禾草内生真菌生物碱的研究进展

综述了国内外近20a以来在禾草内生真菌生物碱方面的研究进展。目前,已发现至少4大类10余种生物碱与内生真菌有关。各类生物碱中典型代表物的分子结构已完全清楚,部分内生真菌在离体条件下可产生除黑麦草碱外的生物碱,但产碱量较其在植物体中所产生的低很多,可相差150余倍之多。随着生物技术的发展,美国、新西兰等国在波胺、麦角碱和loline的生物合成途径方面已有了初步的进展,对个别具有重要功能基因以及其所编码的酶已有了深入研究。各种生物碱的致毒机理尚未完全清楚,除饱和吡咯化合物为新陈代谢类毒素和神经性毒素外,其余3类生物碱均为神经性毒素。生物碱可增加禾草对40余种害虫的抗性,并可增加对某些线虫和病害的抗性。诸多因素均可影响寄主植株中生物碱的种类和浓度,包括寄主植株：种群和生态型,植物品种和基因型,植株的部位和生长期;环境：气候因素,土壤养分,季节和年度变化;内生真菌菌株和草地管理利用方式等。用于生物碱检测的主要方法为预分离检测法和直接检测法,其中高效液相色谱法以其分离能力强、选择性高、测定灵敏度高,操作简单,可在室温下进行,应用范围极广的优点而广泛应用。目前,国际关于禾草内生真菌生物碱研究的重点包括创造不含对家畜有毒素的有益禾草-内生真菌共生体,开展基因工程研究以及合理利用生物碱,使其成为新一代的“生物农药”。     

禾草类内生真菌的研究进展*

感染内生真菌的禾草在牧草和草坪业上具有重要的生态和经济意义。关于禾草和内生真菌的互利共生作用已有大量报道,中就近年来有关禾草类内生真菌的起源和进化、内生真菌的生物和生态学作用以及内生真菌的应用前景方面的研究进展作一综述,以期更好地利用内生真菌造福人类。     

被内生真菌侵染的禾草提取液对真菌的抑制作用

以带有与不带有Neotyphodium属内生真菌的醉马草Achnatherum inebrians、披碱草Elymus dahuricus和野大麦Hordeum brevisubulatum的草粉浸提液对细交链孢Alternaria alternata、根腐离蠕孢Bipolaris sorokiniana、燕麦镰孢Fusarium avenaceum和绿色木霉Trichoderma viride进行了抑菌活性研究。结果表明:披碱草、醉马草和野大麦草粉浸提液对细交链孢、根腐离蠕孢、燕麦镰孢和绿色木霉的菌落生长、孢子萌发率和芽管长度均有一定的抑制作用。而披碱草中的Neotyphodium可显著增强披碱草草粉浸提液对细交链孢、燕麦镰孢、绿色木霉菌落生长及对细交链孢和根腐离蠕孢孢子萌发及燕麦镰孢芽管长度的抑制作用;醉马草中的Neotyphodium显著增强了醉马草草粉浸提液对燕麦镰孢、绿色木霉菌落生长和芽管长度,以及细交链孢、根腐离蠕孢和燕麦镰孢孢子萌发的抑制作用;野大麦中的Neotyphodium显著增强了野大麦草粉浸提液对绿色木霉菌落生长、孢子萌发和芽管长度的抑制作用。     

施加内生真菌对花生连作土壤微生物和酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了在土壤中施加植物内生真菌拟茎点霉NJ4.1菌株、B3菌株和角担子菌B6菌株在花生不同生育时期对土壤微生物学特性及酶活力的影响.结果表明:B3处理显著提高花生荚果产量,为对照的1.2倍;施加内生菌NJ4.1、B3和B6能显著增加花生根瘤数量,分别为对照的1.2、1.3和1.3倍.3个加菌处理全生育期平均细菌和放线菌数量高于对照,萌发期和苗期土壤微生物生物量碳(SMBC)显著高于对照,微生物生物量氮(SMBN)在花生萌发期升高,开花期降低.花生开花期土壤DGGE图谱表明,B3处理土壤细菌和真菌条带数量以及多样性最高.从萌发期到成熟期,与对照相比,3个加菌处理的土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性提高,脲酶活性无显著变化.表明施加内生菌对连作花生土壤环境有一定的改善作用,其中施用B3效果最好.     

