丛枝菌根真菌诱导植物信号物质研究进展

丛枝菌根(AM)真菌侵染植物根系形成菌根共生体过程中能诱导植物合成多种信号物质,如水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、类黄酮、一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)等。这些信号分子的传导途径和作用机制备受关注。本文从AM真菌诱导植物信号物质的种类和数量入手,探讨这些信号分子在植物体内的传导途径、生理效应和可能的作用机制,旨在为研究AM真菌与植物之间的共生关系、功能与进化等提供依据。     

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。     

丛枝菌根真菌脂类代谢对共生信号调控的响应和反馈

丛枝菌根(AM)真菌是自然生态系统中分布最为广泛的真菌之一,在自然界物质循环和能量流动中发挥着重要作用。经过长期的协同进化,AM真菌和宿主植物之间形成了完美的互惠互利的共生关系,而真菌的脂类代谢可能是揭示共生秘密的关键所在。本文综述了AM真菌脂类代谢在共生关系建立和维持中关键作用的最新研究进展,重点探讨了AM真菌脂类代谢对共生信号调控的响应和反馈机制,主要包括:AM真菌脂类存储和释放对共生和非共生状态的响应,以及脂类代谢产物变化与共生营养传递之间的关系;脂类分解过程在共生建立初期对信号分子调控发生的响应,以及相应的物质转化和能量代谢;菌根共生互惠互利关系维持中,真菌脂类代谢与信号分子交流通道的相互渗透和影响。本文对于理解菌根共生机制,促进菌根在生产中的应用具有促进作用。     

丛枝菌根共生关系的信号机制研究进展

在植物与微生物的共生体中,最广泛的互惠共生体就是丛枝菌根.真菌在植物根系形成菌根后,菌丝通过根的皮层细胞获取植物提供的碳源,同时将矿物营养和水从土壤转运到皮层细胞,这种共生过程的研究在生物多样性的保护、陆生植物的起源与演化、退化生态系统的修复与重建以及农业、林业和园艺业的应用具有重要的意义.近年来丛枝菌根真菌与植物根系建立共生关系的信号传导途径和作用机制备受关注,也取得了突破性的进展.本文对丛枝菌根真菌与植物根系在共生关系形成、营养交换以及防御方面的分子信号和细胞方面的研究进展进行综述,并对发展前景作以展望.     

丛枝菌根真菌对植物生长影响的研究

菌根是自然界中一种极为普遍和重要的共生现象,其中分布最为广泛的菌根类型就是丛枝菌根,可以增强植物从土壤中获取水分的能力,改善植物根系对磷、镉等矿质元素及养分的吸收,从而促进植物的生长。本文综述了丛枝菌根真菌对植物生长影响的概况。有关丛枝菌根真菌对植物水分和矿质营养的利用,尤其是磷素营养的研究较为深入,而对植物光合特性的研究较少,这些研究工作为深入理解菌根真菌与植物的相互关系提供基础资料。     

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。     

丛枝菌根网络介导的植物间信号交流研究进展及展望

丛枝菌根(arbuscularmycorrhizal,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...     

苋科植物的丛枝菌根

有些种子植物如莎草科、十字花科、灯心草科、藜科、石竹科等20余科,以往曾被认为不能或不易形成丛枝菌根(郭秀珍等,1989;刘润进等,2000).随着对菌根的深入研究,曾被认为是不易与菌根菌组合的湿地生植物、寄生性植物、或一年生植物都被发现是可以形成内生菌根的(Trappe等,1992).此外,Allen等(1989)研究证实,Salsola kali,Atriplex roseum等生长于沙漠、海滨的藜科植物,进行接种处理后,也能形成丛枝菌根.我们在西双版纳调查热带雨林植物的丛枝菌根状况时,偶然发现刺苋(Amaranthus spinosus Linn.)的根系受到了丛枝菌根真菌的侵染,因此,对苋科植物作了扩大采样调查.本文主要报道从热带采集的5属6种苋科植物的根受丛枝菌根真菌感染形成丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)和这些植物根际士壤中的丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的状况.     

