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。     

兰科菌根的生态学研究进展

兰科植物(Orchidaceae)是典型的菌根植物,自然条件下其种子的成功萌发和生长的早期阶段对菌根真菌有绝对的依赖性,在有些成年兰科植物中菌根真菌仍起着重要的作用。目前大部分兰科植物已为濒危物种,鉴于兰科植物天然的菌根共生关系,开展兰科植物和菌根真菌互作的生态学研究不仅具有极高的科研价值,更有助于兰科植物的物种保护和野生种群的生态恢复。近年研究表明,兰科植物对真菌的选择和二者共生关系的建立与菌根真菌的空间分布和丰度密切相关,然而当前对自然环境中兰科菌根真菌的实际分布还了解甚少,因此文章从生态学角度系统分析兰科植物与菌根真菌的关系,探讨该领域的研究热点,旨在为兰科菌根的生态学研究提供参考。     

兰科植物菌根真菌研究新见解

兰科(Orchidaceae)在地球生命系统演化中占有十分重要的地位,几乎全部兰科植物均处于不同程度的濒危状态,研究兰科菌根真菌对于保护珍稀濒危兰科植物具有重要意义。该文在对菌根真菌相关的概念及研究方法进行综述的基础上,对兰科菌根真菌的主要类群、特异性及其与兰科植物稀有性之间的关系,以及兰科菌根真菌与兰科植物之间的营养关系和进化关系进行了总结。兰科菌根真菌的研究方法可以归纳为经典研究方法、早期分子生物学方法、rDNA片段高通量测序法、宏基因组学方法。兰科菌根真菌类群主要隶属于担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和毛霉门(Mucoromycota)。根据兰科菌根真菌特异性与否,首次明确了兰科菌根真菌定植关系可分为三大类:特异性定植、广泛性定植和特异-广泛兼性定植。根据营养关系特点,首次将兰科植物与菌根真菌之间的营养关系划分为三大类:兰花单向利好型、典型共生型、分工合作型。兰科菌根真菌特异性与兰科植物稀有性之间的关系呈现出两面性,而兰科菌根真菌与兰科植物之间是否存在协同进化关系还需要更多的研究才能阐明。此外,该文还对兰科菌根真菌领域今后的研究提出了一些思路。     

兰科植物与菌根真菌的营养关系

兰科植物与真菌具有天然的菌根共生关系。兰科植物种子细小,无胚乳,自然条件下只有与适宜的真菌共生才能萌发;兰科植物作为有花植物中最大的科之一,有光合自养、混合营养及完全真菌异养等营养类型。近年研究表明,不同营养类型的兰科植物其菌根真菌常具有一定的差异性,表现出不同的营养作用关系。本文对不同营养类型兰科植物与菌根真菌的营养作用关系的研究进展进行综述,并对兰科植物菌根营养机理、营养关系的变化等进行讨论,以期为兰科菌根营养学研究及菌根技术应用于兰科植物快繁和保育工作等提供参考。     

辽宁省9种兰科植物根内与根际土壤中真菌群落结构的差异

兰科植物的生存及生长高度依赖其根中的共生真菌, 其中的菌根真菌更是对兰科植物的种子萌发与后续生长有着非常重要的作用, 研究兰科植物根中的真菌, 尤其是菌根真菌, 对兰科植物的保护有重要作用。该研究利用第二代测序技术, 对中国辽宁省境内的9种属于极小种群的兰科植物的根、根际土和根围土中的真菌群落和菌根真菌组成进行了研究。结果显示, 兰科植物根中的真菌群落和根际土、根围土中的真菌群落具有显著差异。兰科植物根中的总操作分类单元(OTU)数目远小于根际土和根围土中的总OTU数目。同时, 兰科植物根中菌根真菌的种类和丰度与根际土、根围土中菌根真菌的种类与丰度没有明显联系。FunGuild分析结果显示, 丛枝菌根真菌在根际土与根围土中的丰度非常高, 但在兰科植物的根中却数量极少。这些结果表明, 兰科植物根中的真菌群落与土壤中的真菌群落在一定程度上是相互独立的。     

辽宁省9种兰科植物根内与根际土壤中真菌群落结构的差异

兰科植物的生存及生长高度依赖其根中的共生真菌,其中的菌根真菌更是对兰科植物的种子萌发与后续生长有着非常重要的作用,研究兰科植物根中的真菌,尤其是菌根真菌,对兰科植物的保护有重要作用。该研究利用第二代测序技术,对中国辽宁省境内的9种属于极小种群的兰科植物的根、根际土和根围土中的真菌群落和菌根真菌组成进行了研究。结果显示,兰科植物根中的真菌群落和根际土、根围土中的真菌群落具有显著差异。兰科植物根中的总操作分类单元(OTU)数目远小于根际土和根围土中的总OTU数目。同时,兰科植物根中菌根真菌的种类和丰度与根际土、根围土中菌根真菌的种类与丰度没有明显联系。FunGuild分析结果显示,丛枝菌根真菌在根际土与根围土中的丰度非常高,但在兰科植物的根中却数量极少。这些结果表明,兰科植物根中的真菌群落与土壤中的真菌群落在一定程度上是相互独立的。     

