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。     

Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on Solidago canadensis growth are independent of nitrogen form

丛枝菌根真菌对加拿大一枝黄花生长的影响不受氮形态的调节 越来越多的研究结果表明,入侵植物能通过改变土壤真菌群落直接或间接的促进自身生长。土壤氮含量高低影响植物与丛枝菌根真菌(AMF)的共生关系,进而影响植物生长。然而,氮形态是否会改变入侵植物- 相互作用,以及被改变的AMF群落是否影响入侵植物和本地植物对不同氮形态的依赖性尚未可知。鉴于此,本研究以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为研究对象,结合野外驯化和室内接种实验,探讨了群落水平上该入侵植物的生长,以及入侵植物-AMF相互作用对不同形态氮添加的响应。首先,选择30对加拿大一枝黄花入侵群落和相近的非入侵群落,并用湿筛法从土壤中获取入侵AMF孢子和非入侵AMF孢子,同时构建两种人工群落：加拿大一枝黄花群落(N = 4)和本地植物群落(N = 4);然后 将入侵和非入侵AMF孢子接种至两种人工群落中,并在生长期间分别供应3种形态氮(NO₃-N、NH₄-N、Gly-N);生长结束后收获各植物群落地上、地下生物量,测定加拿大一枝黄花的形态特征。研究结果发现,加拿大一枝黄花未表现出显著的氮形态依赖性,本地植物则表现出较弱的氮形态依赖性;但入侵AMF可消除氮形态对本地植物的影响。在无氮源供应时,AMF不影响两种植物群落的生长,而提供任一形态氮源时,入侵AMF均显著促进该入侵植物的地下生物量和总生物量而不改变本地植物的生长。加拿大一枝黄花-AMF正相互作用强度显著大于本地植物-AMF相互作用的强度,且这种正的相互作用是通过直接或间接调节加拿大一枝黄花的表型特征(如株高、叶数、根状茎数量等)来实现的。该研究强调了植物-AMF相互作用在入侵中的重要性,并揭示了加拿大一枝黄花特殊的氮获取策略,为进一步研究入侵机制提供了重要的依据。     

草甘膦对加拿大一枝黄花和伴生植物白茅种间竞争关系的影响

大量使用草甘膦防除外来植物将会改变入侵植物与邻近植物之间的相互关系。该文通过分析不同浓度草甘膦对植物生长和种间竞争关系的影响,以揭示除草剂作用下植物种间关系的变化规律,为进一步研究草甘膦的生态效应提供理论参考,为优化农药使用提供数据支持。2016年6至8月,在国家林业局杭州湾湿地生态系统定位观测研究站,采用盆栽控制试验方法,将入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)和土著植物白茅(Imperata cylindrica)分别进行单独种植和混种种植,喷施7种浓度的草甘膦后测定植物的生长特征。结果显示:草甘膦处理显著抑制了加拿大一枝黄花和白茅的生长。随着草甘膦处理浓度升高,加拿大一枝黄花的株高增长量明显降低、绿叶数不断减少,0.3–1.5 m L·L–1处理组单种、混种加拿大一枝黄花的绿叶数均随时间呈递增趋势,而1.8 m L·L–1处理单种、混种加拿大一枝黄花基本枯萎死亡;白茅的分蘖死亡数和枯萎叶片长均随草甘膦处理浓度递增而不断增长,0.3–0.6 m L·L–1处理组单种、混种白茅分蘖数和绿叶长度随时间呈增加趋势。草甘膦处理显著影响植物种间竞争关系,随着处理浓度上升,混种加拿大一枝黄花和白茅之间的竞争关系不断减弱。种间竞争关系显著影响了加拿大一枝黄花的生物量分配,面对竞争时加拿大一枝黄花将更多的生物量分配到根部,因而增加了根冠比;种间竞争抑制了白茅分蘖数的增加和生物量的积累,但不影响其植株生物量的分配。草甘膦处理和种间关系的交互作用同样显著影响加拿大一枝黄花和白茅生物量的增加,但对两种植物根冠比的影响均不显著。结果表明:不同植物对草甘膦的耐受性不同,与本土植物白茅相比,生长能力强的入侵植物加拿大一枝黄花对草甘膦处理具有更强的耐受性;低浓度草甘膦处理减弱了两种植物之间的竞争关系,可能会干扰入侵地植物群落的结构和动态。     

