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。     

菌根真菌的碳氮循环功能研究进展

菌根(Mycorrhiza)是土壤真菌与植物根系形成的共生体(Symbiont),真菌一方面从植物获取碳水化合物,同时帮助植物吸收氮等矿质养分,因此,菌根真菌在生态系统的碳氮循环过程中发挥重要的作用.研究结果表明,菌根真菌可利用约4％-26％的植物净光合固定的碳水化合物,而其生物量和分泌物(如球囊霉素)具有重要的土壤碳汇功能;同时菌根真菌可参与土壤复杂有机质的降解过程.在菌根共生体系中,氮从根外菌丝到根内菌丝的传输经历了一个“无机-有机-无机”的转变过程.本文重点总结分析了菌根真菌在碳氮代谢功能与机理等方面的国内外最新研究进展,以及目前存在的主要问题与未来的研究重点.     

VA菌根降低植物对重金属镉的吸收

高等植物在漫长的进化过程中对环境产生种种适应机制。菌根的形成即是对自然土壤中有效磷不足的一种适应。菌根真菌与寄主根系共生形成菌根后,真菌的菌丝可以远远伸出根际范围从而扩大了植物对土壤中难以移动的磷元素的吸收范围而改善植物的磷素营养。因此,地球上90％的陆生植物都可形成菌根。菌根的形成,不仅促进了植物对磷的吸收,而且也影响到植物对其它元素包括重金属的吸收。在重金属污染的土壤中,菌根对植物重金属的吸收将影响到植物对重金属的抗性和农产品品质。本文拟研究在添加镉的土壤上菌根对植物吸收Cd的影响。     

甘肃盐碱土植物VA菌根真菌侵染研究

对甘肃盐碱土中植物的VA菌根真菌共生状况进行研究,结果表明：在10科17种植物中,除碱蓬（Suaeda glauca Beg.）外均被菌根真菌侵染,占94.1%;盐碱土中孢子密度较高,表明甘肃盐碱土生态系统中植物对菌根真菌具有较高的依赖性,菌根真菌在盐碱土中产孢能力较强;所调查植物的VA菌根结构类型Arum型占68.75%,Pris型占31.25%;菌根结构类型与宿主植物类型有关,禾本科（Poaceae）和鸢尾科（Iridaceae）植物为P型菌根,百合科（Liliaceae）、胡颓子科（Elaeagnaceae）等其它科植物均为A型菌根;土壤类型影响了宿主植物的菌根侵染率和根际土的孢子密度,相同宿主植物在不同类型土壤中的菌根侵染率和孢子密度具有很大的差异.     

菌根菌的作用

相当多的植物的根系可与某些真菌共生,形成菌根。菌根植物比非菌根植物有几个显著优势:①菌根菌可代替根毛的作用,但菌丝体的扩展范围比根毛大得多,用放射性磷进行试验,证明菌根菌吸收磷的范围在根周围直径可达8-20厘米。因而扩大了吸收各种元素的范围;②促进了各种矿物质的吸收,特别是土壤中难     

植物与菌根菌

菌根是土壤中的真菌与高等植物根系所形成的共生体。共生真菌从植物体内获得碳水化合物等营养物质,而植物根也从真菌那里得到所需的营养元素和水,从而互利共生,共同进化。有趣的是,有些真菌对于一种植物来说是菌根菌,而对另一种植物来说可能是寄生菌或病原菌。据统计,种子植物中９５％以上的种能与接合菌、子囊菌、担子菌等亚门的真菌共生,形成菌根。菌根学者习惯上根据其形态解剖学特征,将菌根分为三大类：外生菌根、内生菌根、内外生菌根。外生菌根是菌根真菌菌丝体包围植物尚未木栓化的营养根形成的,其菌丝体不侵染到皮层细胞内…     

菌根真菌促进植物磷吸收研究进展

土壤中低浓度的有效磷水平成为限制植物生长发育的主要因素。植物—真菌菌根共生可以显著提高植物吸收土壤中磷的能力,促进植物生长发育。该文对土壤中磷酸盐的形式、丛枝状菌根和外生菌根两种菌根类型的形态学特征和促磷吸收的发生机制、植物中已克隆的菌根特异性或诱导性磷转运蛋白,以及丛枝状真菌共生信号转导途径等进行了综述。     

兰科菌根研究综述

兰科菌根是一种内生菌根,主要寄生于兰科（Orchidaceae）植物的种子及根系上。对兰科菌根真菌的分类及真菌资源多样性、兰科菌根的形态和菌根对兰科植物的效应等最新研究进展进行了综述。目前研究已知,感染兰科植物根部并能与之共生的真菌绝大多数属于担子菌门（Basidiomycota）和半知菌门（Deuteromycotha）,也有部分属于子囊菌门（Ascomycota）;兰科菌根的形成可分为两种情况：一是对兰科植物种子的侵染;二是对成长新根的侵染。菌根真菌对兰科植物的种子萌发及植株生长发育均有一定影响。     

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.     

