丛枝菌根真菌应用技术研究进展

丛枝菌根(AM)共生体系能够改善植物营养状况,增强植物对各种逆境胁迫的耐受性,其在农业和生态环境方面的应用得到广泛关注.近年来,在AM真菌(AMF)应用技术和田间试验方面取得了许多重要成果.本文在介绍AMF种质资源库、商业化菌剂生产及相关专利申报情况的基础上,结合实例从菌剂生产、接种技术、接种效应影响因素等方面综述了AMF应用技术的理论与实践,包括国内外近年来菌根技术在农业、园艺、生态修复等方面的应用,最后提出尚待系统深入研究的 AMF应用领域中的关键科学和技术问题,旨在为菌根技术的发展和推广应用提供参考.     

丛枝菌根网络介导的植物间信号交流研究进展及展望

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌是一类能够与绝大多数陆地植物形成共生关系的土壤真菌, 其根外菌丝可以侵染不同植物根系且可以进行菌丝融合, 从而形成丛枝菌根网络(arbuscular mycorrhizal networks, AMNs)。AMNs可以在植物之间转运水分及营养元素如碳(C)、氮(N)、磷(P)等, 最近研究表明AMNs还可以在植物遭受环境胁迫时向邻近植物传递防御信号, 对周围植物起到“预警”作用。目前, 关于环境胁迫条件下AMNs介导的信号物质传递研究仍处于起步阶段, 许多问题亟待回答。该文首先回顾了目前有关AMNs介导的信号物质传递研究进展, 继而梳理了这一研究领域值得进一步探究的科学问题, 包括AMNs在植物间传递防御信号的可能途径及相关机制, AMNs介导的信号传递对菌根共生体系的可能影响, 以及AMNs研究中常用的技术及其发展, 最后讨论了AMNs介导的信号物质传递在作物保护等方面的可能应用。     

丛枝菌根真菌防治尖孢镰孢枯萎病的效应、机制及其应用研究进展

尖孢镰孢(Fusarium oxysporum)所引起的植物枯萎病是农业生产中广泛存在且难以防治的一种土传病害,严重影响作物的产量和品质。丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌能够与大部分陆生植物形成互惠共生关系,在促进植物生长、增强宿主植物抗病性等方面具有重要作用。本文收集整理了2001-2021年期间发表的相关文献,评述了AM真菌防治尖孢镰孢枯萎病的研究进展,并分析了AM真菌菌剂组成及应用方式对病害发生情况和尖孢镰孢丰度的影响。根据AM真菌在土壤-植物连续体的空间位置及其影响范围,从土壤、根系、植株等作用层面对AM真菌增强植物抵抗尖孢镰孢的直接和间接作用机制进行总结,包括影响土壤微环境、调节植物根际微生物群落结构、与病原菌竞争生态位、强化根系机械保护屏障、促进宿主植物养分吸收和生长、诱导植物系统性抗性等。此外,综合讨论了AM真菌与其他手段联合应用防治尖孢镰孢枯萎病的应用研究进展。本文可为推进AM真菌生物防治病害相关基础与应用研究的发展提供借鉴和参考。     

丛枝菌根共生建成的信号识别机制

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)共生是自然界中普遍存在的一种互惠共生现象,对促进土壤生态系统物质循环及维持生态系统稳定具有重要的意义。AM共生体的建立需要AM真菌和宿主植物间一系列复杂的信号识别、交换和传导。本文总结近年来相关文献,从AM共生体形成前期及AM共生体形成期两个阶段,分别综述了信号物质的生物合成过程、调控过程及其作用机制,希望有助于进一步认识AM共生体建成过程,同时通过分析当前研究工作的不足及未来研究动向,期望推动相关研究工作。     

丛枝菌根提高宿主植物抗旱性分子机制研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)对于植物适应各种逆境胁迫具有重要生态学意义。有关菌根共生体对植物抵御干旱胁迫的积极作用已有较多文献报道:无论在植物个体层面——AM调节植物水分生理,还是在生态层面——干旱条件下菌根真菌和宿主植物之间的互动关系,人们都已有一定的认识。然而,目前对于菌根植物适应干旱胁迫的生理和分子机制还缺乏系统深入的研究。综述了近年来相关研究成果,从干旱胁迫相关植物基因入手,讨论了AM对晚期胚胎富集蛋白(LEA)、脯氨酸合成限速酶△¹-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、水孔蛋白(MIPs),及脱落酸合成途径重要酶9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)编码基因的可能调控机制,旨在揭示AM共生体提高植物抗旱性的分子基础和实质贡献,同时通过分析当前研究工作薄弱之处及未来研究热点,期望推动相关研究进展。     

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。     

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。     

云南金钱槭天然居群等位酶遗传多样性研究

云南金钱槭(Dipteronia dyeriana)是我国特有的国家Ⅱ级重点保护珍稀濒危植物,仅分布于云南的文山、屏边和蒙自三县交界地区。采用水平切片淀粉凝胶电泳等位酶分析方法,对采自三个县的天然居群的63个样品进行了遗传多样性检测。8个酶系统的13个等位基因位点分析表明,云南金钱槭的遗传多样性水平低,其平均多态位点百分率P=15.4%,每位点平均等位基因数A=1.2,平均预期杂合度H_e=0.064,各居群都偏离Hardy-Weinberg平衡,杂合子过量,居群间的基因分化系数G_ST=0.099,遗传变异主要发生在居群内(90.1%),居群间分化较小,居群间遗传一致度较高(I=0.985~1),具有一定的基因流(Nm=2.669)。不加权对平均法(UPGMA)聚类可将4个居群分为两支,水头箐居群和马家寨居群亲缘关系最近,聚类后与黑洞居群形成一支再和中槽子居群聚类,这与其地理分布格局大致吻合。据此提出了关于云南金钱槭保育策略的建议。     

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。     

云南金钱槭 等位酶 遗传多样性 生境片段化 保育策略

云南金钱槭（Dipteronia dyeriana）是我国特有的国家Ⅱ级重点保护珍稀濒危植物,仅分布于云南的文山、屏边和蒙自三县交界地区。采用水平切片淀粉凝胶电泳等位酶分析方法,对采自三个县的天然居群的63个样品进行了遗传多样性检测。8个酶系统的13个等位基因位点分析表明,云南金钱槭的遗传多样性水平低,其平均多态位点百分率P=15.4%,每位点平均等位基因数A=1.2,平均预期杂合度He=0.064,各居群都偏离Hardy-Weinberg平衡,杂合子过量,居群间的基因分化系数GST=0.099,遗传变异主要发生在居群内（90.1%）,居群间分化较小,居群间遗传一致度较高（I=0.985～1）,具有一定的基因流（Nm=2.669）。不加权对平均法（UPGMA）聚类可将4个居群分为两支,水头箐居群和马家寨居群亲缘关系最近,聚类后与黑洞居群形成一支再和中槽子居群聚类,这与其地理分布格局大致吻合。据此提出了关于云南金钱槭保育策略的建议。