盐碱胁迫对染内生菌和不染菌苇状羊茅根系丛枝菌根真菌群落多样性和组成的影响

香柱菌属Epichloë内生真菌存在于宿主植物地上部组织,不仅能提高宿主植物对生物与非生物逆境的抗性,而且能对周围环境中的微生物产生影响。该研究以染内生菌(endophyte-infected,EI)和不染菌(endophyte-free,EF)苇状羊茅Festuca arundinacea为实验材料,探究内生真菌和不同水平盐碱胁迫处理对宿主根系丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性和组成的影响。结果表明,内生真菌和盐碱胁迫处理对苇状羊茅根系AMF多样性影响存在交互作用。EF苇状羊茅根系AMF多样性随盐碱胁迫处理水平的增加而降低,内生真菌的存在缓解了这一效应,在200和400 mmol/L盐碱胁迫处理下,内生真菌感染增加了苇状羊茅根系AMF多样性;此外,内生真菌感染改变了苇状羊茅根系AMF群落组成,降低了优势属Funneliformis相对多度,增加了Claroideoglomus、Glomus和unclassified AMF相对多度。结构方程模型结果表明,内生真菌通过间接增加土壤总磷浓度对苇状羊茅根系AMF多样性产生影响。本研究为筛选盐碱污染区生态修复的植物-微生物共生体提供基础。     

乡土植物芦苇对外来入侵植物加拿大一枝黄花的抑制作用

在城市建筑荒地中设立实验样地,通过对样方植物进行实地观测,并结合实验室比叶重和生物量测算,了解和分析野外建筑荒地中自然混生条件下芦苇(Phragmites communis)和加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)的竞争过程和结果。结果表明芦苇和加拿大一枝黄花混生群落中芦苇发展近似于单优群落,芦苇以较高的平均株高和密度抑制加拿大一枝黄花生长,混生群落逐渐趋向于芦苇单优群落。混生群落芦苇比叶重和平均每株生物量近似于单优群落,加拿大一枝黄花比叶重和平均每株生物量显著低于其单优群落,光合作用受到显著抑制。de Wit模型分析显示,混生群落中芦苇和加拿大一枝黄花相互竞争、拮抗,前者竞争攻击力高于后者,模型预测混生群落中芦苇最终将把加拿大一枝黄花从样地中排除出去。浸提液种子培养显示加拿大一枝黄花具有化感作用,在低浓度条件(12.5mg/mL)下,对自生种子发芽有促进作用,高浓度条件下出现强烈抑制,但各浓度下芦苇种子不受加拿大一枝黄花化感作用影响;芦苇种子繁殖能力相对较弱,混生样地中加拿大一枝黄花在芦苇竞争胁迫下,种子千粒重和发芽率显著上升,扩散能力增强。芦苇具有在一定区域生态控制加拿大一枝黄花的潜力。     

内生真菌与宿主植物协同调控砷胁迫作用机制研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)是植物根系中最主要的两大类内生真菌,均可与植物根系形成菌根共生体,在促进植物生长,提高重金属等胁迫抗性方面发挥着重要作用。砷(arsenic, As)及砷化合物具有较强的毒性,可在植物中富集,造成生物链毒害。本团队一直致力于内生真菌与药用植物生长、活性物质合成,砷吸收、积累关系的研究,并取得了一定的进展。结合团队现有研究和前人研究成果,本文分析归纳了砷胁迫条件下,AMF定殖对宿主植物生长和砷吸收、积累的影响;详细阐述了砷胁迫条件下,宿主植物生理活动、抗氧化系统、激素水平、转录水平响应AMF调控的变化。其后,从宿主植物细胞内、外两个方面总结内生真菌与宿主植物协同调控砷胁迫的作用机制,归纳为“生长稀释效应”“菌丝隔离”“螯合过滤”“菌根固定化(mycorrhizal immobilization)”“转运体抑制效应”“生物转化作用”和“保宿主、降氧化”等7项作用机制,并绘制了不同机制之间的作用关系图。DSE-宿主植物调控砷胁迫的研究相...     

