丛枝菌根真菌繁殖体的高效扩繁

【背景】丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌能够和大多数植物形成互利共生体系,以促进植物生长、提高抗逆能力,在生产中具有重要作用,但AM真菌的繁殖技术限制了其应用。【目的】构建AM真菌的高效繁殖体系。【方法】于温室盆栽条件下,将根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradice)接种于由3种寄主植物高粱(Sorghum bicolor)、玉米(Zea mays)、红三叶草(Trifolium repens)与5种培养基质(沸石、河砂、草炭、珍珠岩和蛭石)构建的4种繁殖体系中进行培养。研究不同繁殖体系对根内根孢囊霉侵染程度、产孢量的影响;然后利用高粱接种扩繁的菌剂进行AM真菌侵染能力的测定以验证其扩繁效果;最后基于筛选出的最优扩繁条件探讨对其他种类AM真菌摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)、幼套近明球囊霉(Clariodeoglous etunicatum)、地表多样孢囊霉(Diversispora versiformis)和脆无梗囊霉(Acaulospora delicate)的扩繁效果。【结果】基质为河砂+蛭石+草炭(体...     

接种丛枝菌根真菌对云南石漠化土壤呼吸的影响

为探明“丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌-植物-土壤”耦合作用对石漠化土壤呼吸季节动态的影响,采用LI-6400-09土壤呼吸室和便携式光合作用测量系统,对圆柏(Sabina chinensis)接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,RI) 2种AM菌种处理下土壤呼吸季节动态进行野外连续定位观测,并探究AM真菌接种处理下石漠化土壤呼吸速率与植物生长、土壤理化性质之间的关系。结果表明：(1)相较于对照,接种AM真菌对石漠化生境土壤呼吸季节动态产生了显著影响(P<0.01)。AM真菌处理具有较高的土壤呼吸季节变化幅度,即根内根孢囊霉处理土壤呼吸速率(1.55—9.10μmol m^-2 s^-1)显著高于摩西斗管囊霉(1.62—8.29μmol m^-2 s^-1)和对照(1.23—4.46μmol m^-2 s^-1);(2)AM真菌接...     

丛枝菌根真菌对砷胁迫下棉花根系形态和生理特征的影响

以棉花品种‘大铃棉69号’为材料,通过室内盆栽试验,将两种丛枝菌根真菌根——内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,RI)和摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)分别接种棉花根部,分析不同土壤砷浓度(0、100、200 mg/kg)条件下丛枝菌根真菌对棉花生长、根系特征、细胞膜透性、抗氧化酶活性以及砷在棉花体内积累和转移的影响,为丛枝菌根真菌在土壤砷污染修复中的合理应用提供理论支撑。结果表明:(1)随着砷胁迫的加重,棉花生长、根系发育、根系活力、抗氧化酶系统(SOD、POD、CAT)和渗透调节系统(可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸)均受到明显抑制。(2)接种RI和FM显著提高了棉花的株高、生物量、根冠比,根系活力;降低了棉花地上和地下部的砷含量和砷转移系数;提高了棉花总根长、根表面积、根体积、根尖数、根叉数等根系形态指标,并降低其0～0.2 mm径级的根长百分比,增加其0.5～1.0 mm和1.0 mm径级的根长百分比;促使棉花叶和根中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质含量和SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性不同程度升高,并使相对电导率、MDA含量降低;其中,摩西斗管囊霉接种效果优于根内根孢囊霉。研究发现,在土壤砷胁迫条件下,接种丛枝菌根真菌可促进棉花生长和根系发育,降低棉花体内砷浓度并抑制其向地上转移,同时激活抗氧化系统和渗透调节系统来减轻砷对棉花的毒害作用,增强棉花对土壤砷胁迫的耐受能力,且摩西斗管囊霉接种效果更佳。     

