丛枝菌根真菌（AMF）对外来植物入侵反馈机制的研究进展

丛枝菌根真菌（AMF）在植物群落竞争演替、物种多样性的形成及群落空间分布格局、植物群落对全球变化的响应中均起着重要的调节作用;同样也能影响外来植物与本地植物的互作,影响外来植物入侵过程中植物群落演替进程,甚至决定入侵的成败。因此,AMF与外来植物共生及其对外来植物入侵的反馈已成为国际上外来植物入侵机制研究的一个热点。本文基于外来植物的入侵过程,从AMF对外来植物生长、外来植物与本地植物竞争关系的影响,以及外来植物入侵对AMF的影响及AMF对入侵的反馈3个方面综述了AMF对外来植物入侵的反馈机制。外来植物可以通过多种途径改变土著AMF的群落结构和功能,而土著AMF也能直接或间接地改变甚至逆转外来植物与入侵地植物的互作关系。未来的研究不仅需要考虑AMF与外来植物共生的菌根特性和对竞争关系的影响,还需要通过大尺度条件下的野外试验及室内补充试验深入探究影响AMF在外来植物与本地植物竞争演替中的作用的生物和非生物因子,以全面解释AMF影响外来植物入侵的反馈机制。     

丛枝菌根真菌（AMF）对外来植物入侵反馈机制的研究进展

丛枝菌根真菌（AMF）在植物群落竞争演替、物种多样性的形成及群落空间分布格局、植物群落对全球变化的响应中均起着重要的调节作用;同样也能影响外来植物与本地植物的互作,影响外来植物入侵过程中植物群落演替进程,甚至决定入侵的成败。因此,AMF与外来植物共生及其对外来植物入侵的反馈已成为国际上外来植物入侵机制研究的一个热点。本文基于外来植物的入侵过程,从AMF对外来植物生长、外来植物与本地植物竞争关系的影响,以及外来植物入侵对AMF的影响及AMF对入侵的反馈3个方面综述了AMF对外来植物入侵的反馈机制。外来植物可以通过多种途径改变土著AMF的群落结构和功能,而土著AMF也能直接或间接地改变甚至逆转外来植物与入侵地植物的互作关系。未来的研究不仅需要考虑AMF与外来植物共生的菌根特性和对竞争关系的影响,还需要通过大尺度条件下的野外试验及室内补充试验深入探究影响AMF在外来植物与本地植物竞争演替中的作用的生物和非生物因子,以全面解释AMF影响外来植物入侵的反馈机制。     

固氮菌缓解氮限制环境中丛枝菌根真菌对加拿大一枝黄花的营养竞争

丛枝菌根真菌(AMF)能与大多数陆生植物的根系形成共生体, 有助于宿主植物吸收养分。但营养胁迫下, 根系微生物对AMF与宿主植物间关系的影响少见报道。该研究假设: 在营养极度匮乏(如氮胁迫)环境下, AMF与宿主植物可能产生营养竞争, 而固氮菌的介入能够缓解两者对营养的竞争关系。为了验证这一假设, 该文探究了加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)生长受限的氮浓度, 并在氮受限条件下检验了AMF、加拿大一枝黄花及固氮菌三者间的关系。结果表明: 低氮处理明显抑制了加拿大一枝黄花的地上生物量和总生物量, 尤其以0.025 mmol·L^-1 N的氨态氮对加拿大一枝黄花的负影响更甚。在此氮浓度下, 单独添加AMF总体上都进一步抑制了加拿大一枝黄花的生长, 而固氮菌的添加在一定程度上提高了氮受限条件下AMF对宿主的根部侵染率及宿主植物生物量。这表明固氮菌能够缓和氮受限条件下AMF和加拿大一枝黄花间的营养竞争关系。研究结果加深了对外来植物在极度营养胁迫环境下与多种微生物互作的入侵机制的理解。     

