入侵豚草与本地植物竞争对丛枝菌根真菌多样性的影响

外来植物入侵常引起入侵地丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）多样性的变化,但AMF多样性的变化与入侵域本地植物种类相关性目前尚不清楚。本研究采用野外同质园试验研究豚草与不同本地植物竞争时对AMF多样性的影响。本试验共设入侵豚草单种、本地植物狗尾草Setaria viridis单种、藜 Chenopodium album单种、黄香草木犀Melilotus officinalis单种、豚草和狗尾草混种、豚草和藜混种、豚草和黄香草木犀混种以及裸土（无任何植物生长）对照8个处理。采集根区土样后分离、鉴定AMF,分析植株生物量和AMF物种多样性变化间的关系。结果表明,对豚草而言,单种处理中生物量均高于混种处理;豚草分别与3种本地植物竞争时,与黄香草木犀混种中豚草竞争能力最强,而与藜混种中竞争能力最弱。豚草分别与3种本地植物混种时土壤中AMF种丰度和香农-威纳指数分别显著高于豚草单种和本地植物单种,其中豚草与藜混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最高,与狗尾草混种中AMF的种丰度和香农-威纳指数最低,而豚草分别与3种本地植物混种处理中孢子密度显著低于本地植物单种（豚草与黄香草木犀混种除外）。豚草单种、狗尾草单种、藜单种、豚草分别与狗尾草和藜混种4个处理中AMF优势种均为网状球囊霉Glomus reticulatum和缩隔球囊霉Septoglomus constrictum;黄香草木犀单种中优势种是网状球囊霉、缩隔球囊霉和根内根孢囊霉Rhizophagus Intraradices,豚草与黄香草木犀混种中优势种是网状球囊霉和根内根孢囊霉;狗尾草单种、豚草与狗尾草混种和豚草与藜混种3个处理的特有种分别是木薯根孢囊霉Rhizoglomus manihotis、近明球囊霉Claroideoglomus claroideum和美丽盾巨孢囊霉Scutellospora calospora。狗尾草单种生物量与孢子密度呈显著正相关,豚草与狗尾草混种中豚草的生物量与均匀度呈显著负相关,豚草与黄香草木犀混种中豚草的生物量与孢子密度呈显著正相关,与香农威纳指数呈显著负相关。综上可知,豚草与本地植物竞争对AMF多样性的影响具有异质性,这与本地植物种类密切相关。     

植物与病原真菌互作机制研究进展

植物与病原真菌之间的互作是当今植物病理学研究的热点问题之一,相关的研究有望为植物抗病机制的解析和抗病品种的选育奠定理论基础。我们从形态、细胞、生理生化和分子等水平综述了植物与病原真菌互作机制的研究进展。     

植物与内生真菌互作的生理与分子机制研究进展

在自然生态系统中,植物组织可作为许多微生物定居的生态位.内生真菌普遍存在于植物组织内,与宿主建立复杂的相互作用(互惠、拮抗和中性之间的相互转化),并且存在不同的传播方式(垂直和水平传播).内生真菌通过多样化途径来增强植物体的营养生理和抗性机能.但这种生理功能的实现有赖于双方精细的调控机制,表明宿主和真菌双方都进化形成特有的分子调控机制来维持这种互惠共生关系.环境因子(如气候、土壤性质等)、宿主种类和生理状态、真菌基因型的变化都将改变互作结果.此外,菌根真菌和真菌病毒等也可能普遍参与植物-内生真菌共生体,形成三重互作体系,最终影响宿主的表型.研究试图从形态、生理和分子水平阐述内生真菌与植物互作的基础.     