禾草内生真菌的遗传多样性及其共生关系

 近百年的禾草内生真菌研究历经了由浅入深的过程,从最初的家畜中毒事件认识到是一种共生内生真菌存在的缘故,到如今利用分子生物学技术揭示其共生机制,人类发现这类植物内生真菌并非想象中的对生态系统无足轻重。Epichloë及其无性型Neotyphodium与禾本科植物是系统发生的互利共生关系,尤其是Neotyphodium可提高宿主抵抗环境胁迫的能力和抵御动物的取食,增强植物的竞争力。禾草内生真菌有3种生活史：有性生活史、无性生活史和兼性生活史,后者表明真菌在不同的宿主及环境下既能营有性生殖也可营无性繁殖,是一种更灵活而有效的生活史对策。对内生真菌分子系统学、生活史以及与宿主禾草协同进化的研究发现,Neotyphodium起源于禾草致病真菌Epichloë的某些种,或是Epichloë与Neotyphodium的种间杂交后代。植物和内生真菌各异的生活史策略,真菌的种间杂交,两者的协同进化亦或种群间基因流的差异,都促成了共生体多样化的基因组合（Genetic combination ）,也是其共生关系多样化的根源。内生真菌对宿主的有益作用只在特定基因型真菌、宿主和一定环境条件下才起作用,自然生态系统的共生关系要比农业系统复杂得多,是一个从互利共生至寄生关系的连续系统。未来对于更多共生体的遗传背景和基因与环境相互作用的阐明将有助于对禾草内生真菌共生关系本质更加深入的认识。     

内生真菌对氮添加羽茅根际土壤特性和微生物群落的影响

内生真菌不仅能改变与其共生植物的生理和生长指标,还可通过宿主植物间接对土壤的理化性质和微生物群落结构产生影响。以天然禾草——羽茅(Achnatherum sibiricum)为研究材料,探究在不同施氮水平下,内生真菌的种类对不同基因型的宿主植物根际土壤理化性质和微生物群落产生何种影响。结果表明,内生真菌侵染显著提高了羽茅根际土壤的pH值和微生物总量,但降低了土壤中真菌与细菌的比值。同时,土壤的pH值还受到了内生真菌种类的影响,其中感染Epichlo3 sibirica的羽茅根际土壤pH显著高于感染Epichlo3 gansuense-1的羽茅,而感染Epichlo3 gansuense-2的羽茅根际土壤pH与感染E.gansuensis-1、E.sibirica菌的羽茅相比没有显著差异。另外,内生真菌感染与否、内生真菌种类、施氮量以及宿主植物基因型对土壤总碳、总氮、微生物及碳矿化能力均无显著影响。     

内生真菌感染对禾草宿主生境土壤特性和微生物群落的影响

以羊草(Leymus chinensis)-内生真菌共生体为研究对象, 分别在野外样地和室内盆栽两种实验条件下研究了内生真菌感染对土壤特性和微生物群落结构的影响。结果显示：在处理时间较长并伴随有枯落物分解的羊草样地中, 内生真菌感染促进了土壤氮(N)的积累, 提高了30天培养时间内土壤初始碳(C)矿化速率和前3天土壤矿化量和土壤矿化总量; 而在处理时间较短且没有地上枯落物分解的盆栽羊草中, 内生真菌感染对土壤的C、N含量及C矿化均无显著影响。无论是野外样地还是室内盆栽实验, 内生真菌感染均未引起土壤微生物磷脂脂肪酸种类的变化, 但内生真菌感染均有提高土壤微生物生物量的趋势, 内生真菌显著增加了盆栽羊草土壤中细菌、革兰氏阴性细菌、真菌磷脂脂肪酸含量和磷脂脂肪酸总量, 增加了羊草样地土壤中革兰氏阳性细菌和放线菌的磷脂脂肪酸含量。总体看来, 内生真菌感染能够改变土壤N积累和C矿化率, 并且改变土壤中微生物群落的结构, 这有助于进一步认识内生真菌与羊草之间的共生关系及其在生态系统C、N循环中所起的作用。     