西双版纳地区龙脑香科植物AM真菌的初步研究

 对云南省西双版纳地区17种龙脑香科树种根系丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌的定居情况进行了调查,并对根围土壤中AM真菌进行了分离和鉴定。结果表明,调查根样均有不同程度的菌根感染,感染率最高可达40%,调查揭示了西双版纳地区龙脑香科植物在自然条件下可形成丛枝菌根。初步从龙脑香科植物根际土壤中分离、鉴定出32种AM真菌,隶属于无梗囊霉属（Acaulospora）、球囊霉属（Glomus）、原囊霉属（Achaeospora）、拟球囊霉属（Paraglomus）和盾巨孢囊霉属（Scutellospora）,其中,无梗囊霉属和球囊霉属真菌为西双版纳地区龙脑香科植物AM真菌优势类群。     

植物中丛枝菌根形成的信号途径研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)共生是丛枝菌根真菌与大多数陆地植物的根系之间形成的一种互利共生关系。植物给菌根真菌提供碳水化合物; 作为回报, 菌根真菌能够增强植物对矿质营养元素(尤其是磷)的吸收。菌根的形成过程是一系列信号交换和转导的结果, 具有严格并且一致的顺序。本文以植物中菌根形成的信号途径为主线, 对菌根真菌的形成过程和信号转导途径及其方式进行了分析和讨论。高等植物中菌根形成的信号途径与豆科植物的结瘤信号途径部分共享, 并且与钙离子信号途径相关, 但前者更为广泛。尽管该途径中很多过程目前还不十分清楚, 但是相信在不久的将来就可以揭开菌根形成过程中的众多谜团。     

植物中丛枝菌根形成的信号途径研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)共生是丛枝菌根真菌与大多数陆地植物的根系之间形成的一种互利共生关系。植物给菌根真菌提供碳水化合物;作为回报,菌根真菌能够增强植物对矿质营养元素(尤其是磷)的吸收。菌根的形成过程是一系列信号交换和转导的结果,具有严格并且一致的顺序。本文以植物中菌根形成的信号途径为主线,对菌根真菌的形成过程和信号转导途径及其方式进行了分析和讨论。高等植物中菌根形成的信号途径与豆科植物的结瘤信号途径部分共享,并且与钙离子信号途径相关,但前者更为广泛。尽管该途径中很多过程目前还不十分清楚,但是相信在不久的将来就可以揭开菌根形成过程中的众多谜团。     

菌根真菌在生态系统中的作用

 菌根是一种植物营养根与土壤真菌形成的共生体,在自然界中分布广泛。本文着重从以下几个方面介绍相关的研究进展：1) 菌根真菌作为生态系统的重要组成部分,具有不可忽视的生物量,并成为连接绿色植物和食真菌者食物链的重要一环;2) 菌根真菌通过参与凋落物的酶降解过程影响有机物的循环,通过促进生物固氮、加速土壤磷的风化、提高土壤溶液离子的有效性以及直接吸收等过程影响氮、磷、钾、钙、镁等元素的无机循环;3) 菌根真菌与土壤微生物间存在有益的或拮抗的相互作用,并可以直接或间接地影响根际生物区系的组成和数量;菌根真菌通过对宿主植物的有益作用而影响植物的种间竞争,通过菌根网络而形成的种团可以在同种或不同种植物间实现资源的重新分配和共享;由于对种间关系的作用和对食物链的影响,菌根真菌对群落的物种构成和多样性的维持具有重要的作用;菌根真菌是群落演替过程的指示者,也是这一过程的参与者和推动者,并且菌根真菌的存在也有利于提高土壤团聚体的稳定性及促进灰壤的形成;4) 菌根真菌的种类和数量可以指示生态系统中自然的或人类活动引起的变化,并可以在生态系统的保护、恢复或重建过程中发挥重要作用。文章的最后还介绍了最新的研究热点和发展趋势。     