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。     

丛枝菌根真菌对入侵植物南美蟛蜞菊生长及竞争力的影响

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能促进植物的养分吸收及生长发育。入侵中国华南地区的外来入侵植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)常分布于养分匮乏的荒地,却能迅速生长并排挤本地植物而快速扩张领地。【目的】探究丛枝菌根真菌是否促进南美蟛蜞菊的生长与竞争能力。【方法】采用南美蟛蜞菊及其同属本地植物蟛蜞菊(Wedelia chinensis)的盆栽对比控制试验,并设置接种及不接种AMF变形球囊霉(Glomus versiforme)、不同磷营养水平以及单种或混种的种植方式3种处理对两种植物的生长及竞争能力进行比较。【结果】AMF均能侵染上述两种植物,并且AMF对南美蟛蜞菊根系的侵染率显著高于其对蟛蜞菊根系的侵染,尤其是在低磷水平下南美蟛蜞菊的菌根侵染率更高,而且AMF的侵染显著促进了低磷水平下南美蟛蜞菊的生长及其对蟛蜞菊的竞争能力。【结论】丛枝菌根真菌能够促进南美蟛蜞菊的生长,增强其对本地植物的竞争优势,该效应很可能对外来植物南美蟛蜞菊的成功入侵产生一定的作用。     

3种本地植物与入侵植物紫茎泽兰的竞争

为筛选替代控制紫茎泽兰的本地植物及探讨提高替代控制效率的方法,通过盆栽实验并利用相对产量(RY)和竞争攻击力系数(A)衡量了3种本地植物与紫茎泽兰的竞争关系,同时评估了活性炭(AC)、杀真菌剂(FC)和二者联合(AC+FC)对它们竞争的影响。结果表明：(1)不添加任何物质条件下：紫茎泽兰与南酸枣混种时,紫茎泽兰的生物量明显高于单种(P<0.05),其RY和A分别显著大于1和0(P<0.05);紫茎泽兰分别与假地豆和狗尾草混种时,紫茎泽兰的株高和生物量均明显低于单种(P<0.05),其RY和A均分别显著小于1和0(P<0.05)。说明紫茎泽兰的竞争力强于南酸枣而弱于假地豆和狗尾草,假地豆和狗尾草可以在一定区域作为替代控制紫茎泽兰的潜在目标植物。(2)与不添加任何物质相比,紫茎泽兰与南酸枣混种时,AC、FC及AC+FC处理增加了紫茎泽兰的根冠比,降低了其地上生物量比,也降低了南酸枣的生物量(P<0.05);紫茎泽兰与假地豆混种时,AC和AC+FC处理增加了假地豆的株高和生物量,FC处理增加了紫茎泽兰的株高(P<0.05);紫茎泽兰与狗尾草混种时,AC和A...     

恶性入侵植物豚草的繁育系统特性

豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)是原产于北美的一年生恶性入侵植物,目前已广泛分布在我国东北、华北、华中和华东等地,威胁农业、生态和民众健康。该种雌、雄头状花序同株,以种子繁殖,因而其有性繁殖特性对其扩散和爆发具有重要影响。运用套袋授粉和联苯胺-过氧化氢法等实验方法,对入侵江苏常熟的豚草种群的繁育系统特性进行了研究。结果表明,豚草花粉活力在开花后第4天开始出现,第8天到第10天花粉活力比较高;柱头可授性在开花第2天开始出现,第5天到第8天柱头可授性较高;同植株上同一时期开花的雌花的柱头可授性和雄花的花粉活力有5d左右的重叠期。不套袋处理(自然条件)和异株授粉处理下,豚草的结实率都比较高,分别达48.4%和44.4%,两者间无显著差异(P0.05);而同株授粉处理的结实率较低,仅3.4%,极显著低于不套袋处理和异株授粉的结实率(P0.01)但显著大于0(P0.05)。分析表明,豚草属于自交不亲和种,但又可部分自交亲和,不具有无融合生殖特性。因此,对在新分布区的零星豚草植株进行及时防除,将取得事半功倍的效果。     

根系代谢物介导的植物-微生物互作的研究进展

植物根系代谢物是植物-微生物互作的桥梁纽带,作为信号物质和微生物营养源调控着微生物的群落结构和多样性,而根区微生物区系的改变则反作用于植物的生长、发育和抗性。本文聚焦植物根系代谢物介导的植物-微生物互作,梳理了植物-微生物互作研究中次级代谢物的种类、作用及其检测手段;探讨了植物通过调节自身代谢物以适应品种进化及繁衍后代过程中发挥的功能作用;阐述了逆境胁迫下植物利用根系代谢物招募特异微生物(解磷、溶磷)或者有益微生物促进自身生长以缓解胁迫压力的机制;分析了根系代谢物作为信号物质诱导植物抗病的方式"求救假说",为可持续农业发展提供思路和理论依据。     

