丛枝菌根真菌的生态分布及其影响因子研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要积极作用。AM真菌还能够通过根外菌丝网络调节植物群落结构和演替,深刻影响生态系统结构和功能的稳定性。AM真菌生态生理功能的发挥主要取决于其生态适应性,明确AM真菌在不同环境中的多样性、生态适应性以及对各种生态因子的响应机制,是AM真菌资源管理、功能发掘与利用的前提。迄今为止,有关各种生态因子对AM真菌多样性的影响已有不少研究,但是AM真菌生态分布及其形成机制仍缺乏系统的研究和理论分析。综述了生物因子和非生物因子对AM真菌生态分布的影响,结合大型生物空间分布理论探讨了AM真菌生态分布规律和建成机制,分析了当前本研究领域所存在的问题和动向,以期推动相关研究进展。     

丛枝菌根真菌（Glomus intraradices）对铜污染土壤上玉米生长的影响

盆栽试验研究了不同土壤施Cu水平（0、50、200 mg/kg）下,接种不同来源的两个丛枝菌根真菌Glomus intraradices菌株对玉米生长、Cu、P以及微量元素Fe、Mn、Zn吸收的影响。结果表明：接种菌根真菌显著提高了玉米的生物量,增加了玉米植株P浓度和吸收量;随着施Cu水平提高,各处理根系Cu浓度显著增加。各施Cu水平下玉米根系Cu浓度远远高于地上部分Cu浓度,同一施Cu水平下接种处理根系Cu浓度要显著高于对照;尤其在200 mg/kg施Cu水平下,接种处理根系Cu浓度大约是地上部分的45~58倍,对照根系Cu浓度大约是地上部分的12倍。总体上,试验条件下两个菌株对玉米的接种效应没有明显差异。试验表明丛枝菌根对重金属Cu有较强的固持作用,这可能是菌根减轻宿主植物Cu毒害的一个重要机制。     

三七根腐病原菌毁坏柱孢霉分子定量检测方法及其应用

【目的】建立一种快速准确的三七根腐病病原真菌毁坏柱孢霉(Cylindrocarpon destructans)的分子定量检测方法,探讨毁坏柱孢霉与植株生长和AM真菌侵染之间的数量效应关系。【方法】根据GenBank登录的毁坏柱孢霉rDNA基因IGS序列片段,设计特异性引物对CDU2和CDL2b,利用含有SYBR Green I的实时荧光定量PCR建立毁坏柱孢霉定量检测方法,检测三七根际土壤毁坏柱孢霉rDNA基因IGS片段拷贝数,并分析其与植株生物量和AM真菌侵染之间的关系。【结果】发病植株根际土壤毁坏柱孢霉rDNA基因IGS片段拷贝数显著高于健康植株。三七根际土壤中毁坏柱孢霉数量与植株地上部生物量以及菌根侵染强度呈显著负相关(P＜0.05),与根系生物量以及根内丛枝丰度相关性不显著。【结论】基于实时定量PCR技术建立的毁坏柱孢霉的分子定量方法能够有效反映三七根际土壤中毁坏柱孢霉的数量及其与植株生长和AM真菌侵染的关系。     

三七根腐病株根际土壤真菌群落组成与碳源利用特征研究

根腐病是药用植物三七Panax notoginseng的多发性病害,而土壤真菌群落组成与根腐病的发生存在一定的联系。利用末端限制性酶切片段长度多态性分析和Biolog技术研究了云南文山三七种植园健康和发病三七植株根际土壤真菌群落结构和碳源利用特征,结果表明健康和发病植株的根际土壤真菌多样性和代谢活性差异不显著,但是真菌群落组成存在差异。健康和发病植株根际土壤都以小茎点霉Phoma exigua及镰孢菌属Fusarium真菌为主要种群,而健康植株根际土壤中火丝菌属Pyronema和被孢霉属Mortierella等真菌类群的相对丰度显著高于发病植株根际土壤,尖孢镰孢菌F.ox‐ysporum和刺座霉属的Volutella colletotrichoides的相对丰度则显著低于发病植株。     

丛枝菌根根外菌丝网络形成过程中的时间效应及植物介导作用

以豆科植物紫花苜蓿为试验材料,应用三室(供体室-间隔室-受体室)培养系统,研究在供体和受体紫花苜蓿根系之间菌丝网络形成的时间效应以及间隔室中不同植物对菌丝网络建成的介导作用.第一个试验在供体和受体植物生长8、10、12、14周之后进行收获以检验菌丝网络形成的时间效应;第二个试验则在间隔室分别种植紫花苜蓿、羊草和独行菜,以考察菌根依赖性不同的植物对菌丝网络形成的介导作用.试验结果显示:(1)接种丛枝菌根真菌的供体紫花苜蓿根系能够形成良好的菌根共生,其外延菌丝可穿过尼龙网和间隔室侵染受体植物根系;植物生长8周后,在受体植物根系检测到菌根侵染,证实供体和受体植物间形成了根间菌丝网络;10周后,尽管供体室和受体室植物的侵染率已无差异,但二者的生物量和地上部磷浓度差异却加大,表现出菌丝网络对植物种内竞争影响的不对称性.(2)试验条件下,不同介导植物对受体植物的菌根侵染及生物量均无明显影响,但显著降低了供体植物生物量和地上部磷浓度;间隔室无介导植物或种植独行菜时,受体植物地上部和根系生物量显著低于供体植物,而当介导植物为紫花苜蓿和羊草时,受体和供体植物生物量无显著差异.研究表明,植物根间菌丝网络的形成受时间和介导植物的影响,同时也具有调节植物间资源分配和植物相互作用的功能.     