亚热带典型树种根毛特征及其与共生真菌的关系

根毛和共生真菌增加了吸收面积,提高了植物获取磷等土壤资源的能力。由于野外原位观测根表微观结构较为困难,吸收细根、根毛、共生真菌如何相互作用并适应土壤资源供应,缺乏相应的数据和理论。该研究以受磷限制的亚热带森林为对象,选取了21种典型树种,定量了根毛存在情况、属性变异,分析了根毛形态特征与共生真菌侵染率、吸收细根功能属性之间的关系,探讨了根表结构对低磷土壤的响应和适应格局。结果表明:1)在亚热带森林根毛不是普遍存在的, 21个树种中仅发现7个树种存有根毛, 4个为丛枝菌根(AM)树种, 3个为外生菌根(ECM)树种。其中,马尾松(Pinus massoniana)根毛出现率最高,为86%;2)菌根类型是理解根-根毛-共生真菌关系的关键,AM树种根毛密度与共生真菌侵染率正相关,但ECM树种根毛直径与共生真菌侵染率负相关; 3) AM树种根毛长度和根毛直径、ECM树种根毛出现率与土壤有效磷含量呈负相关关系。该研究揭示了不同菌根类型树种根毛-共生真菌-根属性的格局及相互作用,为精细理解养分获取策略奠定了基础。     

东北红松纯林菌根外生菌根真菌群落与环境因子的相关性

外生菌根是木本植物根系与真菌形成的共生结构,外生菌根真菌在红松等外生菌根树种的定植与森林生态系统的保持方面起到至关重要的作用。明确菌根系统内外生菌根真菌群落组成是揭示菌根共生机制的前提条件。本研究利用Illumina Hiseq测序平台对生长季内红松纯林内根围土壤及菌根样品ITS2区进行高通量测序,分析其外生菌根真菌群落结构随季节的变化规律,同时通过统计学的方法分析了红松根系微生态中外生菌根真菌群落结构组成变化与其他生物因素、非生物因素的相关性。结果如下：（1）从6月份到10月份,5个月的菌根样品测序共得到741个真菌OTUs,利用FUNGuild数据库分析,其中85个OTUs归类为外生菌根真菌,优势属（相对丰度>5）为蜡壳菌属Sebacina、乳牛肝菌属Suillus、Meliniomyces、红菇属Russula、棉革菌属Tomentella、须腹菌属Rhizopogon和缘腺革菌属Amphinema。6月份菌根中外生菌根真菌的多样性最大,显著高于其他月份。（2）红松林外生菌根真菌群落组成受到土壤pH、有效磷含量、有效钾含量和土壤有效氮含量的影响,它们与外生菌根真菌优势属相对丰度呈现正相关或负相关。（3）根围土壤内真菌是影响红松根系外生菌根真菌相对丰度的另一重要因素,其中,包括普可尼亚属Pochonia、产丝齿菌属Hyphodontia、镰刀菌属Fusarium、Collembolispora、枝穗霉属Clonostachys、Apodus、鹅膏属Amanita在内的土壤真菌与根内外生菌根真菌的相对丰度呈线性关系。同时,超过85%的根内外生菌根真菌与同一取样地的土壤共有,可以认为侵染和扩散是红松根内外生菌根真菌群落形成的主要方式,同时兼有植物根系的选择,因为根内并不包括所有土壤中存在的外生菌根真菌,其机制需要进一步人工模拟试验验证。     

丛枝菌根共生关系的信号机制研究进展

在植物与微生物的共生体中,最广泛的互惠共生体就是丛枝菌根.真菌在植物根系形成菌根后,菌丝通过根的皮层细胞获取植物提供的碳源,同时将矿物营养和水从土壤转运到皮层细胞,这种共生过程的研究在生物多样性的保护、陆生植物的起源与演化、退化生态系统的修复与重建以及农业、林业和园艺业的应用具有重要的意义.近年来丛枝菌根真菌与植物根系建立共生关系的信号传导途径和作用机制备受关注,也取得了突破性的进展.本文对丛枝菌根真菌与植物根系在共生关系形成、营养交换以及防御方面的分子信号和细胞方面的研究进展进行综述,并对发展前景作以展望.     