苋科植物的丛枝菌根

有些种子植物如莎草科、十字花科、灯心草科、藜科、石竹科等 2 0余科 ,以往曾被认为不能或不易形成丛枝菌根 (郭秀珍等 ,1989;刘润进等 ,2 0 0 0 )。随着对菌根的深入研究 ,曾被认为是不易与菌根菌组合的湿地生植物、寄生性植物、或一年生植物都被发现是可以形成内生菌根的 (Ｔｒａｐｐｅ等 ,1992 )。此外 ,Ａｌｌｅｎ等 (1989)研究证实 ,Ｓａｌｓｏｌａｋａｌｉ,Ａｔｒｉｐｌｅｘｒｏｓｅｕｍ等生长于沙漠、海滨的藜科植物 ,进行接种处理后 ,也能形成丛枝菌根。我们在西双版纳调查热带雨林植物的丛枝菌根状况时 ,偶然发现刺苋 (Ａｍａ ｒ…     

Arbuscular mycorrhizal fungi and biological control of Verticillium-wilted cotton plants

The interaction of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomus etunicatum, Glomus intraradices, and Glomus versiforme) with a wilt-causing soil-borne pathogen, Verticillium dahliae, was studied in cotton. It was found that establishment by arbuscular mycorrhizal fungi reduced disease index. In diseased cotton plants colonised by G. etunicatum, the disease index was less than other diseased mycorrhizal and non-mycorrhizal ones. In diseased cotton plants, chlorophyll content was lower than others. Three Glomus species significantly increased content of sugar and protein in shoot and root. Pathogen-infected plants had higher proline concentration in shoot and root than healthy plants. On the other hand, the increased content of proline as stress sensor showed that Verticillium accelerates senescence and reduces yield. These results suggest that the beneficial effects of mycorrhiza can alleviate the pathogenesis effects of V. dahliae partly, and also there is a competitive interaction between the pathogenic and symbiotic fungi.     

菌根真菌与植物共生营养交换机制研究进展

菌根是陆地生态系统普遍存在的、由土壤中的菌根真菌侵染宿主植物根系形成的联合共生体.菌根的建立是以共生体双方的营养交换为基础的:菌根真菌从土壤中吸收氮、磷等营养物质并转运给宿主植物,供其生长;作为交换,植物则以脂质或糖的形式向菌根真菌提供其生长所必需的碳水化合物.近年来,菌根真菌与宿主植物间的营养交换机制一直是研究的热点,国内外对菌根真菌介导的植物营养物质吸收和转运机制的研究也取得了巨大进展.本文综述了丛枝和外生两种菌根真菌与宿主植物间营养交换的最新研究进展,尤其是碳、氮、磷等几种重要营养物质的吸收与双向转运机制,以及营养交换在菌根形成中的潜在调控作用,并对目前存在的关键问题和未来研究方向进行了分析和展望,这对菌根模型的建立及菌根效益的优化具有重要意义.     

入侵植物与丛枝菌根真菌的相互作用

入侵植物的入侵改变了入侵地生物群落的结构,导致生物多样性的丧失.丛枝菌根真菌(AMF)作为陆地生态系统中土壤微生物普遍的组成部分,它的种类和组成能够影响入侵植物的生长表现.这种真菌与寄主(入侵植物)特殊的关系也暗示了AMF能够影响入侵植物的入侵.反之,入侵植物的入侵同样也会影响AMF的群落结构和功能.本文在简要总结我国入侵植物种类及其危害的基础上,着重探讨了AMF与入侵植物入侵之间的关系,即AMF对入侵植物入侵过程中的作用、入侵植物入侵后如何影响AMF以及两者之间的相互作用机制.     

Arbuscular mycorrhizal fungi reduce cadmium accumulation in plants: evidence and uncertainty

Plant and Soil - Carbon stocks in alpine meadows on the Qinghai-Tibetan Plateau are being threatened by increases in livestock herding practices. However, the extent to which current fast-growing...     