自然入侵条件下黄顶菊丛枝菌根定殖及发育的研究

为探讨丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌在黄顶菊Flaveria bidentis入侵过程中可能发挥的作用,首先调查和研究了黄顶菊AM的侵入和生长表现。在黄顶菊入侵严重的河北省选择采样地点,分别从衡水地区的滨湖新区小北田村、冀州市漳下村、枣强县北王庄村、桃城区八里庄村、滨湖新区顺民庄村和滨湖新区刘家台村6个地点按黄顶菊重、中、轻3种盖度和不同生育期(苗期、花期和结籽期)采集根系和根区土样。分离根区土壤中AM真菌孢子、观察AM发育特征、测定孢子密度、AM真菌侵染率、丛枝着生率等,并与土壤理化性质进行了相关性分析。结果在各采样地点均观察到AM典型结构,不同样地菌丝侵染率、I型丛枝密度以及孢子密度的最大值均出现在八里庄村,泡囊密度和A型丛枝密度的最大值分别出现在小北田村和刘家台村;不同盖度下AM真菌侵染率最高值均出现在重度侵染区;不同生长时期黄顶菊的AM也有差异,除了丛枝密度最高值出现在花期和菌丝侵染率差异不显著外,菌丝侵染率、泡囊密度和孢子密度均在结籽期出现最大值。土壤理化特性也显著影响黄顶菊AM的发育,菌丝侵染率与土壤有机质呈显著正相关,与p H值呈显著负相关,与速效P含量呈极显著负相关;A型丛枝密度与p H含量呈显著负相关;I型丛枝密度与土壤全N含量呈极显著正相关;孢子密度与有机质含量和全N含量均呈显著正相关。因此,AM真菌侵染可能会促进黄顶菊的入侵。     

丛枝菌根真菌在内的土壤真菌对入侵植物紫茎泽兰的正反馈：证据来自野外实验

包括紫茎泽兰在内的许多外来植物都能够与新入侵生境的丛枝菌根真菌（ AMF）形成互利共生,因此菌根真菌如何调节外来植物种的入侵是当前亟待研究的问题。测定了紫茎泽兰入侵不同阶段（紫茎泽兰呈零星丛状分布于本地植物群落中[部分入侵生境]及紫茎泽兰单优群落形成期[入侵生境]）的土壤化学性状,而后通过野外试验,采用杀真菌剂处理,研究了包括AMF在内的土壤真菌对紫茎泽兰入侵的反馈作用。紫茎泽兰入侵改变了土壤化学性状。施用杀真菌剂降低了紫茎泽兰叶面积、叶片碳、氮、磷、和δ13 C含量。综合分析发现,在紫茎泽兰与本地植物混生群落中,土壤真菌能够增加紫茎泽兰叶片碳和δ13 C含量,但是不能提高紫茎泽兰的光合作用,表明碳和δ13 C含量的提高,不是光合作用的结果,而是通过其他机制实现的。因此可以得出,在部分入侵生境中,碳从土壤或临近植物经由菌丝网向紫茎泽兰转移。紫茎泽兰入侵不同阶段土壤养分的变化利于紫茎泽兰种群建立,同时利于紫茎泽兰借助真菌（尤其是AMF）从土壤或临近植物转移碳,促进种群扩散,这可能是紫茎泽兰入侵的机制之一。     

AM真菌群落结构与功能研究进展

在总结最近10 a来有关丛枝菌根(AM)真菌研究的基础上,讨论了AM真菌群落结构的概念、特征、功能以及寄主植物、土壤条件、其他土壤微生物、农业技术等因素对AM真菌群落结构的影响及其调控途径;介绍了研究AM真菌群落结构的方法;探讨了今后研究的方向与前景。     

植物种群表观竞争机制及其研究进展

植物表观竞争既影响群落结构和组成,也与生态系统功能密切相关。目前,国内尚缺乏对植物表观竞争的实验研究和机制探索。对植物表观竞争概念和研究进展进行了系统梳理和阶段性总结,分析了草食动物为媒介的表观竞争主要通过食物和生境介导植物竞争过程,以及ELP-采食者关系对表观竞争的影响;植物参与的表观竞争通常与资源竞争共同作用;AM真菌为媒介的表观竞争不仅受到宿主植物菌根依赖性的影响,还与AM真菌对资源的需求和环境资源供给状况有密切关系。未来研究既要注重实验设计的合理性,也要考虑测定方法和评价参数的有效性;重视植物群落和生态系统水平上表观竞争的功能研究。这不仅能够为植物群落结构和物种共存提供机制性解释,而且能够丰富经典的植物竞争理论和多营养级相互作用的食物网理论。     