黄檗根围丛枝菌根(AM)真菌的分离与分子鉴定

从东北林业大学林场采集黄檗Phellodendron amurense根系及根围土壤,采用形态学和分子生物学方法对分离得到的丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌孢子进行了分类鉴定。依据AM真菌孢子形态特征鉴定出黄檗根围土壤中存在4种AM真菌:根内球囊霉Glomus intraradices,摩西球囊霉Glomus mosseae,美丽盾孢囊霉Scutellospora calospora和变形球囊霉Glomus versiforme,而应用nested-PCR技术从黄檗根内只检测到了G.intraradices,G.mosseae和Scu.calospora,表明G.versiforme未侵染黄檗根系。     

丛枝菌根真菌Funneliformis mosseae锌转运体基因FmZnT1的克隆与表达分析

丛枝菌根(AM)真菌中锌(Zn)平衡或抗性的机制仍未被完全理解,主要是由于响应Zn压力抗性基因的分子信息有限。为了揭示AM真菌中Zn抗性的分子基础,利用兼并PCR与RACE技术从摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)中分离到一个全长cDNA,命名为Zn转运体FmZnT1,它与根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)的GintZnT1基因密切相关。根据其序列与系统进化分析,FmZnT1属于阳离子扩散促进体(CDF)家族的Zn型亚家族。通过RT-PCR与定量RT-PCR的结果表明FmZnT1基因在AM真菌的各组织中组成型表达,与生长阶段和侵染率无关。在Zn~(2+)(300μmol/L)处理的紫云英菌根中FmZnT1基因的转录水平被迅速诱导,然而在长时间暴露于低Zn~(2+)(30μmol/L)浓度的菌根中FmZnT1的表达被显著上调。因此这些数据表明编码CDF家族Zn转运体的Fm Zn T1基因可能对摩西管柄囊霉(F.mosseae)中的Zn~(2+)压力具有抗性。总而言之,从本研究获得的数据能够对AM真菌中Zn平衡与Zn抗性有初步的理解。     

丛枝菌根真菌与高羊茅协同修复镉污染土壤

本研究采用温室盆栽试验,利用丛枝菌根（AM）真菌摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae进行接种试验,研究了在Cd胁迫下（0、5、15和30mg/kg）接种AM真菌对高羊茅Festuca elata ‘Crossfire II’的生物量、防御酶活性、磷和镉（Cd）含量的影响。结果表明,随着Cd浓度的增加,高羊茅的菌根侵染率和菌根相对依赖性有所增加。接种AM真菌改善了磷从植株根系向地上部的转运,有助于植株在地上部积累更多的磷。此外,AM真菌和Cd胁迫对高羊茅植株抗氧化酶活性都有显著影响,在镉胁迫下,与未接种植株相比,接种AM真菌显著提高了植株的过氧化氢酶活性,而显著降低了植株的丙二醛含量。与未接种植株相比,接种摩西管柄囊霉显著提高了寄主植物对Cd的富集能力,有利于重金属在根部的积累,同时降低了地上部的Cd含量。本研究表明,高羊茅-丛枝菌根共生体在Cd污染土壤的修复中具有潜在应用价值。     

分根培养系统中AM真菌抑制大豆胞囊线虫病的效应

在分根培养系统中将大豆(Glycine max Merrill)幼苗接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(G.etunicatum)或/和大豆胞囊线虫(SCN,Heterodera glycines)后,定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染率、病情指数、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明,将大豆胞囊线虫与AM真菌接种于分根培养系统同一室或分别接种于不同室,AM真菌均能显著降低大豆病情指数和线虫侵染速率,且将二者接种同一室处理的效果大于不同室处理;与只接种SCN的处理相比,接种摩西球囊霉和幼套球囊霉3周后在同室接种SCN处理的根围土壤中胞囊数、根上胞囊数和根内线虫数分别降低了47.4%、58.9%、46.6%和50.5%、67.0%、57.5%,表明AM真菌能显著抑制线虫的发育;摩西球囊霉和幼套球囊霉在一定时间段内诱导了大豆根系过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶、β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶的活性。摩西球囊霉和幼套球囊霉能够诱导大豆植株抵抗大豆胞囊线虫的侵染,既能在同一室的根围局部与SCN竞争侵染位点,又能对不同室的根系诱导产生防御性酶,推测摩西球囊霉和幼套球囊霉拮抗SCN的效应既是局部的,也是系统性的。     