丛枝菌根真菌对双子叶植物生长和根系特征的影响:整合分析

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)帮助宿主植物吸收土壤养分和水分,促进植物的生长。研究表明,AMF可影响宿主植物根系的特征,但AMF对宿主植物的生长效应与根系特征的变化效应是否有关,目前仍不清楚。本文采用整合分析(Metaanalysis)的方法,探讨AMF对双子叶植物生长和根系特征的影响以及二者的相关性,并分析AMF的这一影响是否受土壤磷素水平(Olsen-P)的调节。结果表明:AMF显著增加双子叶植物的总生物量、地上部分和地下部分生物量;AMF增加了双子叶植物根长、根面积和根体积,但降低了比根长;AMF对植物的这些影响受土壤磷水平调节,土壤低磷和中磷水平下AMF对植物的生长效应大于土壤高磷水平下的处理,而对根系特征的影响效应在中磷水平下高于低磷和高磷水平的处理。相关性分析结果表明,AMF对双子叶植物生长的影响与对根长、根体积的影响呈显著正相关,在低磷水平下根长对AMF的响应与植物生长的响应(MGR)具有更高的正相关性。本研究结果预示,AMF对宿主植物生长的效应可能通过改变根系特征实现碳的合理分配和从土壤中获得更多的水和养分等资源。     

Effects of latitude and soil microbes on the resistance of invasive Solidago canadensis to its co-evolved insect herbivore Corythucha marmorata

纬度和土壤微生物对入侵植物加拿大一枝黄花对共同进化的专性食草昆虫抗性的影响在全球化的背景下,入侵植物再次暴露在来自其原产地的专性食草动物面前的可能性越来越大。然而,入侵植物对曾共同进化的专性食草动物的抗性是否存在纬度趋势以及土壤微生物如何影响入侵植物对这类食草动物的抗性还鲜有研究。我们假设入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)对其曾共 同进化的来自原产地的食草昆虫菊方翅网蝽(Corythucha marmorata)的抗性随纬度的增加而增加,而加拿 大一枝黄花的局部根际微生物可以促进加其对菊方翅网蝽的抗性。为了验证上述假设,我们首先通过野外调查和温室实验,研究了菊方翅网蝽在中国加拿大一枝黄花种群中的分布丰度,以及对加拿大一枝黄花造成的危害是否存在纬度分布规律。其次,我们通过温室实验,检测了加拿大一枝黄花的本地根际土壤微生物是否能促进加拿大一枝黄花对菊方翅网蝽的抗性。研究结果表明,菊方翅网蝽在加拿大一枝黄花中的分布密度和对加拿大一枝黄花的危害程度与纬度以及加拿大一枝黄花的生长呈现正相关,说明加拿大一枝黄花对菊方翅网蝽的抗性具有纬度趋势。然而,在温室实验中,来自不同纬度的加拿大一枝黄花受到菊方翅网蝽的伤害程度没有显著差异。此外,当根际土壤和加拿大一枝黄花的根状茎同时来自于野外被轻度危害的加拿大一枝黄花或同时来自于野外被重度危害的加拿大一枝黄花时,加拿大一枝黄花的抗性最强。这一结果表明,加拿大一枝黄花的局部根际土壤微生物促进了加拿大一枝黄花对菊方翅网蝽的抗性。     

入侵与本地植物对气候变暖和氮沉降交互效应的动态响应

入侵与本地植物对气候变暖和氮沉降交互效应的动态响应 在全球气候变暖背景下,对入侵物种扩张的预测往往并未考虑到同时出现的氮沉降变化。因此,气候变暖和氮沉降的复杂交互将如何改变入侵物种和本地物种的生长动态尚需进一步探索。在此,本研究假设氮沉降和温度的同时增加可能对入侵植物的生长促进效应大于本地植物。本研究在模拟气候变暖、氮沉降及其交互处理下,对入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)及其本地共存物种艾草(Artemisia argyi Levl. et Van)的生长响应进行温室对照试验。结果表明：由于氮沉降对物种生长的显著促进效应,温度升高和氮沉降的交互作用导致入侵物种和本地物种的生长适应性显著提高,即温氮交互可能使区域微生境更加有利于植物生长。然而,在生物量、高度和直径等生态适应特征方面,入侵物种加拿大一枝黄花的相对增加幅度显著低于本地物种艾草,这表明入侵物种加拿大一枝黄花相对于本地物种艾草的生长优势会在未来气候变暖与氮沉降持续增强的背景下逐渐减弱。因此,纳入氮沉降因素可能会缓解入侵物种加拿大一枝黄花在气候变暖条件下的入侵扩张。     

