烟草内生菌资源及其应用研究进展

烟草内生菌广泛分布于烟草根、茎、叶及种子中,具有丰富的生物多样性。研究发现感染内生菌的烟草往往具有生长迅速、抗病虫害能力强、亚硝胺类物质含量低等优势,总体上具有更强的生存竞争力和更优的品质。本文综述了烟草内生菌资源概况及其在烟草栽培中的重要作用,总结了内生菌作用机制。最后,探讨了当前烟草内生菌应用中存在的问题,并对其应用前景进行了展望。     

不同磷水平土壤接种丛枝菌根真菌对植物生长和养分吸收的影响

通过盆栽试验研究了不同磷水平土壤接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae对三叶草(Clover)和黑麦草(Ryegrass)生长、P浓度及N ∶ P比的影响.试验结果表明,Glomus mosseae显著提高了三叶草中P浓度和生物量,降低了植株N ∶ P比,对黑麦草植株P含量、生物量及N ∶ P比没有显著影响;在不同磷水平土壤中,接种处理对单种时三叶草中P含量的影响程度不同,以中磷和高磷水平下的影响较显著,这表明Glomus mosseae对三叶草的菌根效应在不同磷水平下并不相同;另外,两种植物混合种植情况下,黑麦草的竞争能力高于三叶草,使得其P浓度和生物量都显著高于三叶草,而接种Glomus mosseae增加了混种中三叶草的生物量和P浓度,降低了黑麦草的生物量,表明Glomus mosseae能提高混种中三叶草的竞争能力,从而改变群落中物种的竞争关系.此外,在一定磷水平下,菌根真菌的存在降低了三叶草中N ∶ P比, 这会改变三叶草的受限制方式,由受P元素限制变为受N元素限制.     

丛枝菌根真菌通过上调根系及自身水孔蛋白基因表达提高玉米抗旱性

在模拟干旱条件下, 研究了接种丛枝菌根(AM)真菌Glomus intraradices对玉米(Zea mays)根部13种质膜水孔蛋白基因表达的影响, 同时观测了AM真菌自身水孔蛋白基因的表达情况。结果表明, 干旱条件下, 除Zm PIP1;3、Zm PIP1;4、Zm PIP1;5和Zm PIP2;2之外的接种处理能显著提高根部其他8种质膜水孔蛋白基因的表达(Zm PIP2;7表达量未检测出), 并且AM真菌菌丝中水孔蛋白基因GintAQP1表达也显著增强。与此同时, 接种处理明显改善了植物水分状况, 提高了叶片水势。AM真菌增强宿主植物根部及自身的水孔蛋白基因的表达对于提高植物抗旱性具有潜在的重要贡献。     

施氮对森林生态系统AM真菌群落组成及多样性的影响

丛枝菌根（AM）真菌能够和绝大多数陆生植物形成互惠共生体,具有重要的生态功能。在氮（N）沉降日益严重的背景下,越来越多的土壤生态学家开始关注N沉降对AM真菌群落的影响,然而已有研究大多数集中在草地生态系统,对森林生态系统的关注相对较少,而在森林生态系统开展的模拟研究又多采用林下施N的方式,忽略了冠层发生的一系列生态过程,可能无法准确反映真实情形。依托鸡公山野外控制试验平台,采用高通量测序技术就不同施N方式（林下vs林冠）及速率对AM真菌alpha多样性和群落组成的影响进行了连续4 a的监测。试验综合考虑植被、坡向和坡度等因素,采用完全随机区组设计,包括4个区组（重复）,每个区组随机设置5个样方,对应5个不同处理：对照（CK）、林冠施N 25 kg hm^-2 a^-1（CN25）和50 kg hm^-2 a^-1（CN50）、林下施N 25 kg hm^-2 a^-1（UN25）和50 kg hm^-2 a^-1（UN50）。结果发现,在目前的N素添加水平和时间尺度上,施N方式和施N速率对AM真菌的alpha多样性都没有显著影响,二者之间也无交互作用。然而,经过一年的试验处理,施N方式对AM真菌群落组成产生了轻微的影响,而施N速率有极显著的影响,且二者之间存在显著交互作用。当施N速率为25 kg hm^-2 a^-1时,林冠施N和对照相比差异不显著,而林下施N处理AM真菌群落组成与对照相比差异极显著,与林冠施N相比,差异也极显著;当施N速率为50 kg hm^-2 a^-1时,林冠施N与对照处理群落组成有略微差异（P=0.080）,林下施N与林冠施N及对照处理相比AM真菌群落组成均没有显著变化。在接下来的三年中,施N方式和施N速率对AM真菌的群落组成都没有显著影响,二者之间也无显著交互作用。这说明在特定的施N速率和处理时间下,林下施N可能会高估自然N沉降对AM真菌群落组成的影响。随着处理时间的延长,不同处理下AM真菌群落有趋同的趋势,可能是因为AM真菌群落对N沉降产生了适应性。本研究评估了施N方式对森林生态系统AM真菌群落组成与结构的影响,在未来的研究中需要设定更多的N素梯度和更长的时间跨度,才能够更全面的认识N沉降的生态效应。     