AMF和植物富集土壤中铅和镉的效应

为了筛选更适合修复土壤重金属污染的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和寄主植物组合,对二月兰(Orychophragum violaeeus)、龙葵(Solanum nigrum)和麦冬(Ophiopogon japonicus)接种AM真菌摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)和根内球囊霉(Glomus intraradices),通过测定Pb(1 000 mg/kg)和Cd(1.5 mg/kg)污染土壤中上述3种植物生长状况及其对Pb和Cd吸收与富集能力的影响,旨在获得富集重金属能力较强的AM真菌+植物组合。结果表明,施加Cd土壤中二月兰和麦冬的生物量高于对照,施加Pb或Cd处理显著降低龙葵的生长。龙葵对Pb和Cd富集能力最强,麦冬最弱;二月兰对Pb和Cd的转移能力最强。供试植物对Cd的富集能力和转移能力均大于对Pb的富集能力和转移能力。在Pb和Cd的胁迫下,摩西管柄囊霉和根内球囊霉均能促进供试植物的生长发育,并增加植株对Pb和Cd的富集系数,其中,摩西管柄囊霉对龙葵生物量、Pb和Cd富集系数的效应最大。综合考虑植物本身的生物量、对Pb和Cd的耐受力和富集能力,结论认为摩西管柄囊霉+龙葵组合是修复Pb或Cd污染土壤的高效AM真菌+植物组合之一,相关机制有待进一步研究。     

EFFECTS OF AM FUNGI AND WATER STRESS ON DROUGHT RESISTANCE OF ARTEMISIA ORDOSICA IN DIFFERENT SOILS

 利用两种不同土壤研究了水分胁迫和接种AM真菌(摩西球囊霉(Glomus mosseae)和油蒿(Artemisia ordosica)根际土著AM真菌)对毛乌素沙地重要演替物种油蒿生长和抗旱性的影响。结果表明, 两种土壤中水分胁迫没有显著影响油蒿的植株形态和含水量, 但严重抑制了菌根侵染率。水分胁迫促使油蒿提高叶片保水能力, 抑制N、P在地上部的分配。在胁迫前期SOD活性较高, 而POD活性在后期较高。同一水分条件下接种AM真菌显著提高了AM真菌侵染率, 土壤中孢子数显著增多, 提高了植株分枝数并促进侧根发育, 显著提高根冠比和植株保水能力, 加强了根系对全磷、全氮的吸收。接种AM真菌的植株可溶性糖和丙二醛含量较低, 可溶性蛋白含量无显著变化, SOD和POD活性提高, 油蒿抗旱性加强。水分胁迫下在不同土壤中接种不同AM真菌对油蒿的促进效应差异较大, 接种土著AM真菌的效果优于摩西球囊霉单一接种。干旱导致菌根侵染率下降是宿主植物吸水能力下降的原因之一, 在植物生长前期接种AM真菌可以增强植物抵抗生长中后期环境干旱的能力。     

丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉侵染增强番茄对机械损伤的响应

植食性昆虫取食会给植物造成机械损伤并激活植物的防御反应,而与有益微生物共生是否可以增强植物对机械损伤的响应对植物抗虫有重要意义.本研究在番茄根系被丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉侵染后,研究机械损伤对番茄防御反应的影响.结果表明: 预先接种菌根真菌的番茄叶片受到机械损伤处理(FD)后,叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及叶片和根系苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)和β-1,3-葡聚糖酶基因(PR2)的转录水平均显著高于只进行机械损伤的处理(D)、只接种摩西管柄囊霉的处理(F),以及既未接种菌根菌也未进行机械损伤的健康番茄植株(CK).虽然D和 F处理也可诱导部分酶活性及基因转录水平升高,但FD处理诱导的防御反应更迅速和强烈.表明丛枝菌根真菌侵染可以警备(prime)番茄对机械损伤做出更快速和强烈的响应.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism