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。     

菌根真菌与植物共生营养交换机制研究进展

菌根是陆地生态系统普遍存在的、由土壤中的菌根真菌侵染宿主植物根系形成的联合共生体.菌根的建立是以共生体双方的营养交换为基础的:菌根真菌从土壤中吸收氮、磷等营养物质并转运给宿主植物,供其生长;作为交换,植物则以脂质或糖的形式向菌根真菌提供其生长所必需的碳水化合物.近年来,菌根真菌与宿主植物间的营养交换机制一直是研究的热点,国内外对菌根真菌介导的植物营养物质吸收和转运机制的研究也取得了巨大进展.本文综述了丛枝和外生两种菌根真菌与宿主植物间营养交换的最新研究进展,尤其是碳、氮、磷等几种重要营养物质的吸收与双向转运机制,以及营养交换在菌根形成中的潜在调控作用,并对目前存在的关键问题和未来研究方向进行了分析和展望,这对菌根模型的建立及菌根效益的优化具有重要意义.     

外生菌根真菌的共生互作和宿主选择机制研究进展

外生菌根真菌作为树木的共生伙伴,是森林生态系统重要组成部分,在森林天然更新、植物抗逆性形成、协助植物吸收限制性营养等方面扮演重要角色。真菌和植物跨界共生具有复杂的分子互作过程,在共生的不同阶段有不同的分子互作机制,其调控反馈网络还有许多未知。基因组与转录组研究技术和方法的进步,为一些新的信号分子、效应蛋白以及相关通路的发现提供了可能。真菌与宿主植物之间营养转移调控对共生的影响也逐渐受到关注,营养相关的转运蛋白对共生的建立和维持提供了物质基础。真菌的宿主选择机制是值得重点关注的领域,由于外生菌根真菌的多谱系起源和演化史中存在多次宿主转换事件,真菌演化出多样的应对机制用来区分相容性宿主、不相容性宿主和非宿主。通过对不同真菌与宿主植物的组学研究,宿主选择机制研究取得了一定进展。本文对近十年来国内外的研究报道进行梳理与总结,并对未来在该领域的探索方向做出展望。     

外生菌根对干旱胁迫的响应

从外生菌根真菌、外生菌根共生体以及外生菌根的间接作用等方面阐述外生菌根如何抵制干旱胁迫,并对未来我国外生菌根的研究提出了建议。干旱可以抑制外生菌根真菌的生长并降低其群落中真菌的多样性,干旱胁迫下外生菌根真菌子实体可以利用深度30cm以下的土壤水,子实体的表面积和体积比可作为筛选抗旱真菌的一个重要因子;在遭受干旱胁迫时,外生菌根共生体可以发生形态变化来应对干旱,同时增加了植株水分的吸收并改善了植物的光合作用、活性氧以及激素等相关代谢;外生菌根对植物生长的促进作用、增加土壤碳汇以及对其他根际微生物生长的促进作用等对宿主植物应对干旱胁迫有利。未来我国外生菌根研究应加强对干旱区优良菌-树组合的筛选工作,同时加大对乡土外生菌根真菌资源的调查力度,未来研究应重点向分子生物学领域推进。     

外生菌根缓解植物酸雨胁迫的机理研究进展

森林作为陆地生态系统的主体,是酸雨污染的主要受体,酸雨对生态系统产生着巨大的影响。菌根是菌根真菌与植物营养根的共生体。外生菌根真菌与宿主植物间互惠互利,在森林生态系统中,外生菌根在维持生态系统的养分平衡和改善树木营养等方面有重要的作用。本文综述了国内外关于菌根和酸雨关系的研究,酸雨能抑制外生菌根的形成,降低其活力;但另一方面,外生菌根能够缓解酸雨造成的植物危害,提高植株对酸雨的耐受力。外生菌根主要通过以下几方面缓解酸雨胁迫:(1)菌根形态结构的物理屏蔽作用;(2)增加养分吸收,增加御酸能力;(3)增强酶活性,提高植物生存能力;(4)产生有机酸或其他物质。     

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.     