接种AM真菌对短命植物生长发育及矿质养分吸收的影响

 采用分室培养方法研究接种幼套球囊霉(Glomus etunicatum,BEG168)、摩西球囊霉(G. mosseae, BEG167)、混合菌剂(M)对两种沙漠早春短命植物小车前(Plantago minuta)和尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）生长发育及矿质养分吸收的影响。结果表明,接种AMF处理的小车前和尖喙牻牛儿苗根系形成了典型的菌根结构,侵染率为22 %～60%;接种AMF提高了小车前和尖喙牻牛儿苗两种植物的生物量、株高及N、P养分吸收量。小车前单独接种BEG167、BEG168以及混合接种都显著提高了单株种子数量,其增幅分别 为67%、50%和78%。上述结果说明,在极端贫瘠和干旱的古尔班通古特沙漠中,丛枝菌根真菌对于早春短命植物小车前和尖喙牻牛儿苗的生态适应性的贡献表现为促进营养生长、提高后代（种子）繁殖数量。     

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.     

外来入侵植物对本地植物菌根真菌的影响及其机制

菌根真菌共生是植物吸收养分的一个重要策略。外来植物可以干扰本地植物与菌根真菌的共生关系从而抑制本地植物生长, 这是近年来被发现的一种重要入侵机制, 在研究中得到日益广泛的关注。该文从以下几个方面着重综述这种入侵机制: 1)外来植物对本地植物菌根真菌的影响, 包括菌根真菌侵染率、菌根内部结构、根外菌丝的量、菌根真菌的群落组成、非菌根真菌的影响及网络结构; 2)外来植物对本地植物菌根真菌上述影响的机制, 包括资源竞争、化感作用和土壤肥力等生态机制以及相关的分子机制; 3)上述两个方面随入侵时间的变化格局。尽管干扰本地植物菌根真菌是一种重要的入侵机制, 但相对其他的入侵机制(例如天敌逃逸、新武器假说等)来说, 这类机制的研究目前仍很匮乏。鉴于此, 该文提出了未来需要重点关注的几个方面: 1)全球变化背景下, 入侵植物对本地植物菌根真菌的影响如何变化; 2)包括这种菌根机制在内的多种入侵机制之间的关系; 3)深入探究入侵的这种菌根机制在大的时空尺度上的变化规律。     

外来入侵植物的根系觅养行为研究进展

土壤养分分布具有高度空间异质性, 植物的根系觅养行为是其对土壤养分异质性的一种适应。不同植物为了适应养分异质性会产生不同的根系觅养行为, 通过调整自身的根系觅养范围、觅养精度和觅养速度来更好地吸收利用土壤中的养分。外来植物与本地植物的竞争是决定其成功入侵的重要因素, 土壤养分等环境因素会影响它们之间的竞争关系。近年来, 外来入侵植物的觅养行为逐渐受到人们的关注, 关于入侵植物根系觅养行为的研究成果陆续出现: (1)总体来看, 外来入侵植物具有较强的根系觅养能力, 但根系觅养范围与觅养精度之间的权衡关系还不确定; (2)营养异质性会影响入侵植物与本地植物之间的竞争, 反过来, 二者之间的竞争也会影响根系觅养行为对营养异质性的响应; (3)丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)能够提高入侵植物的根系觅养能力, 外来植物入侵能够改变入侵植物对AMF的偏好性, 形成AMF对入侵的正反馈作用, 而本地植物与AMF的相互作用也会影响入侵植物的竞争力。未来还应加强营养异质环境下种间竞争和AMF共生对入侵植物根系觅养行为的影响机制研究, 以及全球变化背景下入侵植物根系觅养行为的变化与机制方面的研究, 可以更深入地认识外来植物的觅养行为在其成功入侵中的作用, 并为利用营养调控来防控入侵植物提供理论依据。     