农业土壤微生物基因与群落多样性研究进展

介绍了群落基因组多样性、结构多样性与功能多样性相互关系的研究方法 ,重点论述了近年来农业土壤微生物群落遗传、结构与功能多样性的研究进展。同时总结了耕作措施和养分管理对农业土壤微生物群落多样性的影响 ,提出微生物序列分析、比较基因组学和微生物芯片技术与传统研究技术结合将有助于对微生物群落结构与功能和生物与环境因素对土壤微生物群落影响的深刻理解     

苍术根茎及根际土水提物生物活性研究及化感物质的鉴定

设置水（CK）、苍术根茎水提液10、50、200mg／ml及根际土水提液50、200、500mg／ml共7个处理,每处理3个重复,用作苍术白毒作用的生物学实验。在第5、7天和第14天分别测量苍术种子发芽率、胚根长及胚芽长后,利用单因子方差分析结合多重比较分析各处理组生物活性的差异;采用GC—MS鉴定苍术根茎及根际土水提液中所含的有机化合物,并对根茎中含量较大的倍半萜类成分β-桉叶醇进行了生物活性研究。结果表明：①500mg／ml根际土水提液对苍术种子发芽率无影响,虽然能稍稍抑制苍术胚根和胚芽的伸长,但未达到显著水平;②随根茎提取液浓度的增大,其对苍术种子发芽率、胚根和胚芽伸长的抑制作用增大,200mg／ml根茎提取液显著抑制了苍术种子发芽率及胚根和胚芽的伸长（P〈0．05）;③在根茎和根际土水提液中分别鉴定到20和27个化合物;④β-桉叶醇对苍术种子发芽率、胚根伸长没有明显影响,但100mg／1和250mg／1的β-桉叶醇能强烈抑制苍术胚芽伸长。提示栽培苍术连作障碍可能主要与白毒作用有关。     

不同施肥处理对丛枝菌根真菌生态分布的影响

研究了在东北海伦实验站长期定位培肥实验地不同施肥处理下丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhizal,AM）真菌生长发育状况（包括侵染率、菌丝量和孢子数）,同时还分析了不同施肥处理下AM真菌群落生态分布和特征.结果表明施肥处理,尤其是磷肥（NP2K）处理显著降低AM真菌侵染玉米根系,而根外菌丝长度和孢子数并无显著变化,这和施肥处理下AM真菌的种群结构发生变化有关.随着土壤肥力的增高,土壤中AM真菌种的丰度和密度都有增加的趋势,而当肥力增高到一定程度后（磷肥和钾肥继续增加到NP2K和NPK2处理后）,土壤中AM真菌种的丰度和密度都有下降的趋势;从AM真菌属在不同肥力处理下出现的频度来看,Glomus属在7个处理中出现的频度最高,在每一个肥力处理中都有分布,Acaullospora属次之,Entrohospora属则只是出现在NK处理下;而Glomus属中出现频度最高的种是Glomus mosseae,其次是Glomus caledonium;再次是Glomus diaphanium,这说明施肥处理会影响到AM真菌种属的分布,进而影响到AM真菌的群落结构和生态分布.     