入侵植物与本地植物互作对丛枝菌根真菌AMF侵染率的影响

外来植物成功入侵与菌根共生体存在着密不可分的关系,丛枝菌根真菌（AMF）侵染率是反映其侵染植物情况的重要指标,影响侵染率的因素很多,但是入侵植物与本地植物互作对AMF侵染率的影响目前还不清楚。因此,本研究以外来入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis、豚草Ambrosia artemisiifolia、三叶鬼针草Bidens pilosa和本地植物狗尾草Setaria viridis、黄香草木犀Melilotus officinalis、藜Chenopodium album为研究对象,设置入侵植物单种处理、本地植物单种处理、每种入侵植物分别与本地植物两两混种处理以及每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理,观察测定不同处理下入侵植物与本地植物根系丛枝、泡囊、菌丝及总侵染率,比较研究本地植物种类变化对入侵植物和本地植物根系AMF侵染率的影响,以及3种入侵菊科植物对本地植物AMF侵染率的影响规律是否一致。结果表明,与入侵植物单种相比,除豚草与藜、豚草同时与3种本地植物混种两个处理中,豚草根系的AMF菌丝及总侵染率显著增加外,其余所有处理中入侵植物总侵染率均无显著差异;与狗尾草或黄香草木犀单种相比,每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理中,本地植物狗尾草和黄香草木犀根系上的AMF菌丝及总侵染率均显著降低,即随本地植物种类数目的增加,对本地植物根系的菌丝及总侵染率存在显著抑制作用,而对入侵植物无显著影响。     

豚草入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响

豚草(Ambrosia artemisiifolia)是菊科豚草属的恶性杂草,在我国华南地区已成功入侵并造成严重危害。为了解豚草入侵对中小型土壤动物群落的影响效应,采用野外样地试验法研究了豚草入侵地中小型土壤动物的群落特征。全年4次采样共获得中小型土壤动物4174头,隶属于4门11纲26类,其中线虫类为优势类群,蜱螨目和弹尾目是常见类群。结果显示,豚草入侵改变了中小型土壤动物群落的结构特征,入侵地中小型土壤动物的总个体数以及线虫类、弹尾目动物的个体数显著增加,但中小型土壤动物类群数的变化不明显;在群落的物种多样性方面,豚草入侵显著提高了群落的密度-类群指数,物种丰富度、优势度指数亦有所上升,但差异不明显,而均匀度、Shannon-Wiener指数则趋于下降;在群落相似性方面,入侵区与其它处理区的差异较小。豚草入侵所引起的局部气候环境、凋落物、根系分泌物与土壤理化性质的变化可能是造成中小型土壤动物群落结构特征改变的主要原因。     

A review on the effects of invasive plants on mycorrhizal fungi of native plants and their underlying mechanisms

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。     

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.     

Compensatory growth and competitive ability of an invasive weed are enhanced by soil fungi and native neighbours

Compensatory responses to herbivory by invasive weeds may foil attempts to arrest their spread with biological controls. We conducted an experiment to study the effects of defoliation and soil fungi on interactions between Centaurea melitensis , an invasive annual from Eurasia, and Nassella pulchra , a native Californian bunchgrass. Defoliation of C. melitensis reduced its final biomass in all species–fungicide treatments, except when C. melitensis was grown with both Nassella and non-treated soil fungi at the same time. In this treatment, the biomass of clipped C. melitensis plants was equal to that of unclipped plants, indicating that soil fungi and Nassella promoted a compensatory response in the weed. Overall, the biomass of C. melitensis was 44% lower when soil fungi were reduced. However, in soil not treated with fungicide, the total biomass of C. melitensis increased in the presence of Nassella , but decreased when it was grown alone. When stressed by defoliation, C. melitensis may benefit from a form of mycorrhizae-mediated parasitism through a common mycorrhizal network, or Nassella may alter the fungal community in a way that enhances the positive direct effects of soil fungi on Centaurea .     

