丛枝菌根真菌在土壤氮素循环中的作用

作为植物需求量最大的营养元素,氮素是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子。丛枝菌根真菌能与地球上80%以上的陆生植物形成菌根共生体,帮助宿主植物吸收土壤中的P、N等矿质养分。目前,丛枝菌根真菌与氮素循环相关研究侧重于真菌对氮素的吸收形态以及共生体中氮的传输代谢机制,却忽略了丛枝菌根真菌在固氮过程、矿化与吸收过程、硝化过程、反硝化过程以及氮素淋洗过程等土壤氮素循环过程中所起到的潜在作用,并且越来越多的证据也表明丛枝菌根真菌是影响土壤氮素循环过程的重要因子。总结了丛枝菌根真菌可利用的氮素形态及真菌的氮代谢转运相关基因的研究现状;重点分析了丛枝菌根真菌在调控土壤氮素循环过程中的潜在作用以及在生态系统中的重要生态学意义,同时提出了丛枝菌根真菌在土壤氮素循环过程中一些需要深入研究的问题。     

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.
     

菌根真菌促进植物吸收利用氮素机制的研究进展

作为自然界最为普遍的一种植物共生体,菌根能够极大地促进植物对氮素的吸收和利用,其中菌根真菌在共生结构功能中发挥了重要作用。本文分别从菌根解剖构造、生理生化和分子生物学方面系统总结了菌根真菌促进植物吸收和利用氮素的研究现状。重点介绍了菌根真菌可利用的氮素形态及影响其利用的主要因素、菌根真菌的氮代谢途径GS-GOGAT以及菌根真菌中存在的鸟氨酸循环途径,指出精氨酸是菌丝内氮转运的主要形式,NH3可能为菌根真菌和植物界面质外体的主要转运形式。     

接种微生物对大豆生长及其根际土壤的影响

对沙土中的大豆接种丛枝菌根真菌及丛枝菌根真菌与解磷菌和根瘤菌联合接种, 动态监测大豆的生长状况和营养吸收情况。结果表明, 在沙土中, 根瘤菌与丛枝菌根真菌的组合效应对豆科植物营养元素的改善最为有效。接种丛枝菌根真菌以及丛枝菌根真菌与其他微生物联合应用对宿主矿质营养吸收尤其是磷吸收有明显的促进作用, 种植30 d、45 d 和64 d 接菌处理植物叶片的平均全磷含量比对照分别高1.45%、73%和56%。接种微生物使植物从土壤中吸收氮、磷、钾元素的强度比对照高, 接菌植物根际土壤养分浓度低于对照。接菌植物生物量显著高于对照, 单接种丛枝菌根真菌处理、双接种丛枝菌根真菌与解磷菌、双接种丛枝菌根真菌与根瘤菌以及丛枝菌根真菌、解磷菌与根瘤菌三种菌剂混合处理的总生物量分别比对照高出181%、134%、153%和89%。丛枝菌根真菌与解磷菌和根瘤菌三种菌剂混合接种对植物的促生作用并不明显。     

丛枝菌根共生体中碳、氮代谢及其相互关系

丛枝菌根共生体(arbuscular mycorrhiza, AM)是丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与宿主植物之间形成的互惠共生形式.共生体中的碳、氮交换和代谢影响着宿主植物和共生真菌之间的营养平衡和资源重新分配,在物质和能量循环中发挥着重要作用.宿主植物光合固定的碳输送到真菌内,并且分解和释放真菌所需的生命物质和能量,包括促进孢子萌发、菌丝生长和提高氮等营养元素的吸收;而菌根真菌利用宿主植物提供的碳骨架和能量,发生氮的转化和运输,最终传递给宿主植物供其利用.本文综述了丛枝菌根共生体中碳、氮传输和代谢的主要模式,碳、氮的交互影响和调控机制,以促进丛枝菌根在可持续农业和生态系统中的应用.     

亚热带丛枝菌根与外生菌根森林对土壤氮循环的影响

菌根真菌能促进植物获取氮素从而调节土壤氮循环过程,但不同类型菌根影响土壤氮循环的特征尚待更多研究.本试验选择中国亚热带典型次生林植被,设置丛枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)树种优势样地,对比分析两种菌根类型森林土壤氮状态的差异,以探究菌根类型影响土壤氮循环的可能作用机制.结果 表明,AM与ECM森林的土壤总氮和铵态氮...     