丛枝菌根真菌影响作物非生物胁迫耐受性的研究进展

土壤中存在着大量不同种类的微生物资源,土壤微生物能够与自然界中的大多数植物密切合作,其中丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)起着十分重要的作用。近年来,对于AMF的研究越来越多。AMF是存在于土壤中的重要真菌之一,是土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。AMF可以与陆地上90%左右的植物根系形成共生体,通过在植物根系形成重要的“丛枝菌根”结构而为植物提供更多的养分。为了了解接种AMF对作物生长过程中耐受一些非生物胁迫(如干旱、极端温度、重金属污染、盐分、不利的土壤pH变化等)性能方面的影响,基于之前接种AMF对养分胁迫下玉米生长影响的研究,在扩大作物品种的基础上,通过查阅大量文献,结合试验研究及对前人和近年来关于AMF的一些最新研究进展,获得了具有实践性意义的新发现：AMF与植物共生有助于植物生长,可以改善植物的营养状况,并且可以保护植物免受各种非生物环境胁迫的影响。由此可以得出结论：AMF通过各种机制改善植物生长状况,提高作物抗逆性,为作物增产、农民增收创造了福利,并且避免了由于肥料过量施用导致的一些污染环境问题。本文主要综述了接种AMF在各种非生物环境胁迫(干旱、极端温度、重金属污染、盐分、不利的土壤pH变化等)条件下对植株生长和发育的有利影响,并对目前存在的不足和今后研究的重点提出几点建议。     

入侵植物加拿大一枝黄花根际解钾菌多样性及解钾活性

入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)具有较强的钾(K)富集能力, 这可能和其对土壤微生物群落的改变有关。根际解钾菌能够将植物难以利用的矿物态钾转化为植物可以利用的可溶性钾, 而加拿大一枝黄花如何影响根际解钾菌多样性和解钾活性尚未明了。该研究以浙江省杭州湾湿地围垦区内自然生长的加拿大一枝黄花和其伴生本地植物白茅(Imperata cylindrica)为研究对象, 比较了加拿大一枝黄花和白茅体内及土壤中的钾含量水平, 钾供给水平对生物量积累的影响, 以及根际解钾菌的数量、多样性和解钾活性的差异。结果表明, 加拿大一枝黄花茎、叶中的钾含量均显著高于白茅, 分别是白茅的1.59和7.33倍; 加拿大一枝黄花和白茅的土壤全钾含量差异不显著, 速效钾含量在0-10 cm土层中差异显著、在10-20 cm土层中差异不显著。随着钾供应水平提高, 加拿大一枝黄花和白茅的生物量均显著增加。利用解钾培养基计数培养后发现, 加拿大一枝黄花根际解钾菌的数量是白茅的3.51倍。分离培养后将出现解钾圈的菌株进行鉴定, 利用解钾液体培养实验测定其解钾量, 发现从加拿大一枝黄花根际土中分离得到的15个解钾菌株中, 有9个具有高效解钾能力, 其处理液中K ⁺含量较空白对照高出85.11%-192.54%, 其中菌株H2-20解钾能力最强, 解钾量为10.657 mg·L ^-1。加拿大一枝黄花根际解钾菌解钾作用显著高于白茅。经16S rDNA鉴定发现, 加拿大一枝黄花15个根际解钾菌株分属11个属, 其中有6个属已经被报道证实具有明显解钾能力。这些结果表明加拿大一枝黄花根际解钾菌数量较为丰富, 且大多具有较高解钾活性, 可能对其钾富集具有重要贡献。     

入侵植物与本地植物互作对丛枝菌根真菌AMF侵染率的影响

外来植物成功入侵与菌根共生体存在着密不可分的关系,丛枝菌根真菌（AMF）侵染率是反映其侵染植物情况的重要指标,影响侵染率的因素很多,但是入侵植物与本地植物互作对AMF侵染率的影响目前还不清楚。因此,本研究以外来入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis、豚草Ambrosia artemisiifolia、三叶鬼针草Bidens pilosa和本地植物狗尾草Setaria viridis、黄香草木犀Melilotus officinalis、藜Chenopodium album为研究对象,设置入侵植物单种处理、本地植物单种处理、每种入侵植物分别与本地植物两两混种处理以及每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理,观察测定不同处理下入侵植物与本地植物根系丛枝、泡囊、菌丝及总侵染率,比较研究本地植物种类变化对入侵植物和本地植物根系AMF侵染率的影响,以及3种入侵菊科植物对本地植物AMF侵染率的影响规律是否一致。结果表明,与入侵植物单种相比,除豚草与藜、豚草同时与3种本地植物混种两个处理中,豚草根系的AMF菌丝及总侵染率显著增加外,其余所有处理中入侵植物总侵染率均无显著差异;与狗尾草或黄香草木犀单种相比,每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理中,本地植物狗尾草和黄香草木犀根系上的AMF菌丝及总侵染率均显著降低,即随本地植物种类数目的增加,对本地植物根系的菌丝及总侵染率存在显著抑制作用,而对入侵植物无显著影响。     

Interrelated effects of mycorrhiza and free‐living nitrogen fixers cascade up to aboveground herbivores

Aboveground plant performance is strongly influenced by belowground microorganisms, some of which are pathogenic and have negative effects, while others, such as nitrogen‐fixing bacteria and arbuscular mycorrhizal fungi, usually have positive effects. Recent research revealed that belowground interactions between plants and functionally distinct groups of microorganisms cascade up to aboveground plant associates such as herbivores and their natural enemies. However, while functionally distinct belowground microorganisms commonly co‐occur in the rhizosphere, their combined effects, and relative contributions, respectively, on performance of aboveground plant‐associated organisms are virtually unexplored. Here, we scrutinized and disentangled the effects of free‐living nitrogen‐fixing (diazotrophic) bacteria Azotobacter chroococcum (DB) and arbuscular mycorrhizal fungi Glomus mosseae (AMF) on host plant choice and reproduction of the herbivorous two‐spotted spider mite Tetranychus urticae on common bean plants Phaseolus vulgaris. Additionally, we assessed plant growth, and AMF and DB occurrence and density as affected by each other. Both AMF alone and DB alone increased spider mite reproduction to similar levels, as compared to the control, and exerted additive effects under co‐occurrence. These effects were similarly apparent in host plant choice, that is, the mites preferred leaves from plants with both AMF and DB to plants with AMF or DB to plants grown without AMF and DB. DB, which also act as AMF helper bacteria, enhanced root colonization by AMF, whereas AMF did not affect DB abundance. AMF but not DB increased growth of reproductive plant tissue and seed production, respectively. Both AMF and DB increased the biomass of vegetative aboveground plant tissue. Our study breaks new ground in multitrophic belowground–aboveground research by providing first insights into the fitness implications of plant‐mediated interactions between interrelated belowground fungi–bacteria and aboveground herbivores.     

丛枝菌根真菌与氮添加对不同根形态基因型水稻氮吸收的影响

植物主要依赖自身根系从土壤中获取矿质养分; 具有不同根形态的植物对于养分的吸收能力存在差异。丛枝菌根真菌(AMF)能与陆地植物根系形成共生关系, 帮助植物吸收矿质养分。但是, AMF对于植物根系养分吸收的促进效应是否会受根形态的影响还鲜有研究。该研究选取4种不同根形态基因型水稻(根毛缺陷突变体rhl1、侧根缺陷突变体iaa11、不定根缺失突变体arl1和野生型Kas)为研究对象, 设置2种施氮水平处理(低氮: 20 mg·kg^-1氨氮; 高氮: 100 mg·kg^-1氨氮), 利用稳定同位素¹⁵N示踪标记技术, 探究AMF和氮添加对不同根形态植物氮吸收的影响。研究结果发现, 相比低氮处理, 高氮处理下, rhl1、Kas、iaa11与arl1的茎叶¹⁵N浓度分别提高了60%、72%、128%与118%, 说明氮添加显著促进了水稻氮吸收, 且iaa11与arl1对氮添加的响应更强烈。在低氮水平下, AMF对rhl1、Kas、iaa11与arl1氮吸收的平均效应值分别为17%、31%、42%、51%, 表明AMF对于植物氮吸收的促进效应受根形态影响, iaa11与arl1对AMF的响应明显高于Kas与rhl1; 相较于低氮水平, 高氮水平下AMF对于不同根形态水稻氮吸收的促进效应都会显著降低, 表明氮添加削弱了AMF对植物氮吸收的促进效应。该研究阐明了4种不同根形态基因型水稻氮养分吸收存在显著差异, 其中氮吸收能力较弱的基因型水稻对AMF的响应更强, 该结果补充了植物与AMF在养分吸收上存在功能互补的控制实验证据。     

Application of bio-fertilizers for enhancing growth and yield of common bean plants grown under water stress conditions

This study was planned to enhance the growth and productivity of common bean plants (Phaseolus vulgaris L.) grown under different water stress level by using different microorganisms as bio-fertilizer agents. Water stress is a international problem that effects on morphological, functional and chemical processes of plants occasioning in altering growth, yield and water relations of economic plants like common bean plants. The interaction effect between water stress (WW as recommended irrigation after 6 days, WS1 after 12 days and WS2 after 18 days) and inoculation with different microorganisms [AMF (Glomus mosseae) and endophytic bacteria, (Bacillus amyloliquefaciens)] used alone or in mixed was examined on the development and productivity of common bean plants. Mutual application of AMF and endophytic bacteria significantly increased the average values of most of growth, water relations (photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance) and yield parameters of common bean plants grown at WS1 and WS2 comparing with non-colonized plants. In this connection, colonization with AMF and endophytic bacteria with WS1 are the greater pods number, pod length, pods weight, 100 seeds weight, Yield by ton /Fed and water-use efficiency (WUE) by ton/ m³ than other treatments. Common bean yielded seeds had significantly increased nutrients content (nitrogen, potassium, phosphorus, magnesium and calcium), vitamin B₁, Folic acid, crude protein and crude fibers at AMF + endophytic bacteria under second water stress (WS1) when compared to other treatments.     

接种丛枝菌根真菌对模拟大气氮沉降下灌木铁线莲根系形态及养分承载的影响

为了解菌根化处理的灌木铁线莲（Clematis fruticosa）苗木根系形态及养分承载对氮沉降的应激响应,以1年生盆栽灌木铁线莲为对象,分别采用单接种和混合接种,即：单接种根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices,以下简称+R）,单接种摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae,以下简称+F）;混合接菌（上述2菌种菌剂按体积1∶1混合,以下简称+RF）的菌根苗。以非菌根苗（未接菌,以下简称-M）为对照。氮沉降处理设置4个梯度（不施氮（0N,0 g·m^-2·a^-1）、低氮（LN,3 g·m^-2·a^-1）、中氮（MN,6 g·m^-2·a^-1）、高氮（HN,9 g·m^-2·a^-1））,1年后测定各处理细根形态（直径≤0.5 mm的总根长、总表面积、总体积、根尖数量）、菌根侵染率、土壤孢子密度及根、茎、叶各器官的养分（碳、氮、磷）含量等指标。①在+R和+RF处理下,LN处理的苗木菌根侵染率和孢子密度达到最大,且LN处理的苗木菌根侵染率显著高于HN处理;而+F处理的苗木菌根侵染率随氮沉降递增无显著差异。②0N处理下,+F和+R处理的灌木铁线莲苗木细根（直径≤0.5 mm）的总根长、总表面积、总体积和根尖数量均显著高于-M处理。然而,+F和+R处理的灌木铁线莲苗木上述根系形态指标随着氮沉降量的增加均呈下降的趋势。③+F和+R处理下,苗木养分承载量随氮沉降量增加呈增加的趋势。氮沉降处理下,接菌处理的苗木碳、氮、磷养分含量显著高于-M处理,其中+F处理下苗木碳氮磷养分含量最高。④直径≤0.5 mm细根形态指标与养分含量指标均呈正相关关系。综上,接菌处理可改变灌木铁线莲苗木细根形态对氮沉降的响应规律,接种摩西斗管囊霉有效增强苗木对氮沉降的适应能力,提高了高氮沉降处理下苗木的养分承载量。     

