菌根真菌对植物吸收土壤硫素的最新进展,在目前耕地缺硫状况下,着重分析了丛枝菌根真菌改善植物硫素营养以及丛枝菌根真菌利用硫素的分子调控机制,总结了影响菌根硫代谢的因素,并指出该研究方向仍存在的一些问题以及未来的研究侧重点。     

不同林龄杉木人工林菌根侵染特征研究

丛枝菌根真菌是一种通过土壤侵染植物根系,与寄主植物互利共生的重要有益真菌。探究不同林龄杉木林中菌根侵染状况与土壤养分的变化规律,有利于深入认识丛枝菌根真菌—杉木相互作用的养分调控因素,从而为改善杉木人工林土壤肥力、促进杉木林可持续经营提供依据。分别选取10a、25a、45a杉木纯林,分析了不同林分菌根侵染率与孢子密度及部分土壤养分因子(全磷、速效磷、全钾、速效钾)的关系。结果表明:(1)菌根侵染率与孢子密度均呈现出随林龄增大而增大的趋势,pH随林龄增大而减少的趋势;(2)根际土中磷的含量总体偏低,而且受到土壤酸化流失和丛枝菌根真菌积累的双重影响呈现出先减少后增加的趋势;(3)虽然有效钾含量随林龄变化趋势不显著,但丛枝菌根真菌能促进土壤钾的积累。因此,丛枝菌根真菌能有效调控根际土的养分动力学特征,减缓土壤酸化造成的养分流失。     

丛枝菌根真菌在寄主植物抵御生物和非生物胁迫中的作用

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)是生态系统中普遍存在的土壤微生物,能与绝大多数植物形成共生关系,它在寄主植物抵御生物和非生物胁迫中所起的作用逐渐引起国内外学者的关注.论文综述了丛枝菌根真菌在植物抵御非生物胁迫(重金属污染、有机污染、盐胁迫和干旱胁迫)以及生物胁迫(致病菌和线虫侵染)中的作用,并在此基础上提出了未来该领域值得进一步研究的方向.     

丛枝菌根共生体的氮代谢运输及其生态作用

丛枝菌根真菌能与80%的陆生维管植物形成互惠共生关系,共生体的存在对促进植物营养吸收和提高抗逆性具有重要意义.丛枝菌根真菌从宿主植物获取其光合产物碳水化合物的同时,通过外生菌丝吸收各种氮源,有效增强了宿主植物对氮素的吸收,以及氮在植物居群和群落水平上的交流,改善了植物营养代谢,增强了植物应对外界环境胁迫的能力.而共生体对氮的吸收、转运,以及氮从真菌到宿主植物的传输、代谢机制至今仍有许多问题亟待解决.本文综述了当前丛枝菌根共生体中氮传输代谢的主要机制,以及碳、磷对共生体氮传输代谢的影响;从群落和生态系统水平,简要阐述了丛枝菌根真菌在植物中氮分配的作用和对宿主植物的生态学意义,并提出共生体中氮代谢的一些需要深入研究的问题.
     

植物磷稳态的调控机制

磷是植物必需的重要营养元素之一,是生物大分子的重要组成部分,在植物生命过程中发挥着不可或缺的作用.维持体内磷稳态对于植物的生长发育和环境应答至关重要.多种信号分子参与调控植物对磷的吸收和转运.植物维持磷稳态主要包括土壤磷的活化、磷的吸收、转运、存储和再利用等过程,涉及磷胁迫响应、转录因子调节、miRNA调节、菌根共生、...     

营养液强度对AM真菌生长发育的影响

研究了在贫营养基质中不同强度 Hoagland 营养液对丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,M) 真菌 Glomus versiforme 生长发育的影响。结果表明：本试验条件下,菌根侵染率、菌丝量、孢子数间呈显著正相关。在施加5％～50％强度。Hoagland 营养液时,菌根真菌的生长与宿主植物高粱根中磷浓度、可溶性糖浓度密切相关,而与氮浓度无显著相关。由此认为：在盆栽生产菌根菌剂时,基质中存在一个临界磷浓度,在这个临界浓度之下,菌根真菌的生长发育随磷浓度的提高而增长,超过该临界浓度则会随磷浓度的提高而下降。施用20％、50％强度 Hoagland 营养液对菌根真菌生长最为有利,其菌根侵染率、菌丝量、孢子数均高于其它处理,因此认为：宿主植物一菌根真菌之间共生关系的基础是营养条件,基质中养分的高低会影响互惠共生关系的建立和发展。在高质量菌剂生产中,菌根共生体双方的生长发育完全可以由人工控制。施加营养液是一种有效的调控手段,有可能使共生平衡向有利于菌根真菌生长发育的方向倾斜,使真菌得到最大程度的生长。     

丛枝菌根真菌提高盐胁迫植物抗氧化机制的研究进展

土地盐渍化是在自然环境和人为活动的双重作用下形成的全球性的重要生态问题,其会对植物造成渗透失衡、离子胁迫、氧化损伤等危害,导致植物生长缓慢、生物量减少甚至是绝产。丛枝菌根真菌(AMF)是一种普遍存在于土壤中的有益微生物,能够与大多数植物根系形成共生关系,其共生关系在多种逆境生态系统中均具有重要生态意义。AMF-植物共生体具有高效抗氧化系统,能够提高植物在盐胁迫下的抗氧化反应进而增强耐盐性。本文从氧化损伤、渗透调节、抗氧化机制和生物活性分子等角度,系统地阐述了丛枝菌根真菌提高植物抗氧化机制的研究进展,并提出了研究展望,以期为利用菌根生物技术提高植物耐盐性提供理论参考。     