内蒙古草原常见植物根围AM真菌

调查了内蒙古草原地区常见植物根围丛枝菌根(AM)真菌的资源状况。共分离鉴定出Acaulospora属2种,Glomus属19种,Scutellospora属1种;其中布氏球囊霉Glomus brohultii是我国新记录种。     

丛枝菌根真菌促进湿地植物对污染水体中镉的吸收

丛枝菌根真菌(AMF)具有促进植物生长、增强植物耐重金属毒害及修复重金属污染生境的作用.本试验于模拟湿地系统中设0、5、10和20 mg·L^-1镉浓度,对芦苇和狼尾草分别进行接种和不接种摩西斗管囊霉(Fm)、根内根孢囊霉(Ri)处理.结果表明: 镉污染降低了AMF侵染;接种AMF提高了芦苇和狼尾草的株高、干质量、叶绿素含量、地上部与根内的氮和镉含量,增强了根系对镉的富集能力,降低了镉转移系数.在5 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇处理的各项指标均高于其他处理,其AMF侵染率为60.6%,每毫米根长的侵入点和泡囊数分别为2.3和3.7;与不接种对照相比,接种Fm的芦苇地上部与根系干质量分别提高69.1%和75.0%,地上部与根系氮含量分别提高38.7%和27.8%,叶绿素含量和株高分别增加3.8%和11.1%.湿地系统镉浓度与植株地上部和根内的镉含量呈显著正相关.在20 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇地上部和根内镉含量达到最大值182.4和663.3 mg·kg^-1,镉转移系数最低,为0.27,而富集系数最高,为0.55.Fm+芦苇是本试验条件下吸收富集污染水体中镉的最佳组合.     

接种丛植菌根真菌对湿生植物氮磷吸收能力的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类能够与大多数陆生植物共生,并改善植物生长和氮磷吸收的微生物.湿生植物在湿地污染净化过程中起着决定性的作用,但利用AM真菌改良湿生植物氮磷吸收能力的研究鲜有报道.本研究选取了3种湿生植物千屈菜、旱伞草和黄花鸢尾,在盆栽培养的基础上,分别接种根内球囊霉(RE)、摩西球囊霉(GM)、幼套球囊霉(CE)三种AM真菌,并和空白对照比较接种AM真菌对不同植物地上、地下及整株的生物量和氮磷吸收的影响.结果表明,接种AM真菌对植物生长和氮磷吸收的影响呈现出植物间和植物内的差异,促进与抑制效应表现不一.综合AM真菌对植物生物量和氮磷吸收的促进效应,最佳AM真菌-植物的组合为:千屈菜-RE,旱伞草-RE,黄花鸢尾接种-GM.三种植物接种最佳的AM真菌后植物生物量、TN量和TP量分别提高了17.7%~29.8%、15.7%~39.0%和22.3%~62.6%.本研究为今后强化湿生植物的氮磷吸收能力提供了一种新的可选择的途径.     

Arbuscular mycorrhizal fungi in alleviation of salt stress: a review

Background

Salt stress has become a major threat to plant growth and productivity. Arbuscular mycorrhizal fungi colonize plant root systems and modulate plant growth in various ways.

Scope

This review addresses the significance of arbuscular mycorrhiza in alleviation of salt stress and their beneficial effects on plant growth and productivity. It also focuses on recent progress in unravelling biochemical, physiological and molecular mechanisms in mycorrhizal plants to alleviate salt stress.

Conclusions

The role of arbuscular mycorrhizal fungi in alleviating salt stress is well documented. This paper reviews the mechanisms arbuscular mycorrhizal fungi employ to enhance the salt tolerance of host plants such as enhanced nutrient acquisition (P, N, Mg and Ca), maintenance of the K⁺ : Na⁺ ratio, biochemical changes (accumulation of proline, betaines, polyamines, carbohydrates and antioxidants), physiological changes (photosynthetic efficiency, relative permeability, water status, abscissic acid accumulation, nodulation and nitrogen fixation), molecular changes (the expression of genes: PIP, Na⁺/H⁺ antiporters, Lsnced, Lslea and LsP5CS) and ultra-structural changes. Theis review identifies certain lesser explored areas such as molecular and ultra-structural changes where further research is needed for better understanding of symbiosis with reference to salt stress for optimum usage of this technology in the field on a large scale. This review paper gives useful benchmark information for the development and prioritization of future research programmes.Key words: Arbuscular mycorrhizal fungi, salt stress, PIP, Na⁺/H⁺ antiporters, nutrient uptake, soil salinity