辽宁省八种兰科植物根内生真菌多样性

兰科植物的生存强烈依赖菌根真菌,研究兰科菌根真菌对兰科植物的保护有重要作用。本研究以辽宁省的无柱兰(Amitostigma gracile)、二叶舌唇兰(Platanthera chlorantha)、小斑叶兰(Goodyera repens)、蜻蜓兰(Tulotis fuscescens)、山兰(Oreorchis patens)、羊耳蒜(Liparis japonica)、长苞头蕊兰(Cephalanthera longibracteata)和绶草(Spiranthes sinensis) 8种属于极小种群的野生兰科植物为例,利用第二代测序技术对其根内生真菌多样性进行了研究。结果表明:无柱兰、二叶舌唇兰、小斑叶兰和山兰都偏好与角担菌科(Ceratobasidiaceae)真菌共生,羊耳蒜偏好与胶膜菌科(Tulasnellaceae)真菌共生;长苞头蕊兰主要与革菌科(Thelephoraceae)和蜡壳耳科(Sebacinaceae)真菌共生;绶草不仅能与丝核菌属(Rhizoctonia)真菌共生,还能与蜡壳耳科真菌共生;同种兰科植物的不同植株在同一生境下所选择的菌根真菌有差异,而同一地点的不同兰科植物的菌根真菌群落各不相同。由此可见,兰科植物根中菌根真菌的组成并非完全受植物自身控制,但主要菌根真菌仍取决于兰科植物的选择;这8种兰科植物根中的真菌绝大多数为非菌根真菌,而菌根真菌的丰度通常很低,这可能是辽宁地区兰科植物稀少的原因之一。     

菌根真菌与兰科植物氮营养关系的研究进展

兰科植物是典型的菌根植物。兰菌根是兰科植物根与真菌形成的菌根共生体。兰菌根真菌的营养来源影响宿主植物的生活方式和营养水平。氮是植物生长的主要限制因子。兰科植物具有富集氮的特征, 其组织和器官的氮含量通常高于同生境中的其他植物。该文综述了兰菌根真菌类别、兰科植物氮营养特征和兰菌根的氮转移机制等的研究进展, 以期为兰科植物资源的保护、再生及可持续利用的相关研究提供参考和借鉴。     

菌根真菌与兰科植物互作的组学研究进展

兰科植物因其具有丰富的物种多样性和重要的社会经济价值,多年来一直是植物学及生态学界的重点研究对象。菌根真菌对兰科植物的种子萌发、营养吸收和种群动态等多个方面都具有十分重要的作用,因而近年来受到越来越多的关注。探究菌根真菌与兰科植物互作的内在机制是目前兰科菌根研究的一大热点领域,同时也为兰科植物野生资源保护和种群恢复提供了许多新方法与新思路。随着新一代测序技术以及多种组学数据库的发展与建立,菌根真菌与兰科植物互作机制研究已然进入了一个全新的时代。纵观近年来的研究,通过基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等相关技术,人们对兰科菌根共生过程中的种子萌发、营养物质转运、信号转导、宿主免疫和逆境抗性等方面的内在机制有了一定的了解。本文对近十年来国内外采用组学技术研究菌根真菌与兰科植物互作机制方面的研究成果进行了总结和梳理,并对未来该领域的研究进行了展望。     

兰科植物共生胶膜菌:分类学、多样性、专一性和适应性

兰科植物与丝核菌类真菌,包括胶膜菌科、角担菌科和蜡壳菌科等形成菌根共生体。胶膜菌科真菌作为最广泛分布的共生菌根真菌,表现出与兰科植物的协同进化与密切关系。除了形态学特征分析和比较外,分子技术促进了兰科植物胶膜菌的分类学和多样性研究。兰科植物与胶膜菌的特异性可能限制兰科植物的分布和移栽后的生存能力,但有些兰科植物与胶膜菌的共生关系会因为地理分布或环境变化进行调整,使植物更好地生存,这种适应性为实现无菌苗菌根化来促进兰科植物的迁地保护或繁殖提供可能。本文综述了兰科植物共生菌根真菌胶膜菌在分类学、多样性、特异性和适应性等方面的研究。