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。     

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。     

宁夏枸杞深色有隔内生真菌的侵染特征及多样性

【背景】枸杞是享誉中外的名贵药材,深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes,DSE)是枸杞内生真菌的重要组成部分。【目的】从宁夏枸杞栽培品种和野生品种的根系分离获得DSE菌株,研究枸杞DSE的群落组成、物种多样性及在宿主植物内的侵染定殖情况。【方法】从宁夏枸杞栽培园采集栽培品种宁杞1号、宁杞3号、宁杞5号、宁杞6号、宁杞7号、宁杞8号以及野生品种黄果枸杞和黑果枸杞共8个枸杞品种的根系,分离DSE菌株,运用形态学特征、r DNA-ITS序列分析进行菌株鉴定,采用回接试验方法确定DSE真菌。【结果】DSE在枸杞根系能形成大量"微菌核"典型结构。从8个枸杞品种根系中共分离获得DSE菌株279株,分属于18个属,具有丰富的物种多样性。镰刀菌属(Fusarium)为各品种的共有属和优势属,相对频率最高达85%。Monosporascus、蓝状菌属(Talaromyces)和俄氏孔菌属(Earliella)为枸杞内首次报道的DSE。枸杞不同品种中DSE群落物种多样性指数、均匀度指数和Simpson指数差异显著。【结论】DSE在枸杞栽培品种及野生品种中具有丰富的生物多样性,能够与枸杞根系形成良好的共生关系,增强了枸杞对生态环境的适应性。     

接种AMF对玉米根系及土壤水分分布的影响

西部露天煤矿区气候干旱,提高矿区植物利用深层土壤水是矿区生态环境恢复的重要步骤,明晰微生物生态修复技术下植物根系及土壤水分分布特征对于矿区生态重建具有重要意义。为了探讨接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对玉米根系形态及土壤水分分布的影响,本研究以饱和粉质黏土作为隔水层,砂土作为土壤层来进行室内土柱试验,共设置了不种玉米不接种AMF (CK)、种植玉米不接种AMF (YM)、种植玉米接种AMF (YF) 3个试验处理,并在试验过程中对土壤水分分布和植物生长相关指标进行监测。结果表明：试验前期接菌处理下土壤平均含水率比不接菌处理低14.5%,而试验后期接菌处理比不接菌处理高20.1%,同时还发现97.4%的玉米根系主要分布在0–40 cm的土层中。与不接种AMF处理相比,接种AMF的玉米细根的根长度、根体积和根表面积占比分别增加4.4%、1.2%和2.6%。通过直接对比法和贝叶斯混合模型分析表明,接菌处理下玉米对中层土壤(10–50 cm)水分吸收为47.1%,而不接菌处理对该层土壤水分吸收则为35%。这些结果表明接种AMF能提高植物对土壤...     

丛枝菌根真菌影响宿主植物蒺藜苜蓿根系酸性磷酸酶活性的跨世代效应

丛枝菌根真菌(AMF)能够通过增强宿主植物根系分泌酸性磷酸酶帮助其适应低磷环境,但这种可塑性改变能否跨世代传递并影响后代适应低磷环境,仍不清楚。本研究通过亲代实验(实验1)和子代实验(实验2),研究AMF影响宿主植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系酸性磷酸酶分泌的跨世代效应。实验1表明,土壤低磷水平下接种AMF的亲代宿主植物根系酸性磷酸酶活性显著提高,且根际土中有更高的酸性磷酸酶活性和有效磷含量。而高磷水平下,接种AMF处理的宿主植物酸性磷酸酶活性与不接种AMF的处理无显著差异。实验2表明,在当代低磷环境下,来自亲代低磷接种AMF的后代,其根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性显著高于来自亲代低磷不接种AMF的后代,而亲代高磷处理的后代(有AMF和无AMF)之间酸性磷酸酶活性无显著差异。在当代高磷环境下,来自亲代不同处理的后代根系和根系分泌的酸性磷酸酶活性均无显著差异。本研究表明,AMF对宿主植物根系分泌酸性磷酸酶的生理可塑性能够跨世代传递,且该跨世代效应受到亲代磷水平的影响。     