外生菌根真菌生物地理学研究进展

外生菌根真菌对植物矿质营养、生态系统物质循环、物种演化进程等具有十分重要的作用,但其生物地理学研究长期滞后于动植物。扩散和隔离是解释外生菌根真菌生物地理分布格局的重要理论。古地质、古气候和宿主植物是外生菌根真菌地理分布格局形成的重要推动因子。基因组学、生物信息学技术与生物地理学方法相互结合和补充,可以用来研究一些复杂的真菌生物地理学问题。文中详细阐述了外生菌根真菌生物地理学研究的重要过程和现状,如真菌物种界定、常用数据分析方法、起源和演化规律及其在生物多样性保护方面的应用等,并初步探讨了其未来的发展方向。     

四川都江堰亚热带针阔混交林中主要晚生型外生菌根真菌类群的空间分布

晚生型外生菌根真菌通常出现在森林演替的后期,是成熟林中的优势外生菌根真菌类群.对四川都江堰一片亚热带针阔混交林中的菌根真菌地上群落进行调查,并应用二元逻辑回归分析对晚生型外生菌根真菌的主要类群,即鹅膏菌科、牛肝菌科和红菇科,与周围(5 m×5 m样方)树种组成的关系进行研究.还应用次级变量分析方法对主要外生菌根真菌类群的空间格局进行了分析.结果表明,非外生菌根树种及某些外生菌根树种对特定类群菌根真菌子实体的出现有抑制作用,而不同类群外生菌根真菌在克隆生长上的差异并不是子实体空间分布的决定因素.我们认为,当研究自然林中外生菌根子实体的空间分布时,除了宿主植物的分布,也应考虑非宿主植物的分布以及菌根真菌相互作用的影响.     

丛枝菌根真菌(AMF)对植物群落调节的研究进展

1 引言 菌根(mycorrhiza)是土壤中的菌根真菌与高等植物营养根系形成的一种共生体,菌根的个主要的类型(即外生菌根Ectomycorrhiza、内生菌根Endomycorrhiza、内外生菌根Ectendomycorrhiza)中,内生性的丛枝状菌根(Vesicular-Arbuscular mycorrhiza,AM)是分布最广泛、最普遍的一类菌根。土壤中的丛枝菌根真菌(Abuscular mycorrhizal fungi, AMF)与高等植物营养根系形成丛枝菌根(abuscular mycorrhiza, AM),能促进宿主对土壤中矿质元素P、NK、Cu、Zn等的吸收,提高宿主根系对根部侵染病菌的抵抗能力和增强植物对干旱、高温、高盐和…     

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…     

外生菌根真菌促生微生物生态功能研究进展

菌根的形成及功能与菌根促生功能微生物密切相关。外生菌根不仅在森林生态系统中发挥至关重要的作用,而且部分外生菌根类大型真菌具有良好的食药用经济价值。根据已有研究,本文系统阐述了外生菌根真菌相关促生功能微生物对外生菌根真菌菌根化、菌丝生长及子实体形成的促进作用及机制;解析促生功能微生物对外生菌根真菌的特异定殖机制;探讨外生菌根真菌相关促生性微生物的作用条件特异性及生态功能,对外生菌根真菌和相关促生功能微生物的互作进行综述,并展望了外生菌根真菌促生微生物的研究前景。希望为外生菌根真菌生长、发育及其生态功能研究提供新的思路。     

杜鹃花科植物菌根的研究进展

杜鹃花科Ericaceae植物可与土壤真菌形成杜鹃花类菌根ericoid mycorrhizas（ERM）共生体,且广泛分布于全球不同的陆地生态系统,特别是在贫瘠、酸性等严酷的环境中占优势。杜鹃花科植物菌根类型多样,绝大多数宿主具有ERM,还有少量宿主具有其他类型的菌根结构,且常与暗隔内生菌（dark septate endophyte,DSE）并存;ERM的宿主植物除已知的杜鹃花科外,岩梅科Diapensiaceae植物也具有ERM结构;ERM真菌以子囊菌和担子菌为主,主要来自柔膜菌目Helotiales和蜡壳耳目Sebacinales;与杜鹃花科宿主形成ERM的真菌也常与壳斗科Fagaceae、松科Pinaceae等宿主植物形成外生菌根（ectomycorrhiza,ECM）结构;ERM对宿主植物在营养吸收、忍耐贫瘠环境、抵抗重金属污染等能力方面都有积极的促进作用,对环境变化的响应是多样的,生境和季节的变化对ERMF群落的组成和分布有着显著影响,资源比率变化可能改变ERM宿主与其他菌根或非菌根植物之间的竞争关系。本文回顾了近40多年来国内外有关ERM的研究进展,还对ERM研究的前景进行了展望,以期在理论和实践中对杜鹃花科及其菌根的研究能取得更丰硕的成果。     

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.     