丛枝菌根真菌伴生细菌的研究进展

在丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）的孢子、菌丝的表面或内部栖息着细菌,称之为AMF伴生细菌。AMF伴生细菌种类多样、分布广泛,生态位点包括孢子壁的表面或内部、细胞质、菌丝、孢子果等。其可能的生物学意义包括影响AMF孢子萌发、菌丝生长、菌根形成等过程。由于伴生细菌与AMF联系紧密,其对AMF和土壤微生物生态学具有重要的意义。国际上在该领域的研究已有30多年的历史,就其研究进展进行综述。     

Arbuscular Mycorrhizal Assemblages in Native Plant Roots Change in the Presence of Invasive Exotic Grasses

Plant invasions have the potential to significantly alter soil microbial communities, given their often considerable aboveground effects. We examined how plant invasions altered the arbuscular mycorrhizal fungi of native plant roots in a grassland site in California and one in Utah. In the California site, we used experimentally created plant communities composed of exotic (Avena barbata, Bromus hordeaceus) and native (Nassella pulchra, Lupinus bicolor) monocultures and mixtures. In the Utah semi-arid grassland, we took advantage of invasion by Bromus tectorum into long-term plots dominated by either of two native grasses, Hilaria jamesii or Stipa hymenoides. Arbuscular mycorrhizal fungi colonizing roots were characterized with PCR amplification of the ITS region, cloning, and sequencing. We saw a significant effect of the presence of exotic grasses on the diversity of mycorrhizal fungi colonizing native plant roots. In the three native grasses, richness of mycorrhizal fungi decreased; in the native forb at the California site, the number of fungal RFLP patterns increased in the presence of exotics. The exotic grasses also caused the composition of the mycorrhizal community in native roots to shift dramatically both in California, with turnover of Glomus spp., and Utah, with replacement of Glomus spp. by apparently non-mycorrhizal fungi. Invading plants may be able to influence the network of mycorrhizal fungi in soil that is available to natives through either earlier root activity or differential carbon provision compared to natives. Alteration of the soil microbial community by plant invasion can provide a mechanism for both successful invasion and the resulting effects of invaders on the ecosystem.     

Divergence of mycorrhizal fungal communities in crop production systems

Mycorrhizal fungi are present in all arable soils and colonize nearly all crops and weed pests of crops. They may be involved as mutualists or pathogens of crops in well known but poorly understood phenomena such as crop rotation and green manure effects on soil productivity. Crop change effects on mycorrhizal fungal community parameters were evaluated in three field experiments. In Experiment 1, soybean (Glycine max (L.) Merr. cv. Douglas) was grown continuously or rotated with corn (Zea mays L.), milo (Sorghum bicolor (L.) Moench), or fescue (Festuca arundinacea Schreb cv. Johnstone) for two years, then soybean was grown on all plots. Continuous soybean plots were dominated byGigaspora spp., while rotated crops were dominated byGlomus spp. Differences in communities and community indices of continuous soybean and rotated plots were reduced after growing soybeans on rotated plots. In Experiment 2, a fescue sod was plowed and pearl millet (Pennisetum americanum Leeke) or crabgrass (Digitaria sanguinalis (L.) Scop.) grown. Both hosts resulted in great changes in populations of individual species, decreases in community dominance, and increases in community diversity and equitability. Crabgrass also resulted in reduced species richness. In Experiment 3, tobacco (Nicotiana tabacum L.) or fescue was planted on adjacent tracts of land with a long-term history of either fescue (30 yr) or sorghum-sudangrass (Sorghum bicolor (L.) Moench. ×S. sudanense (Piper) Staph.) (3 yr). The long-term cropping history had major effects on the mycorrhizal fungal communities which were related to the expression of mycorrhizal stunt disease of tobacco. Changes occurred in these communities in response to either current-season crop. These experiments suggest that crop rotation causes large changes in mycorrhizal fungal communities, that these changes may be involved in the rotation effect on soil productivity, and that design of cropping systems should take mycorrhizal fungal communities into consideration.