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。     

土壤生物与土壤污染研究前沿与展望

随着社会经济发展,人类生产活动对自然环境产生越来越广泛深刻的影响,土壤污染已成为危及生态系统稳定、农产品质量安全和人体健康的突出环境问题之一。重金属、有机污染化合物、病原菌及抗性基因等各类污染物大量进入土壤后,对土壤生物系统造成毒害作用,影响到土壤生态功能;另一方面,土壤生物如细菌、真菌、土壤动物等在一定程度上能够适应土壤污染,深刻影响着污染物在土壤中的迁移转化过程,在土壤污染修复中具有潜在重要作用。从土壤污染的生态毒理效应、土壤生物对土壤污染的响应与适应机制、污染土壤修复原理与技术等三方面综述了土壤生物与土壤污染相关研究前沿,展望了重点研究方向。     

长期围封对不同放牧强度下草地植物和AM真菌群落恢复的影响

为探明人为干扰对草地生态系统生态恢复的影响,以不同放牧强度试验草地为研究对象,调查了围封14a后草地植物群落的多样性,并应用第二代高通量测序技术454测序法分析了植物根际土壤中AM真菌的群落结构。研究结果显示,14a围封保育使得不同放牧强度小区与长期封育小区植被盖度及植物多样性指数基本恢复至同一水平。土壤速效磷含量在重度放牧小区最低(1.00 mg/kg),轻度放牧区最高(2.25 mg/kg),其它土壤理化性质指标在不同小区之间没有显著差异。通过分子鉴定发现所有土壤样品中AM真菌共有87个分类单元(VT),隶属于Diversispora、Otospora、Scutellospora、Glomeraceae Glomus、Rhizophagus、Paraglomus和Archaeospora等7个属。对不同放牧强度小区AM真菌进行多样性分析,结果表明长期封育小区AM真菌Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数最低,且显著低于中度放牧区,而AM真菌多样性在各放牧小区之间差异不显著。本研究表明长期围封可以有效促进退化草地植物群落的恢复,而AM真菌表现出与植物群落恢复的不同步性。对于草地生态系统退化及恢复过程中植物和土壤功能微生物类群的协同关系还需要进一步系统深入的研究。     

保水剂和丛枝菌根真菌异形根孢囊霉对紫花苜蓿生长与抗旱性的影响

为探讨保水剂（super absorbent polymers,SAP）和丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）对植物生长和抗旱性的影响,以紫花苜蓿Medicago sativa为供试植物,开展了温室盆栽试验。植物播种时设置土壤添加和不添加聚丙烯酰胺型SAP（BJ2101）处理,以及接种和不接种异形根孢囊霉Rhizophagus irregularis处理,通过称重法维持12%的土壤含水量（正常供水）,植物生长30d,各处理一半植物接受干旱胁迫（6%的土壤含水量）,另一半仍正常供水,持续30d后收获。结果表明,在干旱胁迫下,接种AMF显著增加了紫花苜蓿的植株干重,促进了植物对矿质元素的吸收,提高了叶片中叶绿素和脯氨酸含量,增强了植物的抗旱性。SAP抑制了R. irregularis对植物根系的侵染;与单接种AMF相比,SAP和AMF的联合施用降低了紫花苜蓿的生物量,影响了植物对矿质元素的吸收。本研究中,SAP和AMF的联合施用并没有表现出协同增效作用,这一方面可能是因为研究设定的土壤水分管理模式,另一方面SAP与AMF共同施用的适宜条件还需进一步探索优化。     

菌根真菌在陆地生态系统碳循环中的作用

在陆地生态系统中,土壤、植被与大气之间有着可观的碳交换通量,陆地生态系统碳循环也和全球气候变化密切关联。菌根真菌可与绝大多数陆地植物建立菌根共生关系,通过矿质养分-碳交换连接起生态系统地上与地下部分,深度参与和影响陆地生态系统的碳循环过程。该文从碳的输入,土壤有机质的形成、稳定和分解等4个关键环节分别论述了菌根真菌在陆地生态系统碳循环中的作用。研究表明,菌根真菌在陆地生态系统碳的输入过程中扮演关键角色,其通过改善植物矿质营养,参与植物逆境响应,影响植物的光合作用强度,以及调控植物多样性与生产力之间的关系等多种途径,维持或提高植被初级生产力;大气中的CO₂被植物固定后,一部分碳经由菌丝网络输送到土壤中,随后经微生物的分解和转化,与矿物结合或被团聚体包裹而被稳定在土壤中;同时,菌根真菌通过影响根际激发效应和菌丝际生物化学过程,如分泌特定胞外酶,与菌丝际微生物互作,驱动芬顿反应,以及与腐生微生物竞争等,调控土壤有机质的分解和转化过程。考虑到菌根真菌对环境和气候变化的敏感性,该文还探讨了全球变化因子对菌根真菌介导的碳循环过程的影响。最后,该文对未来研究方向进行了展望,并提...