Arbuscular mycorrhizal fungi enhance the growth of the exotic species Ambrosia artemisiifolia

丛枝菌根真菌促进外来植物豚草的生长 丛枝菌根真菌(AMF)可以通过其菌丝增加寄主植物对养分的吸收,从而促进植物生长。丛枝菌根真菌一直与大多数外来植物的成功入侵联系在一起。然而,有关丛枝菌根真菌如何影响植物入侵成功的机制仍然有待研究。豚草(Ambrosia artemisiifolia)是一种外来的菌根植物。通过长期田间实验,我们研究了种间竞争对豚草和狗尾草(Setaria viridis)根系丛枝菌根真菌多样性和组成的影响。此外,在温室实验中探究了摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)对这两种植物生长的影响。研究结果表明,豚草入侵改变了本地植物狗尾草根系丛枝菌根真菌的多样性。另外,豚草根系中摩西球囊霉的相对多度显著高于狗尾草根系中。在田间和温室实验中均发现外来种豚草的丛枝菌根真菌侵染率高于本地种狗尾草。温室实验结果表明,丛枝菌根真菌通过影响豚草的光合能力以及磷和钾的吸收而促进豚草生长。这些研究结果揭示了丛枝菌根真菌和豚草成功入侵之间的重要关系。     

土壤微生物增强了外来植物紫茎泽兰对本地植物种的竞争力

【Background】The soil microbial community plays an important role in plant establishment, growth and nutrition. Invasion success may be linked to plant microbe interactions. 【Method】Under glasshouse conditions, we compared the effect of soil microbial communities to the growth and interactions between the exotic weed Ageratina adenophora and native plants. The microbial communities were from soil invaded by A.adenophora (IS) vs. that dominated by native weeds (NS). 【Result】A.adenophora which received inoculum from IS had higher arbuscular mycorrhizal colonization rate than that from NS, especially when Medicago falcata or Setaria viridis grew near A.adenophora. Microbial inoculum from IS accelerated the growth of A.adenophora, when planted in polyculture with the native plant S.viridis, but the native species growth was not affected. A.adenophora, receiving an inoculum from IS, inhibited the growth of its two neighboring native species, while no such effect was observed when using inoculum from NS. A.adenophora responded positively to the inoculum taken from IS in all planting combinations, but responded negatively to inoculum from NS both in monoculture and in polyculture with M.falcata. 【Conclusion and significance】Soil microbes, including arbuscular mycorrhizal fungi present in soil in the rhizosphere of A.adenophora enhanced the competiveness of this invasive weed against native species, which may be an important invasion mechanism of exotic plants.     

丛枝菌根真菌和植物寄生线虫

本文综述了土壤微生物中丛枝菌根真菌和植物寄生线虫的互作关系及其互作机理,并阐述了丛枝菌根真菌在防治植物线虫病害方面的应用前景和实际操作中应注意的技术环节。     

不同氮素水平下入侵种豚草与本地种黄花蒿、蒙古蒿的竞争关系

已有研究表明,土壤氮素增加可提高外来植物的入侵性,降低本地植物的竞争力.为揭示全球氮沉降对入侵种与本地种之间竞争关系的影响,我们于2010年5-8月在中国科学院北京森林生态系统定位研究站温室内,采用取代系列实验方法(standard replacement experiment),研究了3个氮素水平下入侵种豚草(Ambrosia artemisiifolia)与本地种黄花蒿(Artemisia annua)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)的生长特征及种内、种间竞争关系的变化.实验采用双因素-随机区组设计,设置了低氮、中氮和高氮3个氮素水平,每一氮素水平分别设置豚草和黄花蒿、豚草和蒙古蒿组成的竞争实验,生长90 d后测量株高和生物量.结果表明:单栽情况下,随氮素水平的增加3个物种的株高均增加,而生物量均无显著变化;混栽情况下,3个物种株高和生物量随氮素水平的增加变化各异,豚草呈极显著增加趋势,而黄花蒿无明显变化,蒙古蒿则先增加后减少.豚草的快速生长使其在竞争中处于优势地位,对本地种黄花蒿和蒙古蒿产生明显的竞争效应.但不同氮素水平下,豚草对本地种的竞争力不同:低氮素水平下,豚草＜两个本地种;中氮素水平下,黄花蒿＜豚草＜蒙古蒿;高氮素水平下,豚草＞两个本地种.氮素添加显著提高了豚草的种间竞争力,改变了豚草与本地种之间的竞争关系,使竞争有利于入侵种.据此推测,在全球变化的背景下,氮沉降的增加将会促进外来种豚草的入侵,增加本地群落的可入侵性.