丛枝菌根真菌提高植物抗逆性的效应及其机制研究进展

丛枝菌根（arbuscularmycorrhizal,AM）真菌是土壤中重要的生物成员之一,对植物具有多种有益效应。AM真菌的基本功能之一是增强植物的抗逆性,在全球气候变化的今天尤其重要。本文总结了AM真菌降低温度胁迫、水分胁迫、盐胁迫、重金属胁迫、病虫害、以及杂草对植物造成的危害和提高植物抗逆性的效应;阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制;并讨论了当前该领域研究存在的难题及今后的展望。旨在为探讨提高植物抗逆性策略与途径提供参考。     

丛枝菌根真菌提高植物耐盐性的作用机制

本文阐述了盐胁迫对丛枝菌根真菌(AMF)生理生态学效应的影响以及对植物的促生作用,并从营养吸收、渗透调节、抗氧化物酶、激素及基因表达等几方面综述了国内外关于AMF提高植物耐盐性生理及分子机制的研究进展,指出目前该领域研究中尚需解决的问题.     

丛枝菌根结构与功能研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)是陆地生态系统中分布最广泛、最重要的互惠共生体之一,对提高植物抗逆性、修复污染生境、保持生态系统稳定与可持续生产力的作用显著.AM结构特征是判断菌根形成的主要指标,与其功能密切相关.本文总结了AM丛枝结构、泡囊结构、菌丝结构和侵入点结构等发育特征;分析了A型丛枝结构、P型丛枝结构、泡囊结构和根外菌丝结构与促进寄主植物养分吸收和生长、提高植物抗旱性、耐涝性、耐盐性、抗高温、拮抗病原物、提高植物抗病性、抗重金属毒性、分解有毒有机物、修复污染与退化土壤等功能的关系,及其所发挥的重要作用;探讨了影响AM结构与功能的因子,以及基于AM不同结构所发挥功能的作用机制.旨在为系统研究AM真菌发育特征、AM真菌效能机制,以及评价和筛选AM真菌高效菌种提供依据.     

菌根真菌提高植物抗旱性机制的研究回顾与展望

菌根真菌与全世界约97％的维管植物具有广泛的共生关系.大量研究结果显示菌根植物相比于非菌根植物对于干旱胁迫具有更高的耐受性,说明菌根真菌在植物抗旱过程中发挥着重要作用.本文对近年来国内外在菌根真菌协助植物抵御干旱作用机制方面的研究进行了归纳和总结,主要包括在干旱胁迫下菌根真菌对植物生理学特性的影响机制、菌根真菌提高植物...     

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...     

丛枝菌根真菌提高盐胁迫植物抗氧化机制的研究进展

土地盐渍化是在自然环境和人为活动的双重作用下形成的全球性的重要生态问题,其会对植物造成渗透失衡、离子胁迫、氧化损伤等危害,导致植物生长缓慢、生物量减少甚至是绝产。丛枝菌根真菌(AMF)是一种普遍存在于土壤中的有益微生物,能够与大多数植物根系形成共生关系,其共生关系在多种逆境生态系统中均具有重要生态意义。AMF-植物共生体具有高效抗氧化系统,能够提高植物在盐胁迫下的抗氧化反应进而增强耐盐性。本文从氧化损伤、渗透调节、抗氧化机制和生物活性分子等角度,系统地阐述了丛枝菌根真菌提高植物抗氧化机制的研究进展,并提出了研究展望,以期为利用菌根生物技术提高植物耐盐性提供理论参考。     

丛枝菌根真菌对连翘幼苗抗旱性的影响

采用集球囊霉（Glomus fasciculatum Gerd.＆ Trappe emend.Walker ＆ Koske）、缩球囊霉（Glomus constrictum Trappe）单独接种和混合接种于连翘（Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl）幼苗,研究丛枝菌根真菌对连翘抗旱性的影响.结果表明：在干旱胁迫条件下,随着菌根侵染率的提高,连翘幼苗叶绿素和脯氨酸含量增加,SOD活性增强,丙二醛含量和膜透性降低,苗木枯死率下降.菌根真菌通过促进苗木快速累积游离脯氨酸,提高SOD酶活性,减缓干旱对细胞膜的破坏,延缓了植物受伤害的速度,提高连翘幼苗的抗旱性;在不同接种处理间,混合接种效果最好,其次为缩球囊霉单独接种.     

丛枝菌根真菌提高植物抗病性的作用机制*

近年来, 人们越来越重视丛枝菌根（AM）真菌对植物病原物的影响和提高植物抗病性的效应。当前建立在分子生物学、免疫学和组织化学技术上的基础研究, 可以从分子水平上深入了解AM真菌提高植物抗病性的作用机制。本文主要探讨AM真菌拮抗植物土传病原物、提高抗病性的可能机制和研究途径。1 AM真菌对植物土传病原物的拮抗作用自然条件下,绝大多数植物都能形成菌根。菌根围（Mycorrhizosphere）内的主要成员：根系、细菌、真菌、线虫等之间往往通过协同和/或拮抗作用达到动态平衡。其中植物—植物间、植物—微生物间、微生物—微生物间、…     

丛枝菌根真菌对植物根腐病的抑制效应及其机制

根腐病是一类危害严重的土传病害,常常导致作物产量和品质降低.丛枝菌根(AM)真菌是一类重要的土壤微生物,通过与植物根系建立共生体而发挥重要的生理生态功能.研究表明,AM真菌通过调节宿主植物一系列生理生化响应,诱导植物增强根腐病抗性.当前,利用AM真菌开展根腐病等土传病害的生物防治是植物与微生物互作领域的研究热点.本文全...     