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。     

丛枝菌根真菌对双子叶植物生长和根系特征的影响:整合分析

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)帮助宿主植物吸收土壤养分和水分,促进植物的生长。研究表明,AMF可影响宿主植物根系的特征,但AMF对宿主植物的生长效应与根系特征的变化效应是否有关,目前仍不清楚。本文采用整合分析(Metaanalysis)的方法,探讨AMF对双子叶植物生长和根系特征的影响以及二者的相关性,并分析AMF的这一影响是否受土壤磷素水平(Olsen-P)的调节。结果表明:AMF显著增加双子叶植物的总生物量、地上部分和地下部分生物量;AMF增加了双子叶植物根长、根面积和根体积,但降低了比根长;AMF对植物的这些影响受土壤磷水平调节,土壤低磷和中磷水平下AMF对植物的生长效应大于土壤高磷水平下的处理,而对根系特征的影响效应在中磷水平下高于低磷和高磷水平的处理。相关性分析结果表明,AMF对双子叶植物生长的影响与对根长、根体积的影响呈显著正相关,在低磷水平下根长对AMF的响应与植物生长的响应(MGR)具有更高的正相关性。本研究结果预示,AMF对宿主植物生长的效应可能通过改变根系特征实现碳的合理分配和从土壤中获得更多的水和养分等资源。     

丛枝菌根真菌对植物耐旱性的影响研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与植物根系形成互惠共生体,对植物的生长发育和抗逆性有积极的影响,在改善植物水分代谢和提高植物耐旱性中发挥了重要作用.本文综述了近年来AMF与植物水分代谢关系的研究进展,从植物的光合作用、蒸腾与气孔导度、水分利用效率、水力导度、渗透调节、内源激素和抗氧化系统等方面说明AMF对植物水分代谢的影响.从4个方面介绍了AMF提高植物耐旱性的机理:1)菌丝网络增加植物根系吸收范围;2)增强植物保水能力和抗氧化能力;3)稳定和改善土壤团聚体;4)促进植物养分吸收.并提出今后研究需注意的问题和建议.     

丛枝菌根真菌物种多样性及其群落构建机制研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类分布广泛的植物根系共生微生物,在促进植物营养吸收、改善土壤结构、调节全球碳氮循环等方面具有重要的生理生态作用。经过一个多世纪的研究,AMF物种多样性及群落生态学研究等已取得了重大成就。AMF目前单列一门球囊霉门(Glomeromycota),全球已发现的形态种约250个;然而,随着AMF分子多样性的研究深入,越来越多的证据暗示了AMF可能有惊人的物种多样性。AMF群落多样性及物种组成受时空、宿主以及土壤因子的显著影响,但随机过程在AMF群落构建中也发挥了重要作用。综述了AMF的物种多样性及群落构建机制研究进展,并对今后这两方面的研究方向提出了展望。     

根际微生物调控植物根系构型研究进展

根系构型是最重要的植物形态特征之一,具有可塑性,既由遗传因素控制,又受到许多环境因子的调控。近年的大量研究表明,根际微生物能够调控植物的根系构型,进而影响植物的一系列生理与生态过程。综述丛枝菌根真菌(AMF)、根瘤菌、植物根际促生菌(PGPR)等重要根际微生物类群对植物根系构型的调控模式以及相应的调控机理,并对进一步的研究进行了展望,旨在为今后的相关研究和实际应用提供参考。     

盐碱胁迫对染内生菌和不染菌苇状羊茅根系丛枝菌根真菌群落多样性和组成的影响

香柱菌属Epichloë内生真菌存在于宿主植物地上部组织,不仅能提高宿主植物对生物与非生物逆境的抗性,而且能对周围环境中的微生物产生影响。该研究以染内生菌(endophyte-infected,EI)和不染菌(endophyte-free,EF)苇状羊茅Festuca arundinacea为实验材料,探究内生真菌和不同水平盐碱胁迫处理对宿主根系丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性和组成的影响。结果表明,内生真菌和盐碱胁迫处理对苇状羊茅根系AMF多样性影响存在交互作用。EF苇状羊茅根系AMF多样性随盐碱胁迫处理水平的增加而降低,内生真菌的存在缓解了这一效应,在200和400 mmol/L盐碱胁迫处理下,内生真菌感染增加了苇状羊茅根系AMF多样性;此外,内生真菌感染改变了苇状羊茅根系AMF群落组成,降低了优势属Funneliformis相对多度,增加了Claroideoglomus、Glomus和unclassified AMF相对多度。结构方程模型结果表明,内生真菌通过间接增加土壤总磷浓度对苇状羊茅根系AMF多样性产生影响。本研究为筛选盐碱污染区生态修复的植物-微生物共生体提供基础。     