Root fungal symbionts interact with mammalian herbivory, soil nutrient availability and specific habitat conditions

Herbivory, competition and soil fertility interactively shape plant communities and exhibit an important role in modifying conditions for host-dependent fungal symbionts. However, field studies on the combined impacts of natural herbivory, competition and soil fertility on root fungal symbionts are rare. We asked how mammalian herbivory, fertilization, liming and plant–plant competition affect the root colonization of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and dark septate endophytic (DSE) fungi of the dicot herb, Solidago virgaurea. The 2-year full-factorial experiment was conducted in two contrasting habitats: non-acidic and acidic mountain tundra. We found that herbivory increased arbuscular colonization (i.e. the site of resource exchange) at fertile non-acidic sites, where vegetation was rich in species having AMF symbionts, whereas at infertile acidic sites, where plants having AMF symbiont are scarce, the response was the opposite. Herbivory of the host plant negatively affected DSE hyphal and sclerotial colonization in unfertilized plots, possibly due to reduced carbon flow from the host plant while there was no effect of herbivory in fertilized plots. DSE colonization was highest in unfertilized exclosures where soil nutrient concentrations were also lowest. Liming had a negative effect on DSE hyphal colonization, and its effect also interacted with herbivory and the habitat. Biomass removal of the neighboring plants did not affect the root colonization percent of either arbuscules or DSE. Our results show that the impacts of aboveground mammalian herbivory, soil nutrient availability and specific habitat conditions on belowground root fungal symbionts are highly dependent on each other. Arbuscule response to herbivory appeared to be regulated by specific habitat conditions possibly caused by differences in the AMF availability in the soil while DSE response was associated with availability of host-derived carbon. Our result of the relationship between herbivory and soil nutrients suggests an important role of DSE in ecosystem processes.     

营养感应与白念珠菌致病机制研究进展

营养元素是白念珠菌定植和致病的关键因素之一,作为人体真菌微生物组的一部分,白念珠菌能够特异性感应宿主微环境中营养物质的变化,及时做出适应性反应,为其生长、繁殖和侵袭宿主提供营养支持;同时白念珠菌还能反馈作用于人体,在机体免疫力低下或肠道菌群失调时由共生菌转化为致病菌引发严重的念珠菌病。目前关于营养感应与白念珠菌致病的分子机制已经有很多研究。本文概述了近年来营养感应与白念珠菌致病机制的相关研究结果,总结了碳源、氮源、磷营养以及多种金属元素在白念珠菌致病过程中发挥的作用,旨在为系统认识白念珠菌致病机制以及开发新型抗真菌药物提供新的研究思路。     

植物与土壤微生物在调控生态系统养分循环中的作用

陆地生态系统的地上、地下是相互联系的。植物与土壤微生物作为陆地生态系统中的重要组成部分, 它们之间的相互作用是生态系统地上、地下结合的重要纽带。该文首先介绍了植物在养分循环中对营养元素的吸收、积累和归还等作用, 阐述了土壤微生物对养分有效性及土壤质量具有重要的作用。其次, 重点综述了植物与土壤微生物之间相互依存、相互竞争的关系。植物通过其凋落物与分泌物为土壤微生物提供营养, 土壤微生物作为分解者提供植物可吸收的营养元素, 比如共生体菌根真菌即可使植物根与土壤真菌达到互惠。然而, 植物的养分吸收与微生物的养分固持同时存在, 因而两者之间存在对养分的竞争。通过植物多样性对土壤微生物多样性的影响分析, 以及土壤微生物直接或间接作用于植物多样性和生产力的分析, 探讨了植物物种多样性与土壤微生物多样性之间的内在联系。针对当前植物与土壤微生物对养分循环的调控机制的争论, 提出植物凋落物是调节植物与土壤微生物养分循环的良好媒介, 植物与土壤微生物的共同作用对维持整个生态系统的稳定性具有重要意义。也指出了目前在陆地生态系统地上、地下研究中存在的不足和亟待解决的问题。