内生真菌对羽茅抗病性的影响

为探讨不同种类内生真菌对宿主植物羽茅(Achnatherum sibiricum)抗病性的影响, 以感染不同内生真菌的天然禾草羽茅为实验材料, 进行了体外纯培养的内生真菌、感染内生真菌的离体叶片和在体叶片对3种植物病原真菌的抑菌实验。结果表明: 体外纯培养条件下, 分离自羽茅的内生真菌Neotyphodium sibiricum、Neotyphodium gansuensis和Epichloë gansuensis对新月弯孢霉(Curvularia lunata)、根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)和枝孢霉(Cladosporium sp.)等3种病原真菌都具有抑制作用, 其中N. sibiricum的抑制作用最强, 对新月弯孢霉、根腐离蠕孢和枝孢霉的抑菌率分别为47.8%、40.1%、39.4%; 内生真菌培养滤液也可以有效抑制这3种病原真菌的孢子萌发, 其中N. gansuensis的抑制作用最强, 新月弯孢、根腐离蠕孢和枝孢霉的孢子萌发率分别为9.8%、8.7%、8.5%。对于离体叶片, N. sibiricum和N. gansuensis感染可以有效降低叶片受3种病原真菌侵染后的病斑数和孢子浓度, 其中N. sibiricum对根腐离蠕孢的抑制作用显著高于N. gansuensis, 而E. gansuensis只降低新月弯孢和枝孢霉侵染的病斑数以及枝孢霉侵染的孢子浓度。在体条件下, 内生真菌均可以显著降低病原真菌侵染羽茅后的病斑数、病斑长度和孢子浓度, 其中E. gansuensis的抑菌作用趋于最弱, 而N. sibiricum的抑菌作用趋于最强。     

内生真菌对草坪植物病原真菌抑制作用的比较

分别从野生牧草羽茅(Achnatherum sibiricum (L.) Keng)、栽培种高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)(品种Millennium)、栽培种黑麦草(Lolium perenne L.) (品种Justus)中分离出内生真菌Neotyphodium sp.、N. coenophialum和N. lolli,通过体外培养法比较了这3种内生真菌对草坪植物病原真菌的抑制作用.结果表明,从羽茅中分离的内生真菌Neotyphodium sp.在两菌相交前对所有供试的病原真菌都有一定的抑制作用,其中对枝孢霉属(Cladosporium sp.)、弯孢霉属(Curvularia sp.)和拟茎点属(Phomopsis sp.)病原真菌的抑制效果尤为显著,对峙培养3d后的抑菌率分别达70.1%、52.3%和30.9%,营养竞争作用、重寄生作用是其主要的拮抗机制;从高羊茅中分离的内生真菌N. coenophialum对枝孢霉属病原真菌存在一定的抑制作用;而从黑麦草中分离的内生真菌N. lolli与病原真菌对峙培养时,病原真菌菌落慢慢侵占整个营养空间,内生真菌停止生长并逐渐褐变死亡.体外培养结果说明Neotyphodium sp.对供试病原真菌的拮抗效果优于N. coenophialum和N. lolli,由此推测Neotyphodium sp.与宿主植物羽茅的共生可能有利于宿主植物抵抗病原真菌的侵扰.     

