内蒙古中东部草原羽茅Epichloё属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析。结果表明:(1)6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100%,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系。(2)ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichloё属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97%支持强度的分支。由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点。(3)结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性。     

内蒙古中东部草原羽茅Epichlo(e)属内生真菌的分布及rDNA-ITS序列系统发育

对内蒙古中东部地区分布的羽茅6个地理种群的染菌率进行了调查,采集种子并从中分离得到不同形态型的内生真菌,选取其中的19株进行rDNA-ITS片段的扩增、克隆、测序和系统发育分析.结果表明:(1)6个样地羽茅种群内生真菌感染率除西乌旗为96.7%外,其他5个样地均为100%,表明内生真菌侵染羽茅并非偶然现象,二者之间存在一种稳定的共生关系.(2)ITS和5.8S序列得到的N-J树显示,相对于Epichlo(e)属的其他参考菌株,不同地理种群羽茅中的内生真菌聚为一类,形成一个具有97%支持强度的分支.由此推测,不同地理种群羽茅中的内生真菌具有相同的起源点.(3)结合形态观察结果和rDNA-ITS序列分析结果可以看出,羽茅内生真菌种群的优势种亲缘关系较近,可能起源于同一种内生真菌;但由于其地理分布广、气候差异大、群落类型差别也较大,从而造成不同地理种群内生真菌形态上的分化以及种群间明显的遗传分化和较高的遗传多样性.     

内蒙古中东部草原羽茅内生真菌的遗传多样性

该文从形态学和基因水平上对内蒙古中东部草原4个羽茅(Achnatherum sibiricum)种群所含的27个内生真菌(Neotyphodium)菌株的遗传多样性进行了研究,结果表明羽茅内生真菌在形态学和基因水平上均表现出较高的遗传多样性。在PDA培养基上,根据菌落颜色、质地、生长速率和分生孢子外观等特征,可分为4个形态型;西乌旗、霍林郭勒和定位站3个种群所含的内生真菌菌落具有相似的生长特性和外观,而羊草(Leymus chinensis)样地种群无论从菌落外观和质地的多样性,还是遗传多样性指数均高于其它3个样地。用20个随机引物对这27株内生真菌基因组DNA进行RAPD分析,共检测到463个位点,其中461个为多态位点,多态位点百分率达99.6%,特有位点93个,占20.1%。Nei基因多样性指数h和Shannon多样性指数I分别为 0.238 0和0.387 0;多数菌株间的遗传一致度较低而遗传距离较大,在DNA水平上存在较显著的遗传变异。基于Nei无偏遗传距离和UPGMA法的聚类分析结果将27株内生真菌分为7组,并且与形态型的划分基本一致,RAPD分析方法提高了内生真菌类群划分的可靠性。     

高温处理构建不感染内生真菌羽茅种群的方法探讨

为了寻求构建禾草内生真菌不感染种群的方法, 选用羽茅为试验材料, 研究了高温处理对内生真菌和宿主活力的影响。结果表明: 60°C高温处理种子能有效杀灭种子内的内生真菌, 处理时间为30 d时, 所有检测幼苗均不感染内生真菌。同时高温处理对种子发芽率、发芽势和发芽指数均无显著影响, 且在幼苗生长初期对根的生长有促进作用。与其他杀菌方法相比, 高温处理的方法具有成本低、技术简单、环境友好等优点, 是一种理想的构建羽茅无菌种群的方法。     

内蒙古中东部草原羽茅内生真菌的分类

从内蒙古中东部草原7个不同地理种群的羽茅Achnatherum sibiricum中分离、培养得到484株内生真菌,根据其形态学特征进行了分类学鉴定。结果表明,其中大部分菌株属于Neotyphodium内生真菌,并发现有少量Neotyphodium有性型Epichloё菌株存在。通过与已发表模式菌株的比较,鉴定其中两个种为N.chisosum和N.huerfanum。N.chisosum为羽茅内生真菌的优势种,而N.huerfanum是首次在羽茅中被发现。对其余暂未能确定种的菌株的菌落和显微形态特征进行了详细描述。不同地理种群羽茅内生真菌的分离率有自东向西增加的趋势,而内生真菌的形态多样性有自东向西减少的趋势。     