植物-菌根真菌联合修复重金属污染土壤

菌根是菌根真菌侵染植物根系后在植物根部形成的共生结构。菌根技术作为一种生物强化技术应用于重金属污染土壤的植物修复已引起研究者的广泛关注。目前大量研究表明菌根能强化植物对重金属的转运、富集及根系稳定化过程,并通过促进营养物质的吸收利用、稳定细胞内氧化还原平衡、调控抗逆性相关基因的表达以及改善根际微生态环境等方式提升寄主植物的抗逆性。本文在介绍菌根真菌在植物修复重金属污染的联合过程中的作用效应及机制的基础上,分析了目前限制该技术应用的瓶颈问题以及未来的研究方向,为植物-菌根真菌联合修复的推广应用提供理论基础。     

外生菌根真菌与内生细菌共生互作的研究进展

外生菌根真菌能与很多高等植物共生,广泛存在于自然界,在促进植物生长和养分吸收、增强宿主抗逆性及维持森林生态系统稳定等方面发挥着重要作用。除与寄主植物密切联系外,外生菌根真菌,在其生命周期中与细菌群落进行物理和代谢相互作用常形成共生关系。这些细菌对外生菌根真菌菌丝生长、生物量增加及子实体的形成具有积极影响。本文阐述了外生菌根真菌与内生细菌共生现象的发现、共生关系的建立、内生细菌促进外生菌根真菌生长和发育及宿主与微生物组的研究方法等,以期更好地巩固外生菌根真菌的生物学及生态学等基础性知识,并利用细菌与真菌的相互作用为可食用外生菌根真菌的生物防治、菌肥研究、人工驯化及栽培提供思路。     

丛枝菌根共生的信号转导及其相关基因

大多数植物根系能够与某些真菌形成相互依存、互惠互利的菌根共生关系.植物在提供给丛枝菌根真菌赖以生存的碳源的同时,也通过真菌从土壤中吸取矿质营养.丛枝菌根能够促进植物生长,提高植物抗逆性和抵御外界不良环境,对提高农林业生产效率、增强生态系统稳定性及维护生物多样性具有重要的意义.菌根的形成是一系列信号分子交换传递和共生相关基因表达调控的结果.在信号转导途径中,共生受体样蛋白激酶、离子通道和钙/钙调依赖性蛋白激酶基因的表达对菌根的形成是不可或缺的.就丛枝菌根共生的信号转导机制以及信号途径中3个必需基因的结构、功能及研究现状进行了综述.     

丛枝霸王（Zygophyllum dumosum）根际AM真菌生态学研究

AM真菌是一类广泛分布的土壤真菌,与宿主植物形成共生结构后,对于植物生长和植被恢复有多种有益的生理学和生态学作用。1999年11月至2000年10月,通过每月分别从0－10cm和10－20cm土层采集根际土样,对以色列荒漠地区丛枝霸王（Zygophyllum dumosum Boiss）根际AM真菌进行了系统的生态学研究。AM真菌的分布和定殖与季节变化和采样浓度密切相关。菌根真菌的最高定殖率并不伴随有最大的孢子密度,最高的定殖率发生在1999年11月,而最大的孢子密度则出现在2000年9月。10－20cm土层中的菌根真菌定殖率和孢子密度明显高于0－10cm土层。土壤温度与所有菌根结构的定殖率呈正相关,土壤有机质含量与泡囊和丛枝定殖率呈正相关,而土壤总可溶性氮对泡囊和丛枝定殖有显著正效应,对孢子密度有显著负效应。结果建议,孢子密度、泡囊和丛枝定殖程度可作为检测荒漠土壤状况的生态指标。研究应用于我国特别是西部荒漠地区的植被建立和恢复,可望发挥重任作用：（1）AM真菌能与绝大多数高奶系形成共生联合体,促进根系对土壤矿质营养和水分的吸收,提高植物对干旱、高温、盐碱、根部病害等的抗性,提高逆境条件下植物的成活率,深入研究荒漠生态系统中AM真菌动态分布,以及筛选优势AM菌种和人工接种,进行菌根化育苗,为植被建立和恢复提供优质苗木;（2）菌根的丛枝定殖时间短,主要发生在幼根,泡囊定殖时间长,主要发生在老根,而AM真菌的生长发育和繁殖所需的碳水化合物来自植物根系的分泌活动,所以,通过检测不同时期菌根各种结构的定殖程度和孢子的丰富度,可以获得宿主植物根系的生长状况,进而对土壤环境作出科学的评估。