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。     

Arbuscular mycorrhiza and fungal root endophytes of weeds in an altitudinal gradient in the Pamir Alai Mountains of Central Asia

Arbuscular mycorrhiza and fungal root endophytes of three weeds, Galium tricornutum, Lycopsis orientalis and Scandix pecten-veneris, were studied in an altitudinal gradient of the Pamir Alai Mountains. Colonisation by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) was found in all species. Only in the case of G. tricornutum was there a rise in mycorrhizal parameters values found for the medium altitude range. Similar tendencies were observed in the case of the AMF colonisation potential assessment. This suggests that plant species' identity, dependency on symbiosis and interactions with soil properties determine root colonisation and the abundance of AMF in soils at the elevations in question. Four AMF species, Claroideoglomus claroideum, Funneliformis mosseae, Scutellospora dipurpurescens and Septoglomus constrictum, were isolated from trap cultures established on soil taken from under the weeds. Dark septate endophytes (DSE) accompanied the AMF in the roots of G. tricornutum and S. pecten-veneris; however, they were neither frequently occurring nor abundant. The sporangia of Olpidium spp. were observed with low frequency occurrence in G. tricornutum and S. pecten-veneris and more often in the roots of L. orientalis. However, in both cases, they were low in abundance. No differences were found for the presence of DSE and Olpidium in the altitudinal gradient.     

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。     

丛枝菌根真菌产球囊霉素研究进展

球囊霉素（Glomalin）是由丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）产生的一种含金属离子的糖蛋白,由于丛枝菌根真菌在自然和人工陆生生态系统中广泛分布,丛枝菌根真菌在生态系统中的生态学功能一直是菌根生物学研究中诱人的问题。自1996年球囊霉素被发现以来,球囊霉素在土壤生态系统中的生态学功能、生态学地位日益受到重视。本文对球囊霉素作为土壤主要有机源和超级胶的功能作了简介,综述了球囊霉素的研究现状,并对其研究前景作了展望。     

盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对AM真菌的影响

为探明盐渍化土壤影响下AM真菌与根际土壤间的关系,试验选取宁夏碱化龟裂土、草甸盐土、盐化灌淤土3种类型4个样地上典型植被群落,测定了植物根际土壤养分含量、微生物群落结构、AM真菌侵染率以及孢子密度。结果显示:盐渍化土壤根际微生物碳源利用类型显著不同,对芳香类化合物的代谢能力整体较弱;红寺堡草甸盐土上微生物优势群落为氨基酸代谢类群,惠农盐化灌淤土为多聚化合物代谢群,西大滩碱化龟裂土为碳水化合物代谢群。AM真菌孢子密度与微生物碳源代谢群间的关系比较复杂。其中,惠农样点根际土壤孢子密度与多聚化合物微生物代谢群呈显著正相关,西大滩地区孢子密度与碳水化合物微生物代谢群呈显著正相关。土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮等土壤肥力因子及土壤中的HCO-3、Na+、Cl-等盐基离子含量能解释AM真菌孢子密度与土壤环境因子之间相互关系的大部分信息。较高的HCO-3浓度促进了AM真菌侵染率的提高,但高盐浓度下Na+和Cl-降低了菌根侵染率。土壤对AM真菌孢子密度、侵染率的影响因土壤盐分组成类型的不同而异。研究结果为深入了解AM真菌多样性,促进宁夏盐碱地的合理开发与利用提供了理论依据。     

The Influence of Soil Inoculum and Nitrogen Availability on Restoration of High-Elevation Steppe Communities Invaded by Bromus tectorum

Cheatgrass ( Bromus tectorum L.) is an exotic annual grass that has invaded approximately 40,000,000 ha of rangelands in the United States, including montane ecosystems that are important habitats for wildlife and livestock. In addition to well-understood mechanisms by which Cheatgrass gains competitive advantage, recent studies have shown that Cheatgrass may also change the associated soil microbial community to impact native perennial plants and promote the persistence of Cheatgrass. Furthermore, reducing plant-available N represents a tool for initiating conditions that accelerate successional change from annual- to perennial-dominated communities. At a montane, mixed shrub–grassland Cheatgrass-dominated site in Colorado, we applied sucrose to reduce available N, and we added soil from a native plant community in order to reestablish the microbial community. This approach tested the idea that intact native soil microbial communities may enhance the beneficial effect of reducing soil N availability in a restoration setting. By the end of the experiment, reduced N availability decreased Cheatgrass by 9.8%, non-native annual/biennial plant cover by 15.0%, and increased relative perennial plant cover by 13.4%; soil inoculation reduced Cheatgrass by 7.6% and increased perennial abundance by 11.3%. Soil inoculum additions and reduced N availability both contributed toward restoring a perennial-dominated community and demonstrates that addition of native soil inoculum may be a useful tool for restoration efforts.     