内生真菌感染对宿主羽茅及邻生植物抗病性的影响

Epichloë内生真菌能够影响宿主植物的抗病性, 但目前关于内生真菌感染对宿主邻生植物抗病性影响的研究很少。该研究首先调查了内蒙古呼伦贝尔天然草地中植物病害发生情况, 发现在常见牧草中禾本科植物病害最为严重, 其中感染内生真菌的羽茅(Achnatherum sibiricum)的总病情指数最低。进一步比较了与羽茅邻生及非邻生植物的病害差异, 结果显示羽茅显著降低了邻生羊草(Leymus chinensis)、狼针草(Stipa baicalensis)和冰草(Agropyron cristatum)的褐斑病病情指数。为探究羽茅对邻生植物病害的影响是否与其内生真菌有关, 分别从内生真菌发酵液、离体叶片和植株层面进行了室内验证试验。结果表明: 羽茅的2种内生真菌Epichloë gansuensis和Epichloë sibiricum发酵液显著抑制了新月弯孢(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、核盘菌(Sclerotinia sclerotioru)和三叶草核盘菌(Sclerotinia trifoliorum)的生长; 对于离体叶片, E. gansuensis和E. sibiricum显著减小了宿主叶片受4种病原真菌侵染后的病斑长度。在新月弯孢和根腐离蠕孢的植株接种条件下, 内生真菌显著降低了宿主羽茅及邻生植物羊草的病害程度。该研究首次发现并验证了羽茅内生真菌对邻生禾草抵御褐斑病有一定的增益作用。     

内生真菌感染对3个不同地理种群羽茅光合特性的影响

研究了内蒙古中东部草原3个不同样地（羊草、西乌旗和霍林河）中Neotyphodium内生真菌的侵染对宿主羽茅(Achnatherum sibiricum(L.) Keng)种群光合生理特性的影响,结果表明：自然条件下,羊草样地和西乌旗样地染菌(E+)羽茅植株的净光合速率(P_n)显著高于不染菌(E-)羽茅,说明E+羽茅植株具有更高的同化能力,而霍林河样地中二者差异不显著;3个样地中Neotyphodium内生真菌对宿主羽茅的蒸腾速率、气孔导度、光能利用效率、水分利用效率均无显著影响;引起羽茅植株午间P_n降低的主要原因是非气孔因素,与是否染菌没有必然联系;光响应曲线拟合结果表明Neotyphodium内生真菌对宿主羽茅的表观量子效率、最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点没有显著影响。     

内生真菌对羽茅抗病性的影响

为探讨不同种类内生真菌对宿主植物羽茅(Achnatherum sibiricum)抗病性的影响, 以感染不同内生真菌的天然禾草羽茅为实验材料, 进行了体外纯培养的内生真菌、感染内生真菌的离体叶片和在体叶片对3种植物病原真菌的抑菌实验。结果表明: 体外纯培养条件下, 分离自羽茅的内生真菌Neotyphodium sibiricum、Neotyphodium gansuensis和Epichloë gansuensis对新月弯孢霉(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)和枝孢霉(Cladosporium sp.)等3种病原真菌都具有抑制作用, 其中N. sibiricum的抑制作用最强, 对新月弯孢霉、根腐离蠕孢和枝孢霉的抑菌率分别为47.8%、40.1%、39.4%; 内生真菌培养滤液也可以有效抑制这3种病原真菌的孢子萌发, 其中N. gansuensis的抑制作用最强, 新月弯孢、根腐离蠕孢和枝孢霉的孢子萌发率分别为9.8%、8.7%、8.5%。对于离体叶片, N. sibiricum和N. gansuensis感染可以有效降低叶片受3种病原真菌侵染后的病斑数和孢子浓度, 其中N. sibiricum对根腐离蠕孢的抑制作用显著高于N. gansuensis, 而E. gansuensis只降低新月弯孢和枝孢霉侵染的病斑数以及枝孢霉侵染的孢子浓度。在体条件下, 内生真菌均可以显著降低病原真菌侵染羽茅后的病斑数、病斑长度和孢子浓度, 其中E. gansuensis的抑菌作用趋于最弱, 而N. sibiricum的抑菌作用趋于最强。     