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。     

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。     

宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征

宁夏枸杞具有很高的药用价值和营养价值,在宁夏大面积种植,带来了巨大的经济效益.研究不同条件下宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征,对防止枸杞园土壤退化具有重要意义.以宁夏枸杞之乡——中宁为研究区,系统分析了季节、树龄和土层对枸杞根际土壤线虫数量和生态指数的影响.结果表明: 夏季宁夏枸杞根际土壤线虫数量最多,小杆属和拟丽突属为优势属;春季线虫数量最少,小杆属、针属和盘旋属为优势属;从春季到秋季,线虫稀有属种类和个体密度逐渐减少.随着树龄的增加,夏季根际土壤线虫总数逐渐减少;春季和秋季枸杞根际线虫总数先增加后减少,其中9年树龄根际土壤线虫总数最多.各树龄根际均为食细菌线虫所占比例最大,食真菌线虫和捕食-杂食类线虫比例很小,树龄<3年和>9年时植物寄生线虫比例相对较大.夏季枸杞根际20～40 cm比0～20 cm土壤线虫数量增加49.4%.随着树龄的增加,枸杞根际土壤线虫多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均呈减小-增大-减小的趋势,而优势度指数先减小后增大.土壤pH值与土壤线虫优势度指数呈显著正相关;土壤有机质和速效磷与植物寄生线虫分别呈显著正相关和负相关;土壤碱解氮与线虫总数呈显著正相关;速效钾与线虫多个生态指数均呈显著负相关.整体上,随着树龄的增加,春季和秋季土壤线虫数量先增加后减少,夏季土壤线虫数量呈逐渐减少的趋势;线虫多样性下降,土壤逐渐退化.此外,在幼林和树龄>9年后需要抑制土壤植物寄生线虫的繁殖,以减少后期因线虫引起的病害.     

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。     

内蒙古中部地区马铃薯根际和根系丛枝菌根真菌类群的多样性

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)是菌根真菌中分布最广泛的一类真菌,能够与90%以上的植物形成菌根共生体,并通过调节宿主体内的代谢活动增强植物的抗逆性。【目的】揭示内蒙古马铃薯主产区土壤中AMF的结构与组成,解析马铃薯不同发育阶段以及连作对AMF类群的影响。【方法】以内蒙古中部地区大井村、徐麻夭村和红格尔图村采集的马铃薯根系及根际土为材料,通过PCR扩增建立18S rRNA基因文库,研究不同地点、不同马铃薯生育阶段以及连作对马铃薯根系内和根际土中的AMF类群组成和多样性的影响。【结果】大井村和红格尔图村马铃薯根际土中的AMF的类群多样性优于徐麻夭村,其中Glomus为大井村和红格尔图村马铃薯根际土样本中AMF的优势菌群,而徐麻夭村样本根际土中的优势类群为Diversispora。马铃薯根系中的AMF多样性的研究结果表明,3个供试地点根系内AMF类群的类型没有显著差异,但是AMF类群的比例却不同。大井村根系样本中AMF的优势菌为Diversispora,而Rhizophagus是红格尔图村和徐麻夭村根系样本中的优势AMF类群。同一供...     

喀斯特土壤条件下丛枝菌根真菌侵染对任豆幼苗生物量分配和根系结构特征的影响

喀斯特地区土壤瘠薄,植被恢复困难,根系对幼苗生长发育起重要作用.丛枝菌根真菌(AMF)侵染可促进喀斯特植物干物质积累及提升抗逆能力,但AMF对喀斯特地区主要恢复树种根系侵染机制及影响的研究尚不够深入.本研究以喀斯特地区典型造林树种任豆(Zenia insignis)幼苗为试验材料,利用不同养分条件的喀斯特原生土壤开展盆...     

丛枝菌根真菌系统分类及群落研究技术进展

丛枝菌根真菌（AMF）是自然生态系统重要的组成部分,能与植物根系形成互惠共生体.传统的AMF分类主要依赖于对土壤无性孢子的形态鉴定,具有一定的局限性.近年来基于核酸分析的分子鉴定技术使AMF的分类更具科学性和准确性,补充和完善了基于孢子形态鉴定所建立的分类系统.AMF群落研究依赖于AMF的分类鉴定,主要包括孢子形态鉴定和分子生物学分析两类研究法.本文综述了AMF的分类系统和群落研究方法,着重介绍了近年来应用较多的AMF群落研究的分子生物学技术.作者认为,采取形态与分子相结合的办法将有助于推动AMF群落研究和AMF自然分类系统的建立和完善.