中国北方自然生态系统土壤有机碳含量及其影响因素

土壤有机碳是陆地生态系统碳库中最活跃的组分,其较小幅度的变动,可导致大气中CO_2浓度的剧烈变化,从而影响全球气候变化。本研究以中国北方荒漠、草地、灌丛和森林生态系统为研究对象,结合气候、土壤和植被群落特征等因素,探究区域尺度下表层土壤有机碳含量及影响因素。结果表明:研究区内各生态系统间土壤有机碳含量差异显著,其中森林土壤有机碳含量最高,其次为灌丛和草地,荒漠土壤有机碳含量最低;土壤有机碳含量与年平均温度、土壤pH和砂粒含量呈显著负相关,与年平均降水量、黏粒含量、粉粒含量、NDVI指数和植物物种丰富度呈显著正相关,与植物物种多样性呈正相关趋势但未达到显著水平;在区域尺度下,土壤有机碳含量主要受到气候因子、土壤因子和植被因子共同作用的影响。     

土著菌根真菌和混生植物对羊草生长和磷营养的影响

植物种间相互作用直接影响植物生长、根系可塑性及养分吸收,而与植物共生的丛枝菌根真菌可以改变植物个体和种间养分资源的分配,具有协调种间竞争的潜力.以我国北方草甸草原建群种羊草(Leymus chinensis)和混生植物紫花苜蓿(Medicago sativa)及独行菜(Lepidium spetalum)为供试植物,通过模拟盆栽试验,研究了土著菌根真菌和混生植物对羊草生长、根系形态及磷营养的影响.试验结果表明,土著菌根真菌能够与羊草及紫花苜蓿形成良好共生,而独行菜根内基本未形成菌根共生结构.土著菌根真菌显著降低了羊草及独行菜的生物量,但促进了紫花苜蓿的生长;混种紫花苜蓿显著促进了羊草的生长,而混种独行菜则显著抑制了羊草的生长.土著菌根真菌对羊草根系形态的影响表现出与植株生物量类似的趋势,但不同混生植物对羊草根系生长均无显著影响.土著菌根真菌和混生植物对羊草植株磷含量均无显著影响.与混生植物相比,羊草具有较高的比根长和磷吸收能力,这也解释了其负向菌根依赖性.研究证实了菌根真菌和植物种间相互作用均是影响草原优势植物生长和根系发育的重要因素,深入研究其交互作用对于科学管理草地生态系统,维持植物群落的稳定性和生态系统生产力具有重要意义.     

干旱条件下AM真菌对植物生长和土壤水稳定性团聚体的影响

采用分室培养系统,模拟正常水分和干旱胁迫两种环境条件,探讨不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长和土壤水稳性团聚体的影响.试验条件下,Glomus intraradices对苜蓿根系的侵染率均显著高于Acaulospora scrobiculata和Diversispora spurcum接种处理.正常水分条件下,供试AM真菌均能显著提高植株生物量及磷浓度.干旱胁迫显著抑制了植株生长和菌根共生体发育,总体上菌根共生体对植株生长没有明显影响,接种D.spurcum甚至趋于降低植株生物量;同时,仅有G.intraradices显著提高了植株磷浓度.AM真菌主要影响到＞2mm的水稳性团聚体数量,以G.intraradices作用效果最为显著.在菌丝室中,G.intraradices显著提高了总球囊霉素含量.研究表明AM真菌对土壤大团聚体形成具有积极作用,而菌根效应因土壤水分条件和不同菌种而异,干旱胁迫下仅有G.intraradices对土壤结构和植物生长表现出显著积极作用.在应用菌根技术治理退化土壤时,需要选用抗逆性强共生效率高的菌株,对于不同AM真菌抗逆性差异的生物学与遗传学基础尚需进一步研究.