湿地植物与丛枝菌根真菌(AMF)相互关系的研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是湿地植物主要共生菌之一,在湿地生态系统中具有重要的作用.本文就近年来AMF对湿地植物的营养物质吸收、生长发育、抗逆境胁迫和抗污染能力等的作用,湿地植物、水分、季节、土壤理化性质因素对根际AMF的多样性、侵染能力、空间分布、生长发育、孢子密度的影响,以及植物与AMF之间相互作用关系的研究进展进行综述.     

丛枝菌根真菌对植物繁殖的影响研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与宿主植物所形成的互惠共生体系是生态系统中广泛分布的共生体系代表类型之一。AMF除能够促进宿主植物生长发育外,也可以对宿主植物的繁殖过程产生多方面影响。研究宿主植物在AMF共生状态下繁殖策略的变化规律,对于深入理解植物繁殖适合度的变化具有重要理论意义。该文综述了AMF对宿主植物繁殖影响的相关研究,包括AMF的侵染对宿主植物繁殖分配、花部特征、虫媒传粉和花期的影响。目前已有研究发现某些AMF能够促进宿主植物增加繁殖资源投入,提高花朵产生的数量或花冠直径,同时增加花粉数量和花蜜量来影响访花昆虫的行为,以及造成开花提前及花期延长,但其作用的具体机制尚不明确,且因宿主植物的差异,并未有完全统一的结论。然而,由于AMF与植物共生的普遍性,其在植物繁殖过程中发挥的重要作用不可忽略。今后除了在以上各方面开展更深入的研究外,还需在AMF对宿主植物繁殖性状的影响机制、AMF共生条件下植物有性繁殖过程中雌雄功能的资源分配,以及对无性繁殖和后代适应性的影响等方面进行更深入的研究。     

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（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。     

丛枝菌根真菌数个种的基因组和转录组研究概况

丛枝菌根真菌（AMF）在自然界分布广泛，能与大部分维管植物的根系形成菌根共生体。它们在调节植物群落结构和全球的碳、氮、磷循环等方面发挥着重要的生态功能，也是农林、环境领域最具应用前景的微生物类群。受限于培养方法、研究手段等，长期以来对AMF基因组、转录组特征的认识非常有限。最近10年，AMF基因组和转录组的相关研究在高通量测序技术的推动下取得了较快发展；研究结果也显著提高了对AMF遗传发育、代谢生理、共生机制等的认识。本文综述了目前已完成测序的AMF种类的基因组、转录组信息。结果发现，已测序的AMF种类普遍具有基因组大、转座子丰富、AT碱基含量高、含大量未知功能基因与特异性基因、缺少部分共生相关基因等特点。在转录层面，总结了不同AMF种类、AMF不同共生结构、共生阶段以及与不同寄主植物共生时的转录本特征。结果发现，不同种类AMF的转录本大小差异明显。不同共生阶段或不同共生结构中的AMF转录本也具有较大的差异，且差异表达的基因大部分与养分交易、信号转导等密切相关。相比之下，同种AMF与不同寄主植物共生时的转录本表现出较高的保守性。最后，本文提出了本领域需要重点关注的研究方向，包括AMF纯培养技术的革新、AMF基因功能的解析、非模式AMF类群的研究以及对AMF蛋白组的研究。     

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。     

丛枝菌根真菌影响作物非生物胁迫耐受性的研究进展

土壤中存在着大量不同种类的微生物资源,土壤微生物能够与自然界中的大多数植物密切合作,其中丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)起着十分重要的作用。近年来,对于AMF的研究越来越多。AMF是存在于土壤中的重要真菌之一,是土壤中的菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的一种联合体。AMF可以与陆地上90%左右的植物根系形成共生体,通过在植物根系形成重要的“丛枝菌根”结构而为植物提供更多的养分。为了了解接种AMF对作物生长过程中耐受一些非生物胁迫(如干旱、极端温度、重金属污染、盐分、不利的土壤pH变化等)性能方面的影响,基于之前接种AMF对养分胁迫下玉米生长影响的研究,在扩大作物品种的基础上,通过查阅大量文献,结合试验研究及对前人和近年来关于AMF的一些最新研究进展,获得了具有实践性意义的新发现：AMF与植物共生有助于植物生长,可以改善植物的营养状况,并且可以保护植物免受各种非生物环境胁迫的影响。由此可以得出结论：AMF通过各种机制改善植物生长状况,提高作物抗逆性,为作物增产、农民增收创造了福利,并且避免了由于肥料过量施用导致的一些污染环境问题。本文主要综述了接种AMF在各种非生物环境胁迫(干旱、极端温度、重金属污染、盐分、不利的土壤pH变化等)条件下对植株生长和发育的有利影响,并对目前存在的不足和今后研究的重点提出几点建议。     

陆地农业生态系统丛枝菌根真菌物种多样性研究进展

丛枝菌根真菌(AMF)是一种古老的、在自然界中普遍存在的土壤微生物,能与大部分陆生植物形成互惠互利的菌根共生体.在这种共生关系中,AMF从植物获取自身生长所需碳源的同时,帮助宿主吸收氮、磷等营养物质.AMF在农业生态系统中具有重要作用,能够促进植物生长、改善作物品质、提高植物抗逆性、稳定土壤结构、维护生态平衡和维持农业可持续发展.本文总结了近几年来陆地农业生态系统AMF的研究进展,着重从我国陆地农业生态系统AMF物种多样性、AMF生物多样性时空分布特征及影响AMF多样性的因素等几个方面,综述了陆地农业生态系统AMF的物种多样性,并对以后的研究进行了展望.     

丛枝菌根途径的土壤有机碳固存机制研究进展

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性,包括较根系更高的周转速度、广泛的菌丝扩展范围以及将代谢产物转化为土壤中的稳定碳源等,这些特征共同构成了AMF在固碳机制中的作用路径。AMF从植物根系获得碳源,经过菌丝生长、代谢产物(尤其球囊霉素相关蛋白)和残体形成,将其转化为AMF源碳。AMF的根外菌丝还能与其他微生物共存并协同作用,通过分解凋落物、促进微生物的合成代谢及其物质周转,不仅增加植物源碳输入和微生物源碳积累,还促进团聚体形成,有效保护土壤中的碳不被分解,从而实现AMF途径的土壤碳固存。AMF途径的土壤固碳能力在森林、草地和农田依次减弱,这与气候变化、土壤的生物与非生物因素、地下的共生菌根网络及人类活动紧密相关。还探讨了这些因素对AMF途径SOC固存的影响,并针对现有研究的不足提出了未来的研究展望。本综述以期更深入地理解AMF途径的SOC固存机制,为菌根途径提升生态系统碳汇能力的研究提供理论支持。     

丛枝菌根真菌在外来植物入侵演替中的作用与机制

外来植物入侵不仅是环境、经济和社会问题,也是一个生理学和生态学问题,尤其是入侵植物与本地植物、入侵植物和本地土壤生物之间的相互作用决定外来植物入侵程度。丛枝菌根真菌（AMF）作为土壤中一类极为重要的功能生物,在外来植物入侵演替过程中发挥多种不同作用。文章系统总结了AMF对入侵植物个体和群体的影响,入侵植物与本地植物竞争中AMF发挥的促进和抑制作用;探讨了AMF与入侵植物的相互作用关系,以及环境因子对AMF一入侵植物关系的影响：对AMF在外来植物入侵演替中的作用机制进行了讨论。旨在为探索控制生物入侵的新途径、为我国开展外来植物入侵研究与防控实践提供新思路。     

荒漠地区植物丛枝菌根真菌研究进展

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）与超过80%的陆生植物形成共生关系,在改善土壤质量、增强宿主抗逆性及调节物质循环等方面发挥重要的生态功能。荒漠是指气候极端干旱、地表植被稀疏、自然环境荒凉的地区。荒漠地区生存环境恶劣,AMF在其中扮演着重要的角色。本文概述了荒漠生态系统中AMF的定殖时空异质性和多样性、AMF对土壤稳定性及碳氮循环的贡献、AMF对植物的促生抗逆性及维持植物群落稳定和多样性的作用以及AMF与荒漠农作物种植等方面的研究成果,为荒漠地区AMF的进一步研究及其开发利用提供了重要参考。     

丛枝菌根真菌最新分类系统与物种多样性研究概况

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然界分布最广泛的一类植物共生真菌,能够与大部分高等植物的根系形成共生关系.由于它们在农林、环境等领域的巨大应用潜力,国内外关于AMF物种多样性的研究一直受到较高的关注.然而,AMF专性共生的特征以及研究方法不够理想等因素长期阻碍了AMF物种多样性的研究进展.近年来,研究方法的改进与新技术的应用为AMF物种多样性的研究提供了极好的机遇.简述了AMF的最新分类系统及全球物种数量、AMF物种多样性影响因素以及AMF物种多样性研究方法三个方面的研究进展,并分析了今后在AMF物种多样性相关领域值得关注的研究方向.     

特殊生境中丛枝菌根真菌多样性

丛枝菌根真菌(AMF)是生态系统的重要组分之一,不仅具有丰富的遗传、物种和功能多样性,而且还具有生态系统多样性,即该真菌的分布与栖息生境复杂多样.AMF侵染植物根系形成菌根,营专性活体共生营养,生态适应性强,除了森林、草原和农田生态系统外,还广泛分布于保护地、盐碱地、矿区污染地、石化与农药污染地、荒漠地、干旱地、湿地、沼泽地、火山地、高原、低温与极地等植物多样性匮乏的特殊生境,形成独特的群落结构,发挥着不可替代的生理生态功能.本文总结了上述生境中AMF物种多样性与菌根发育特点,旨在为进一步开展这些特殊生境和极端环境下的AMF研究提供基本信息.     