四川都江堰亚热带针阔混交林中主要晚生型外生菌根真菌类群的空间分布

晚生型外生菌根真菌通常出现在森林演替的后期,是成熟林中的优势外生菌根真菌类群。对四川都江堰一片亚热带针阔混交林中的菌根真菌地上群落进行调查,并应用二元逻辑回归分析对晚生型外生菌根真菌的主要类群,即鹅膏菌科、牛肝菌科和红菇科,与周围(5m×5m样方)树种组成的关系进行研究。还应用次级变量分析方法对主要外生菌根真菌类群的空间格局进行了分析。结果表明,非外生菌根树种及某些外生菌根树种对特定类群菌根真菌子实体的出现有抑制作用,而不同类群外生菌根真菌在克隆生长上的差异并不是子实体空间分布的决定因素。我们认为,当研究自然林中外生菌根子实体的空间分布时,除了宿主植物的分布,也应考虑非宿主植物的分布以及菌根真菌相互作用的影响。     

植物与丛枝菌根真菌在共生早期的信号交流

摘要:丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与大多数陆生植物互利共生具有广泛的生理生态学意义,而这一生态学功能背后的共生机制我们知之甚少。已探明AM形成前宿主植物根分泌的独脚金内酯促进AMF菌丝分支,分泌的角质单体促进AMF 在宿主根中定植;同时,菌根真菌的分支菌丝释放出脂质几丁糖(lipochitooligosaccharides,LCOs)和短链几丁质寡聚物(short-chain chitin oligomers,COs)信号分子诱导宿主基因表达、侧根发育以及形成Ca2+振荡,它们相互作用共同促进AM形成。在能同时形成菌根和根瘤的蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和日本百脉根(Lotus corniculatus)植物中,根瘤共生体形成过程所需的若干基因与菌根形成所需的基因有关。这些研究成果为全面揭示菌根共生体发生过程的信号转导奠定了基础。本文对目前国内外宿主植物与AM真菌之间的信号物质及其功能、相关基因及其调控功能等进行了综述,旨在为AM真菌共生早期的信号交流研究提供有价值的参考。     

氮沉降对外生菌根真菌的影响

综述了国外氮沉降对外生菌根真菌的影响研究现状 ,主要从菌根形成、形态 (菌丝体、菌根 )变化、子实体生产力和外生菌根真菌群落结构等方面对氮沉降的响应进行了综述 ,并初步探讨了氮饱和的临界负荷。研究表明 ,过量氮沉降会给外生菌根真菌在以下几个方面带来负影响 :(1)影响外生菌根真菌与寄主植物之间的养分分配和循环 ;(2 )降低子实体生产力 ;(3)减少菌丝 ;(4 )降低菌根量及其活力 ;(5 )降低外生菌根真菌丰富度 ;(6 )改变外生菌根真菌群落结构组成 ;(7)降低外生菌根真菌群落功能。还指出了未来该方面研究重点和方向     

外生菌根菌的分子生态学：分子标记基因、遗传个体及生态意义

外生菌根真菌与很多植物形成互利共生关系,在营养物质交换和碳循环等方面起着关键性的作用,是森林生态系统的重要组成部分。近期生物技术的发展使得人们对外生菌根菌的群体遗传学和分子生态学有了更加深入的认识。本文介绍了一些常用的鉴定外生菌根菌的分子标记,并对每种分子标记的特点及其适用范围进行了讨论。文中总结了几种常用的鉴定未知外生菌根菌的方法,指出了一些在研究外生菌根菌过程中需要克服的内在困难,其中之一就是很多外生菌根菌不可以人工培养,所以人们缺少对其地下部分分布规律和动态变化的了解。在寄主专一性、物种多样性和丰富度、遗传个体大小、繁殖方式等方面,近期对外生菌根菌的分子生物学研究已经获得了很多重要的结果。作者讨论了这些研究成果对于今后开展外生菌根菌研究的重要意义以及在森林生态系统保育方面的潜在应用价值。     

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。     

外生菌根与植物抗重金属胁迫机理

外生菌根是外生菌根真菌和植物营养根形成的共生体,能够增加植物对污染胁迫的抵抗能力。本文综述了20多年来国内外研究外生菌根增加植物抗重金属毒害的成果,指出了外生菌根在植物抗重金属毒害中的积极作用,并概括其抗性的主要机理为：外延菌丝的吸收作用;菌根分泌物的调节与螯合作用;菌根菌套或哈蒂氏网吸收过滤有毒金属;菌根菌套的疏水性作用。在研究外生菌根抗重金属毒害机理的基础上,提出了该领域今后的研究前景。     

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.