感染内生真菌的羽茅对大针茅的化感作用

以羽茅(Achnatherum sibiricum)为材料,采用室内生物测定法研究感染不同内生真菌的羽茅浸提液对大针茅(Stipa grandis)种子萌发和幼苗生长的化感作用,并采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对羽茅浸提液中的化学成分进行分析。结果表明:(1)内生真菌感染可缓解宿主羽茅对群落优势种大针茅的化感作用;(2)内生真菌感染对宿主羽茅化感作用的影响与内生真菌种类有关,具体表现为相比于未染菌羽茅,感染Epichloё gansuensis可显著缓解宿主羽茅对大针茅的抑制作用,而感染Neotyphodium sibiricum、Neotyphodium gansuensis有缓解羽茅对大针茅化感作用的趋势,但未达到显著影响;(3)羽茅浸提液中含有2,4-二叔丁基苯酚、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二丁酯和硬脂酸甲酯等潜在化感物质,这4种物质相对含量的差异可能是不同内生真菌感染状态的羽茅产生不同化感效应的主要原因;(4)对羽茅浸提液中4种潜在化感物质的化感作用进行验证实验,结果表明,2,4-二叔丁基苯酚对大针茅的化感作用基本表现为低浓度无影响,高浓度抑制,邻苯二甲酸二丁酯的化感作用表现为"低促高抑"的效应趋势,而邻苯二甲酸和硬脂酸甲酯对大针茅均表现出"剂量效应"的化感作用趋势,即4种潜在化感物质在高浓度时均可显著抑制大针茅的种子萌发和幼苗生长。     

耐热真菌的分类鉴定及rDNA-ITS系统发育分析

分别从山东、山西、河北、陕西、河南、云南、江西、海南、新疆、内蒙古、甘肃、广州等地实地采集堆肥、培养料、草堆等标本600多份,分离鉴定出耐热真菌28种,其中包括2个中国新记录种,沙生梭孢壳Thielavia arenaria和丰孢木霉Trichoderma saturnisporum,其余26个为中国已知种。在形态分类的基础上,对所分离鉴定的28株耐热真菌及购买的3株耐热真菌,进行rDNA-ITS序列测定,所测序列片段长度为554－895bp。将所测的31个和从GenBank下载的15个耐热真菌的rDNA-ITS序列构建NJ系统发育树,该树较好地显示了耐热真菌的系统进化关系,有力地支持了形态学的观点。     

Taxonomy, diversity and origins of symbiotic endophytes of Achnatherum sibiricum in the Inner Mongolia Steppe of China

We sampled five Achnatherum sibiricum populations and documented the distribution and abundance of endophytes. In total, 438 fungal isolates were obtained. They were classified into 11 morphotypes based on growth rate and morphological characters including colonial morphology, the production of conidiogenous cells, conidial size and dimension on potato dextrose agar medium. Both tub2 and actG sequences identified only a single product in all representative isolates from three dominant morphotypes. All sequences fell in the same main clade, including Neotyphodium gansuense and Neotyphodium gansuense var. inebrians from another Achnatherum species in North China, Achnatherum inebrians , and Neotyphodium guerinii from European grasses Melica ciliate and Melica transsilvanica . Based on both morphological and phylogenetic analyses, isolates in morphotype I were described as representing a novel Neotyphodium species, Neotyphodium sibiricum sp. nov. Isolates in both morphotype II and III were identified as representing N. gansuense . Both tub2 and actG sequences suggested that N. sibiricum and N. guerinii were probably derived from a common Epichloë ancestor.     

Effects of endophyte infection on the competitive ability of Achnatherum sibiricum depend on endophyte species and nitrogen availability

Aims The leaves of almost all terrestrial plant species are colonized by endophytic fungi. Compared to agronomic grasses, which usually harbor few endophytes, native grasses generally possess greater endophyte species diversity. Existing studies examining endophyte effects on natural grasses under competition normally considered the infection status (infected or uninfected), and rarely considered endophyte species.     