Pathways of Phosphorus Absorption and Early Signaling between the Mycorrhizal Fungi and Plants

This review highlights the key role that mycorrhizal fungi play in making phosphorus (Pi) more available to plants, including pathways of phosphorus absorption, phosphate transporters and plant-mycorrhizal fungus symbiosis, especially in conditions where the level of inorganic phosphorus (Pi) in the soil is low. Mycorrhizal fungi colonization involves a series of signaling where the plant root exudates strigolactones, while the mycorrhizal fungi release a mixture of chito-oligosaccharides and liposaccharides, that activate the symbiosis process through gene signaling pathways, and contact between the hyphae and the root. Once the symbiosis is established, the extraradical mycelium acts as an extension of the roots and increases the absorption of nutrients, particularly phosphorus by the phosphate transporters. Pi then moves along the hyphae to the plant root/fungus interface. The transfer of Pi occurs in the apoplectic space; in the case of arbuscular mycorrhizal fungi, Pi is discharged from the arbuscular to the plant’s root symplasm, in the membrane that surrounds the arbuscule. Pi is then absorbed through the plant periarbuscular membrane by plant phosphate transporters. Furthermore, plants can acquire Pi from soil as a direct absorption pathway. As a result of this review, several genes that codify for high-affinity Pi transporters were identified. In plants, the main family is Pht1 although it is possible to find others such as Pht2, Pht3, Pho1 and Pho2. As in plants, mycorrhizal fungi have genes belonging to the Pht1 subfamily. In arbuscular mycorrhizal fungi we found L1PT1, GiPT, MtPT1, MtPT2, MtPT4, HvPT8, ZmPht1, TaPTH1.2, GmosPT and LYCes. HcPT1, HcPT2 and BePT have been characterized in ectomycorrhizal fungi. Each gene has a different way of expressing itself. In this review, we present diagrams of the symbiotic relationship between mycorrhizal fungi and the plant. This knowledge allows us to design solutions to regional problems such as food production in soils with low levels of Pi.

     

The E3 ubiquitin ligase SINA1 and the protein kinase BIN2 cooperatively regulate PHR1 in apple anthocyanin biosynthesis

PHR1(PHOSPHATE STARVATION RESPONSE1)plays key roles in the inorganic phosphate(Pi)starvation response and in Pi deficiency-induced anthocyanin biosynthesis in plants. However, the post-translational regulation of PHR1 is unclear,and the molecular basis of PHR1-mediated anthocyanin biosynthesis remains elusive. In this study, we determined that MdPHR1 was essential for Pi deficiency-induced anthocyanin accumulation in apple(Malus × domestica). MdPHR1 interacted with MdWRKY75, a positive regulator...     

The auxin-inducible phosphate transporter AsPT5 mediates phosphate transport and is indispensable for arbuscule formation in Chinese milk vetch at moderately high phosphate supply

Phosphorus is a macronutrient that is essential for plant survival. Most land plants have evolved the ability to form a mutualistic symbiosis with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, which enhances phosphate (Pi) acquisition. Modulation of Pi transporter systems is the master strategy used by mycorrhizal plants to adapt to ambient Pi concentrations. However, the specific functions of PHOSPHATE TRANSPORTER 1 (PHT1) genes, which are Pi transporters that are responsive to high Pi availability, are largely unknown. Here, we report that AsPT5, an Astragalus sinicus (Chinese milk vetch) member of the PHT1 gene family, is conserved across dicotyledons and is constitutively expressed in a broad range of tissues independently of Pi supply, but is remarkably induced by indole-3-acetic acid (auxin) treatment under moderately high Pi conditions. Subcellular localization experiments indicated that AsPT5 localizes to the plasma membrane of plant cells. Using reverse genetics, we showed that AsPT5 not only mediates Pi transport and remodels root system architecture but is also essential for arbuscule formation in A. sinicus under moderately high Pi concentrations. Overall, our study provides insight into the function of AsPT5 in Pi transport, AM development and the cross-talk between Pi nutrition and auxin signalling in mycorrhizal plants.     

植物菌根共生磷酸盐转运蛋白

大多数植物能和丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza, AM）真菌形成菌根共生体。AM能够促进植物对土壤中矿质营养的吸收,尤其是磷的吸收。磷的吸收和转运由磷酸盐转运蛋白介导。总结了植物AM磷酸盐转运蛋白及其结构特征,分析其分类及系统进化,并综述了AM磷酸盐转运蛋白介导的磷的吸收和转运过程及其基因的表达调控。植物AM磷酸盐转运蛋白属于Pht1家族成员,它不仅对磷的吸收和转运是必需的,而且对AM共生也至关重要,为进一步了解菌根形成的分子机理及信号转导途径提供了理论基础。     

Phosphate in the arbuscular mycorrhizal symbiosis: transport properties and regulatory roles

In response to the colonization by arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, plants reprioritize their phosphate (Pi)-uptake strategies to take advantage of nutrient transfer via the fungus. The mechanisms underlying Pi transport are beginning to be understood, and recently, details of the regulation of plant and fungal Pi transporters in the AM symbiosis have been revealed. This review summarizes recent advances in this area and explores current data and hypotheses of how the plant Pi status affects the symbiosis. Finally, suggestions of an interrelationship of Pi and nitrogen (N) in the AM symbiosis are discussed.