Alleviation of cadmium stress by arbuscular mycorrhizal symbiosis

Abstract

Owing to the realization of the harmful effect of cadmium on the environment and plants and as the plants are sessile organisms, they need to increase the protective mechanisms to cope with Cd stress. Inoculation the plant with soil microbes at the place of their growing is an important strategy to support the plants against stresses. In this study, trigonella plants were inoculated with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi under different CdCl₂ concentrations (0, 2.25, and 6.25?mM). AM inoculation increased growth parameters, chlorophyll, and protein contents. Root colonization was significantly increased at low Cd concentration (2.25?mM) and decreased at high one (6.25?mM). Also, with AM fungal inoculation, the translocation factor of trigonella plants significantly decreased as compared to non-AM ones at both low and high Cd concentrations. In addition, it was clearly that malondialdehyde content of trigonella plants increased significantly at both Cd concentrations and with AM fungal inoculation its content decreased compared to those of non-AM ones. AM inoculation significantly increased antioxidant enzymes activities compared to non-AM ones. Consequently, this study showed a tolerance strategy of AM trigonella plants against Cd stress, thus mycorrhizal symbiosis becomes a promising and suitable as phytostabilizers of Cd stressed soil.     

丛枝菌根真菌-豆科植物-根瘤菌共生体系的研究进展

丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF）-豆科植物-根瘤菌（Rhizobia）三者形成的共生体。是植物与微生物共生中的一种特殊类型。本文对这种共生体中微生物与植物之间的营养关系;AMF和根瘤菌双接种豆科植物的效应以及影响双接种效应的因素;AMF和根瘤菌在与豆科植物形成共生过程中的分子互作机制等进行了综述。同时对这种共生体还需进一步研究的问题及其在基础研究和实践应用方面的前景进行了讨论。     

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。     

The importance of integration and scale in the arbuscular mycorrhizal symbiosis

The arbuscular mycorrhizal (AM) fungus contributes to system processes and functions at various hierarchical organizational levels, through their establishment of linkages and feedbacks between whole-plants and nutrient cycles. Even though these fungal mediated feedbacks and linkages involve lower-organizational level processes (e.g. photo-assimilate partitioning, interfacial assimilate uptake and transport mechanisms, intraradical versus extraradical fungal growth), they influence higher-organizational scales that affect community and ecosystem behavior (e.g. whole-plant photosynthesis, biodiversity, nutrient and carbon cycling, soil structure). Hence, incorporating AM fungi into research directed at understanding many of the diverse environmental issues confronting society will require knowledge of how these fungi respond to or initiate changes in vegetation dynamics, soil fertility or both. Within the last few years, the rapid advancement in the development of analytical tools has increased the resolution by which we are able to quantify the mycorrhizal symbiosis. It is important that these tools are applied within a conceptual framework that is temporally and spatially relevant to fungus and host. Unfortunately, many of the studies being conducted on the mycorrhizal symbiosis at lower organizational scales are concerned with questions directed solely at understanding fungus or host without awareness of what the plant physiologist or ecologist needs for integrating the mycorrhizal association into larger organizational scales or process levels. We show by using the flow of C from plant-to-fungus-to-soil, that through thoughtful integration, we have the ability to bridge different organizational scales. Thus, an essential need of mycorrhizal research is not only to better integrate the various disciplines of mycorrhizal research, but also to identify those relevant links and scales needing further investigation for understanding the larger-organizational level responses. The U.S. Government's right to retain a non-exclusive, royalty-free licence in and to any copyright is acknowledged. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

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。     

Correlation analysis between arbuscular mycorrhizal fungal community and host plant phylogeny

 为弄清丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌群落随宿主植物演化的变异规律,通过对MaarjAM数据库进行数据挖掘, 根据每个分子虚拟种(virtual taxa, VT)包含的DNA序列不少于5条的标准, 筛选出188种菌根植物。通过分析植物与其根内AM真菌的关系发现: AM真菌的物种丰富度随着寄主植物的分化而增加; 在不同的植物系统类群中, AM真菌的物种丰富度显著不同; 在起源时间较晚的被子植物和裸子植物中, AM真菌的物种丰富度显著高于起源较早的苔类、角苔类和蕨类植物类群, 而与寄生植物共生的AM真菌物种丰富度与早期植物无显著差异; 不同寄主植物进化类群间AM真菌组成差异显著。以上结果表明: AM真菌群落随着寄主植物进化而发生变化。在进化过程中, 寄主植物倾向于选择保留共生效率较高的AM真菌。     

丛枝菌根真菌和植物寄生线虫

本文综述了土壤微生物中丛枝菌根真菌和植物寄生线虫的互作关系及其互作机理,并阐述了丛枝菌根真菌在防治植物线虫病害方面的应用前景和实际操作中应注意的技术环节。     

丛枝菌根真菌群落与植物系统发育的相关性分析

为弄清丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌群落随宿主植物演化的变异规律,通过对MaarjAM数据库进行数据挖掘, 根据每个分子虚拟种(virtual taxa, VT)包含的DNA序列不少于5条的标准, 筛选出188种菌根植物。通过分析植物与其根内AM真菌的关系发现: AM真菌的物种丰富度随着寄主植物的分化而增加; 在不同的植物系统类群中, AM真菌的物种丰富度显著不同; 在起源时间较晚的被子植物和裸子植物中, AM真菌的物种丰富度显著高于起源较早的苔类、角苔类和蕨类植物类群, 而与寄生植物共生的AM真菌物种丰富度与早期植物无显著差异; 不同寄主植物进化类群间AM真菌组成差异显著。以上结果表明: AM真菌群落随着寄主植物进化而发生变化。在进化过程中, 寄主植物倾向于选择保留共生效率较高的AM真菌。