CO2浓度升高条件下内生真菌感染对宿主植物的生理生态影响

以内蒙古草原常见伴生种、感染内生真菌的天然禾草羽茅为研究对象,通过比较不同CO₂浓度和不同养分供应条件下,带内生真菌和不带菌植物在种子发芽和幼苗生长等方面的差异,探讨带内生真菌的天然禾草对CO₂浓度增加的响应。结果表明:CO₂浓度增加对带菌种子发芽率和发芽速度均无显著影响,但CO₂浓度增加显著降低了不带菌种子的发芽率和发芽速度,即CO₂浓度升高加大了带菌和不带菌种子发芽率之间的差异;内生真菌感染显著提高了宿主植物的最大净光合速率和水分利用效率;羽茅的营养生长受CO₂浓度和养分供应的交互影响,高CO₂浓度对生长的促进作用只出现在充足养分供应条件下;CO₂浓度升高和内生真菌感染对植物根系形态有显著的交互作用,在正常CO₂浓度下,带菌植株根径>1.05 mm的根系比例显著高于不带菌植株,随着CO₂浓度的升高,带菌植株上述根径根系所占比例无显著变化而不带菌植株所占比例显著升高,CO₂浓度升高导致带菌和不带菌不同根径根系分配之间的差异缩小。     

内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana)优势种的形态适应特征

研究内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana)4种优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的地理分布和叶形态适应特征。通过地理分布和生长发育研究发现：4种锦鸡儿均能在阿拉善荒漠区分布和正常生长,它们能够适应阿拉善荒漠区环境。叶形态结构研究表明：狭叶锦鸡儿叶片呈瓦状,在一定程度上阻碍了水分散失和气体交换,缩小受光面积;垫状锦鸡儿叶片卷成筒状,水分散失和气体交换阻力更大,受光面积更小。柠条锦鸡儿密被伏帖绢毛、狭叶锦鸡儿多被灰白色柔毛、垫状锦鸡儿密被绢毛和荒漠锦鸡儿密被直立绢毛,对光线反射能力强,使叶温降低,减少蒸腾。狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿具有的长条型叶,4种荒漠区锦鸡儿都具有更小的叶面积、更大的厚度/面积比值、更低的叶片生物量和更小的比叶面积(SLA), 减小了蒸腾和受光面积,提高了荒漠区锦鸡儿的保水能力。荒漠区锦鸡儿这些叶片形态特性有利于适应干旱、高温和强辐射的荒漠区环境。叶绿素含量测定和叶色研究结果表明：4种荒漠区锦鸡儿叶绿素含量低,更低的叶绿素含量和密被灰白色柔毛或绢毛导致叶色浅、反光性能好,有利于减少对辐射的吸收,避免强辐射对植物的伤害,同时也使叶温低,减轻高温伤害和水分蒸发,以适应环境。这是荒漠区锦鸡儿适应高光强、高气温、极干旱的荒漠区环境的特性。垫状锦鸡儿和柠条锦鸡儿叶绿素a/b高也是适应强辐射的特性。比较4种荒漠区锦鸡儿的叶形态特性发现,4种荒漠区锦鸡儿植物对荒漠环境的形态适应方式是不同的。     

长白山白桦(Betula platyphlla)纯林和白桦山杨 (Populus davidiana)混交林凋落物的分解

采用交互分解实验,研究长白山白桦叶片和白桦、山杨与水曲柳混合叶片在白桦纯林和白桦山杨混交林内的分解过程。两年的分解实验结果表明,两种类型叶片均存在一个快速分解阶段和一个慢速分解阶段,森林类型和凋落物类型对凋落物分解率的影响在快速分解阶段不显著而在慢速分解阶段显著;混交林内的环境促进了凋落物分解和养分元素释放;在同一林型内,底物质量高的混合叶片其分解率和养分元素释放率均大于底物质量低的白桦叶片;凋落物的底物质量在一定程度上可以抵消森林类型对凋落物分解的影响;白桦山杨混交林混合叶片分解速率和养分元素释放率要显著大于白桦纯林内的白桦叶片,说明白桦山杨混交林的物质循环速度和养分元素供应能力要显著大于白桦纯林。     

东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）和链状亚历山大藻（Alexandrium catenella）对模拟食物链物质传递的影响