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。     

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…     

丛枝菌根（AM）生物技术在现代农业体系中的生态意义

菌根是植物根系与特定的土壤真菌形成的共生体,有利于生态系统中养分循环,协助植物抵御不良环境胁迫．自然条件下,大多数植物表现一定的菌根依赖性,在植株根系发育过程中如能与适宜的菌根真菌形成良好的菌根结构,可提高产量,改善品质,其中丛枝菌根是最普遍的类型．丛枝菌根帮助植物抵御不良环境胁迫及病虫害,促进植物健康生长,可减少化学肥料、杀虫剂施用量,以减少对环境、生态不利的化学物质施用量．丛枝菌根共生体可加速根系生长,提高对移动性低的无机离子吸收,加速养分循环利用,增强植物对不良胁迫(生物与非生物)因素的耐受力,形成良好的土壤结构,提高植物群体的多样性．文章综述了丛枝菌根真菌生态特征,丛枝菌根对寄主植物的影响,丛枝菌根生物技术应用于农业体系的生态意义及其应用潜力．     

氮碳添加和丛枝菌根对外来入侵植物豚草的影响

通过温室控制试验,研究了氮碳素添加及丛枝菌根(AM)对外来入侵植物豚草生长的影响.结果表明： 氮素添加对豚草的形态指标、生物量及其分配特征和生长速率均没有显著影响,却使豚草地上器官和根的氮含量显著增加;碳素添加增加了土壤中的有效氮含量,促使豚草增加营养吸收器官的生物量分配以缓解养分(氮素)胁迫,导致分枝数、总叶面积、比叶面积和叶生物量比明显降低,总生物量显著减少.豚草与AM真菌共生增强了其适应土壤氮素变化的能力,增加了比叶面积,提高了豚草的资源获取能力,其作用在土壤有效氮含量低时更加明显.AM真菌对豚草适应低氮生境有着重要意义.     

Ammonium and methylammonium transport by the nitrogen-fixing bacterium Azotobacter vinelandii.

Azotobacter vinelandii, grown with NH4+ as nitrogen source, was shown to possess an active transport system which can take up NH4+ against a concentration gradient of 58-fold. The properties of the NH4+ uptake system were investigated with the NH4+ analog CH3NH3+. The use of this analog was justified on the basis of the conclusion that the uptake of NH4+ and CH3NH3 involves a common binding site, as shown by the competitive inhibition of CH3NH3+ uptake by NH4+ (Ki approximately 3 microM). A Lineweaver-Burk plot for CH3NH3+ uptake revealed a biphasic curve, suggesting the existence of two CH3NH3+ (NH4+) uptake systems with apparent Km's for CH3NH3+ equal to 61 microM and 661 microM. The uptake of CH3NH3+ was inhibited by arsenate, as well as by cyanide or carbonyl cyanide-m-chlorophenyl hydrazone, indicating that phosphate bond energy is required.     

固氮菌缓解氮限制环境中丛枝菌根真菌对加拿大一枝黄花的营养竞争

丛枝菌根真菌(AMF)能与大多数陆生植物的根系形成共生体, 有助于宿主植物吸收养分。但营养胁迫下, 根系微生物对AMF与宿主植物间关系的影响少见报道。该研究假设: 在营养极度匮乏(如氮胁迫)环境下, AMF与宿主植物可能产生营养竞争, 而固氮菌的介入能够缓解两者对营养的竞争关系。为了验证这一假设, 该文探究了加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)生长受限的氮浓度, 并在氮受限条件下检验了AMF、加拿大一枝黄花及固氮菌三者间的关系。结果表明: 低氮处理明显抑制了加拿大一枝黄花的地上生物量和总生物量, 尤其以0.025 mmol·L^-1 N的氨态氮对加拿大一枝黄花的负影响更甚。在此氮浓度下, 单独添加AMF总体上都进一步抑制了加拿大一枝黄花的生长, 而固氮菌的添加在一定程度上提高了氮受限条件下AMF对宿主的根部侵染率及宿主植物生物量。这表明固氮菌能够缓和氮受限条件下AMF和加拿大一枝黄花间的营养竞争关系。研究结果加深了对外来植物在极度营养胁迫环境下与多种微生物互作的入侵机制的理解。     

Nitrogen-fixing bacteria alleviates competition between arbuscular mycorrhizal fungi and Solidago canadensis for nutrients under nitrogen limitation

丛枝菌根真菌(AMF)能与大多数陆生植物的根系形成共生体, 有助于宿主植物吸收养分。但营养胁迫下, 根系微生物对AMF与宿主植物间关系的影响少见报道。该研究假设: 在营养极度匮乏(如氮胁迫)环境下, AMF与宿主植物可能产生营养竞争, 而固氮菌的介入能够缓解两者对营养的竞争关系。为了验证这一假设, 该文探究了加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)生长受限的氮浓度, 并在氮受限条件下检验了AMF、加拿大一枝黄花及固氮菌三者间的关系。结果表明: 低氮处理明显抑制了加拿大一枝黄花的地上生物量和总生物量, 尤其以0.025 mmol·L^-1 N的氨态氮对加拿大一枝黄花的负影响更甚。在此氮浓度下, 单独添加AMF总体上都进一步抑制了加拿大一枝黄花的生长, 而固氮菌的添加在一定程度上提高了氮受限条件下AMF对宿主的根部侵染率及宿主植物生物量。这表明固氮菌能够缓和氮受限条件下AMF和加拿大一枝黄花间的营养竞争关系。研究结果加深了对外来植物在极度营养胁迫环境下与多种微生物互作的入侵机制的理解。     

丛枝菌根真菌与植物共生对植物水分关系的影响及机理

自1885年Frank首次提到菌根(mykorhiza)概念以来,大量的试验证实了丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系之间形成具有一定结构和功能的共生体,促进植物生长并提高干旱耐受能力,在干旱生态系统中发挥重要的作用。该研究多集中在对宿主植物生理生态的影响及其机制方面,然而菌根共生对宿主植物水分吸收和信号产生、传递的影响研究少而分散,缺少系统总结。综述了最近四十多年丛枝菌根真菌与植物共生体对宿主植物干旱适应性影响研究进展,讨论了菌根共生对植物根冠通讯的影响及机理。干旱胁迫下AMF与植物共生,通过影响宿主植物一系列生理生态过程,提高宿主植物横向根压和纵向蒸腾拉力。经典的Ohm吸水模型是该方向最有代表性的研究成果,该模型揭示了菌根共生的根外菌丝具有不同于根细胞的细胞结构和水分运输性能,这为宿主植物提供一种特殊的快速吸水方式,可提高植物对土壤水分的吸收和运输能力。研究表明,AMF会影响宿主植物根冠通讯过程,如诱发信号级联反应,诱导根系尽早感知水分胁迫并产生非水力根源信号,提高宿主对干旱的耐受性。讨论了AMF在根冠通讯分子机制研究方面存在的问题及可能的解决途径,展望了AMF在干旱农业生产中的应用潜力。     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草生长的影响

不同施肥处理影响AMF(Arbuscular mycorrhizal fungi)群体结构,然而不同AMF群体结构对植物的生长以及养分吸收的影响尚未见报道,试验利用盆栽实验研究了7种不同来源的丛枝菌根真菌(AMF)群落对白三叶草生长和N、P、K以及微量元素Cu、Zn、Mn的吸收的影响。7种AMF群落分离自长期定位施肥试验地,分别为NPK、OM、CK、1/2OM、NP、NK和PK。每年施肥量是300kg N/hm2,135kg P2O5/hm2,300kg K2O/hm2。有机肥处理的N、P、K养分量与试验地NPK处理含量相同,原料以粉碎的麦秆为主,加上适量的大豆饼和棉仁饼,有机肥经堆制发酵后施用。试验土壤采用封丘试验地土壤,经灭菌处理。试验结果表明,接种不同AMF群落均能促进三叶草的生长,对养分吸收则表现不同。分离自CK试验地的AMF群落对三叶草侵染率显著低于其它6种AMF群落。分离自1/2OM和OM试验地的AMF群落较分离自NPK、CK、NP和NK的AMF群落显著促进了三叶草对P的吸收;各种AMF群落都促进了对N和K的吸收;分离自OM、CK、1/2OM、NP、NK试验地的降低了三叶草植株N含量;分离自NPK试验地的AMF群落提高了三叶草植物K含量;对于Cu、Zn、Mn元素的吸收,不同处理存在较大的差异。AMF群落对三叶草生长以及养分吸收贡献不同,这与不同施肥管理下不同AMF群落的优势种属的侵染率、养分转化以及菌丝发育及分布有关。     

Uptake, metabolism and distribution of organic and inorganic nitrogen sources by Pinus sylvestris

Although an increasing number of studies show that many plant species have the capacity to take up amino acids from exogenous sources, the importance of such uptake for plant nitrogen nutrition is largely unknown. Moreover, little is known regarding metabolism and distribution of amino acid-N following uptake or of the regulation of these processes in response to plant nitrogen status. Here results are presented from a study following uptake, metabolism, and distribution of nitrogen from NO(3)(-) NH(4)(+), Glu, or Ala in Scots pine (Pinus sylvestris L). In a parallel experiment, Ala uptake, processing, and shoot allocation were also monitored following a range of pretreatments intended to alter plant C- and N-status. Uptake data, metabolite profiles, N fluxes through metabolite pools and tissues, as well as alanine aminotransferase activity are presented. The results show that uptake of the organic N sources was equal to or larger than NH(4)(+) uptake, while NO(3)(-) uptake was comparatively low. Down-regulation of Ala uptake in response to pretreatments with NH(4)NO(3) or methionine sulphoximine (MSX) indicates similarities between amino acid and inorganic N uptake regulation. N derived from amino acid uptake exhibited a rapid flux through the amino acid pool following uptake. Relative shoot allocation of amino acid-N was equal to that of NH(4)(+) but smaller than for NO(3)(-) Increased N status as well as MSX treatment significantly increased relative shoot allocation of Ala-N suggesting that NH(4)(+) may have a role in the regulation of shoot allocation of amino acid-N.