丛枝菌根对植物根际逆境的生态学意义

近年来,我国在菌根分子生物学、菌根营养学、菌根分类学和菌根生态学等方面取得了令人瞩目的研究成果,其中对丛枝菌根真菌(AMF)的研究居多。AMF能与大部分陆地植物根系形成共生关系,促进植物生长发育,提高植物抗逆性,在保持生态平衡、保护生态环境等方面发挥重要作用。本文主要从非生物胁迫(干旱胁迫、重金属污染、盐碱胁迫)和生物胁迫(致病菌和线虫侵染)方面介绍了AMF在植物根际逆境中发挥的生态功能及作用机制,提出了该研究领域尚存的不足之处和研究前景,为AMF后续研究提供参考。     

An invading annual plant benefits less from soil biota and has reduced competitive power with a resident grass

弱化的植物-土壤生物共生关系降低了一年生入侵植物与本地物种的竞争能力 植物与土壤生物,特别是与丛枝菌根真菌(AMF)的关系,可能对外来植物在新环境中的建立和扩张发挥着至关重要的作用。但是,植物对AMF的依赖是否会在入侵后发生变化,及其如何影响与本 地物种的竞争仍然知之甚少。通过同质园实验,我们研究了入侵物种北美车前(Plantago virginica)的原产地(美国)和入侵地(中国)种群对AMF的响应,以及在有无竞争者的情况下这些响应是否发生变化。研究结果显示,原产地种群始终具有较高的AMF侵染率,并且其生物量和种子产量都受益于AMF。不同的是, 入侵地种群从AMF中获得的收益较少,甚至在存在竞争者的情况下,AMF的侵染使得入侵种群的生物量有所降低。入侵种群的这种低菌根依赖度可能与受到本地竞争者的更大抑制作用有关。北美车前入侵地和原产地种群对AMF的不同响应表明,其对菌根真菌的依赖性在入侵中国的过程中发生了改变。我们的发现表明,这种减少的依赖性会使入侵植物在种间竞争中付出一定的代价。     

超积累植物与丛枝菌根真菌共生及其联合吸收积累重金属的效应

利用超积累植物进行重金属污染土壤修复是应对全球大面积分布无机污染问题的重要解决方法之一。超积累植物虽然具有超量积累重金属的能力,但其定植、生长和提取功能的发挥都受到重金属胁迫的显著影响。利用丛枝菌根真菌 (Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 强化超积累植物功能可联合发挥二者的功能优势,提升修复效率、缩短修复周期、保持修复效果的稳定性和长期性,在日益复杂、严峻的重金属污染治理领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。文中首先给出了超积累植物的概念、中国本土首次报道的典型重金属元素超积累植物和能与AMF形成共生体系的超积累植物名录,系统深入地探讨了AMF对超积累植物生长和吸收累积重金属的影响,以及超积累植物+AMF联合吸收积累重金属的效应与作用机制,认为AMF可通过调节根围理化与生物条件、元素平衡状况、生理代谢和基因表达等途径,增强超积累植物吸收积累重金属的效应,超积累植物+AMF构建的共生体系具备联合修复重金属污染生境的潜力。最后指出了超积累植物+AMF共生联合修复技术当前面临的关键问题、发展方向和应用前景。     

丛枝菌根利用氮素研究进展

氮素是植物需求量最大的元素,丛枝菌根真菌与植物形成共生体后能从土壤中获取无机氮、简单的氨基酸,还能利用一些复杂的有机态氮.考虑到NH+4在土壤中的移动性低及丛枝菌根真菌的专性共生菌的特点,丛枝菌根真菌吸收NH+4对植物的贡献较大.近年来的研究发现丛枝菌根真菌内存在与氮素代谢有关的鸟氨酸循环,而精氨酸则是菌丝内氮素转移的主要形式.综述最近的AMF对氮素的吸收、转运、同化、交换等方面的文献,旨在揭示丛枝菌根真菌氮素利用特点,阐明丛枝菌根真菌在氮循环系统中的重要作用.     

丛枝菌根真菌与深色有隔内生真菌生态修复功能与作用

生态修复是目前全球关注的热点问题,如何增加植被的覆盖度及生态修复效率是目前研究的重点。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)均是自然界植物根际分布广泛的一类内生真菌,均能与植物形成菌根共生体,具有一定的促进植物生长、抵抗逆境及修复污染土壤等功能与作用,在生态修复中具有广泛的应用潜力。本文综述了AMF及DSE两种微生物的功能、作用及其在生态修复应用中的研究进展,并进一步对AMF和DSE在生态修复中存在的问题和前景进行展望。     

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.