研究了东海原甲藻的基本营养组成,并就赤潮密度下的东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）和链状亚历山大藻（Alexandrium catenella）在单一和混合情况下对赤潮藻→卤虫模拟食物链物质传递的影响进行了探讨。结果表明：与其它饵料微藻相比,东海原甲藻必需氨基酸中的苯丙氨酸、赖氨酸和组氨酸含量明显偏低。东海原甲藻单独投喂时,卤虫对其的总物质转化效率随着藻密度的增加呈现先逐渐增加再逐渐降低的趋势。而当不同密度的东海原甲藻分别与一种硅藻小新月菱形藻(Nitzschia closterium)混合投喂时,随东海原甲藻密度的增加,卤虫选择性地增加对东海原甲藻的摄食,而降低对小新月菱形藻的摄食,并且其总物质转化效率逐渐降低。暴露于链状亚历山大藻藻液,卤虫体重减轻,且在其体内未检测到叶绿素a,表明卤虫未摄食该藻。当链状亚历山大藻藻细胞重悬液和去藻过滤液分别与小新月菱形藻或东海原甲藻混合时,卤虫对后两株藻的摄食量和总物质转化效率均有所降低。因此,在大规模赤潮发生时,东海原甲藻和链状亚历山大藻可能分别对浮游动物的营养和存活带来不利影响,并影响物质沿食物链的传递。     

内蒙古高原荒漠区几种锦鸡儿属(Caragana)优势植物的生理生态适应特性

比较了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属(Caragana)优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的生理适应特性。研究发现：4种锦鸡儿属植物中,荒漠锦鸡儿的叶片含水量、束缚水/自由水比值、水势以及水分利用效率最低,气孔导度日变化表现为与气温变化相似的早晚低、中午高的单峰曲线。4种锦鸡儿蒸腾速率日变化状况相似,均在10:00达到最大,以后逐渐降低,但日蒸腾积累值垫状锦鸡儿 < 荒漠锦鸡儿 < 柠条锦鸡儿< 狭叶锦鸡儿。相比较,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿对当地的水分条件有良好的适应性,能够保持较好的水分状况,水分亏缺在15％以下,而荒漠锦鸡儿叶水分亏缺日变幅较大,保水能力不及其它3种。渗透调节比较研究发现：荒漠锦鸡儿的渗透势最低,细胞质离子浓度最高,无机渗透调节物产生的渗透势所占的比例也更大,说明其低渗透势的维持主要来自无机渗透调节物质的较多积累。保护酶和自由基比较研究发现：POD和SOD活性荒漠锦鸡儿明显高于其它3个种,但CAT活性在4种植物中无显著差别;叶片自由基含量狭叶锦鸡儿 > 荒漠锦鸡儿 > 柠条锦鸡儿 > 垫状锦鸡儿。这些结果表明： (1)荒漠锦鸡儿对干旱环境的适应方式与其它3种不同,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿以强保水能力、维持稳定的水分而适应,而荒漠锦鸡儿以更负的渗透势、更高细胞质离子浓度弥补其更多的水分消耗和对水分变化的强耐性而适应,较高的保护酶活性可能是其强耐性的生理基础之一。(2) 保水能力弱的锦鸡儿种主要通过无机离子的积累,调节细胞质渗透势,保持水分平衡,这是一种相对节省能量的适应对策。     

水分胁迫对沙棘(Hippophae rhamnoides)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia)蒸腾作用影响的比较

多年生灌木沙棘和中间锦鸡儿是黄土高原生态重建的重要物种,设计人工模拟水分胁迫实验,测量沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的各种指标,研究其蒸腾特性对水分胁迫的适应方式。结果表明,同等水分处理条件下,中间锦鸡儿单叶水平上的蒸腾速率高于沙棘。沙棘和中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程在晴天、阴雨天和生长发育的不同阶段明显不同。夜间蒸腾占全天蒸腾的比例相当大,夜间蒸腾在不同物种之间、不同供水量之间存在明显差异,而且越干旱的环境比例越大。两种植物气孔阻力的季节变化格局在不同水分处理间大体相似。沙棘的昼夜蒸腾节律在各种水分处理条件下都表现出明显的气孔振荡现象,而中间锦鸡儿没有。叶片温度、光合有效辐射和气孔阻力是各种水分条件下沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的共同的限制因子,相对于沙棘,中间锦鸡儿还更多地受到空气相对湿度的影响。