丛枝菌根真菌与深色有隔内生真菌对姜瘟病的防效及抗病机理初探

【背景】青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum,R.S)引发的姜瘟病是生姜产业发展的瓶颈问题。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi, AMF)与深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)是两类重要的共生微生物。【目的】前期研究发现,AMF与DSE可提高生姜对姜瘟病的抗性,但其抗病机制尚不清楚,极大地限制了利用这两类共生真菌对该病的防治。【方法】在温室条件下做盆栽试验,以生姜组培苗为材料,设立接种AMF、DSE和不接种AMF、DSE的对照(CK)处理,并在上述处理下的植物生长4周后淋入病原菌液,病原菌接种1周后,通过测定菌根侵染率、发病率、叶绿素含量、光合指标、磷(P)含量、防御性酶活性及丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量,研究AMF和DSE互作对病原菌侵染后生姜生长和生理生化指标的影响。【结果】AMF和DSE分别使姜瘟病发病率降低了45.27%和52.04%(P<0.05)。AMF+DSE组合处理抑病效果更好,发病率较对照降低60.87%(P<0.05)。AMF、DSE及...     

感染羽茅的香柱菌属内生真菌对丛枝菌根真菌孢子萌发的影响

内生真菌与丛枝菌根(AM)真菌是构成草原生态系统的重要组成部分.内生真菌会抑制其宿主植物的AM真菌侵染率.本研究以感染2种香柱菌属内生真菌[Epichloё gansuensis(Eg)和E. sibirica(Es)]的天然禾草羽茅为供试材料,进行体外纯培养的内生真菌培养滤液、感染内生真菌的羽茅叶片(包括鲜叶和枯叶)浸提液,以及根系分泌物对摩西球囊霉(Gm)和幼套球囊霉(Ge)2种AM真菌孢子萌发影响试验.结果表明: 香柱菌属内生真菌的培养滤液会显著抑制2种AM真菌孢子的萌发,而感染香柱菌属内生真菌的羽茅根系分泌物只对Ge孢子萌发有显著抑制作用,且上述抑制作用与内生真菌种类无关;鲜叶浸提液对Gm和Ge的孢子萌发率均无显著影响,而枯叶浸提液对Ge的孢子萌发有显著抑制作用.在自然生态系统中,香柱菌属内生真菌通常存在于宿主植物体内,可能通过影响宿主植物的根系分泌物来影响AM真菌孢子的萌发.     

荒漠北沙柳根系丛枝菌根真菌和黑隔内生真菌定殖状况

为利用土壤共生真菌资源促进荒漠植被恢复和生态重建, 分别于2013年6月、8月和10月, 从内蒙古元上都地区采集北沙柳(Salix psammophila)根围0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm共5个土层的土壤样品, 系统研究了丛枝菌根真菌(AMF)和黑隔内生真菌(DSE)的时空分布及其与土壤因子的相关性。结果表明: AMF和DSE的平均定殖率分别为77%和84%, 说明北沙柳根系能与这两类真菌形成良好的共生关系。AMF和DSE的分布和定殖具有明显的时空异质性, 并与土壤因子密切相关。AMF和DSE的平均定殖率均表现为10月> 8月> 6月。土壤深度对AMF和DSE的定殖率有显著影响, AMF和DSE定殖率的最大值分别在0-20 cm和0-10 cm土层。双因子方差分析表明, 月份和土层对AMF和DSE的定殖率以及土壤因子具有显著的交互效应。主成分分析表明, 土壤湿度、pH值、碱性磷酸酶、易提取球囊霉素是内蒙古荒漠环境中AMF和DSE定殖的主要影响因子。     

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。