转基因植物对土壤污染相关研究

随着转苏云金芽孢杆菌基因（Bacillus thuringiensis, Bt）作物（后面全用转Bt基因作物代替）的推广应用，有关转Bt基因作物对土壤中微生物的生态风险尚无统一的结论。丛枝菌根(Arbusular Mycorrhiza, AM）真菌在土壤中分布广泛，是监测转Bt基因作物生态风险评估的重要微生物群落。Bt杀虫蛋白的表达及释放，可能会使AM真菌共生过程中一些重要阶段的生态共生效应受到影响。转Bt基因作物对AM真菌的影响可作为转Bt基因作物生态风险评价的重要指标。文章以紫云英为宿主植物，通过盆栽实验，人为添加提取的Bt蛋白，检测Bt蛋白对AM真菌侵染率、酶的活性以及生物量的影响，以探索Bt蛋白对AM真菌侵染性及共生效应的影响，从而为转Bt基因作物的生态风险评估提供参考。     

蒙古沙冬青根围AM和DSE真菌与土壤因子的相关性研究

于2012年6月对银川、沙坡头、民勤3个样地的蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)根围采集5个土层(0~10、10~20、20~30、30~40、40~50cm)的土样和根样,研究了蒙古沙冬青根际AM和DSE真菌空间分布以及土壤因子的生态作用,以阐明沙冬青与土壤真菌的共生关系,为利用共生真菌资源促进沙冬青生长和荒漠植被恢复提供依据。结果表明:(1)沙冬青根系能被AM和DSE真菌高度侵染,共生程度和生态分布具有明显空间异质性。(2)沙坡头样地AM真菌总定殖率最高,民勤DSE定殖率最高,但不同样地菌丝、泡囊、丛枝和定殖强度无显著差异;同一样地不同土层AM真菌总定殖率和DSE定殖率无显著差异。(3)相关性分析表明,AM真菌总定殖率与土壤速效P显著正相关;泡囊定殖率与有机质显著正相关,与速效P极显著正相关;定殖强度与总球囊霉素(TEG)显著正相关,与碱解N和速效K极显著正相关;DSE定殖率与易提取球囊霉素(EEG)极显著正相关,与碱解N显著正相关。(4)通径分析表明,土壤有机质、EEG和速效K是通过直接作用影响AM真菌总定殖率和DSE定殖率。     

荒漠沙蒿根围AM真菌和DSE的空间分布

2009年7月在内蒙古黑城子北、多伦县城东和正蓝旗元上都遗址3个样地分别从0-10 cm、10-20 cm、20-30cm、30-40 cm和40-50 cm 5个土层采集沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根围土壤和根样,系统研究了沙蒿根围AM真菌和DSE(Dark septate endophytes)的空间分布及与土壤因子的相关性。结果表明,沙蒿根系能被AM真菌高度侵染形成典型的I-型(Intermediate type)丛枝菌根,并发育形成泡囊和丛枝结构, 并与DSE形成良好的共生关系,样地生态条件和采样深度对AM真菌分布和活动有显著影响。黑城子样地孢子密度最高,元上都样地泡囊定殖率最高,不同样地间丛枝、菌丝、总定殖率和DSE定殖率无显著差异。孢子密度峰值出现在0-10cm表层土,并随土壤剖面深度增加而降低;泡囊定殖率峰值出现在10-20cm土层;AM真菌其他结构定殖率及DSE定殖率在各土层间差异不显著或变化无规律。孢子密度与AM真菌不同结构定殖率无显著相关性,与各土壤因子极显著正相关。泡囊定殖率与脲酶和碱性磷酸酶极显著负相关,与酸性磷酸酶显著负相关。菌丝定殖率、总定殖率及DSE定殖率与各土壤因子均无显著相关性。土壤碱解N和有机C与脲酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶极显著正相关;土壤速效P与碱性磷酸酶极显著正相关,与脲酶显著正相关。对沙蒿根系AM真菌和DSE真菌分布和定殖规律的研究,可进一步明确AM真菌和DSE的生态功能,为利用菌根生物技术促进荒漠植被恢复和生态重建提供依据。     

毛乌素沙地克隆植物生长对AM真菌多样性和菌根形成的影响

克隆植物的生态功能在沙地植被恢复过程中占据着重要位置。在毛乌素沙地由北向南选择两个典型样地,以根茎克隆植物沙鞭和羊柴为试验材料,连续2a系统地研究了克隆植物生长对AM真菌物种多样性和菌根形成的影响。结果表明:克隆植物生长对AM真菌物种多样性和丛枝菌根形成的影响因植物种类和样地不同而异。沙鞭通过克隆生长侵入灌丛空地后,AM真菌多样性指数在中国科学院植物研究所鄂尔多斯沙地草地生态研究站(简称OSES)和陕西榆林珍稀沙生植物保护基地(简称RSCF)样地均上升;孢子密度、菌丝、丛枝和总定殖率均显著提高;泡囊定殖率也有所增加,在OSES样地达显著水平,在RSCF样地未达显著水平。羊柴通过克隆生长侵入灌丛空地后,AM(Arbuscular mycorrhizal)真菌多样性指数在OSES样地上升,而在RSCF样地下降;孢子密度和丛枝定殖率在OSES和RSCF样地均显著增加,而泡囊定殖率均显著降低;菌丝和总定殖率也降低,在OSES样地未达显著水平,在RSCF样地达显著水平。     

西北荒漠带细枝岩黄耆AM真菌与DSE真菌时空分布研究

为探明细枝岩黄耆Hedysarum scoparium根系丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizae,AM）和深色有隔内生真菌（dark septate endophytes,DSE）定殖特征及其生态地理分布,充分理解菌根共生体在植物生长和植被恢复中的功能,本研究连续3年采集我国西北荒漠带不同样地细枝岩黄耆0-30cm土层土壤样品和根样,不同样地细枝岩黄耆均能被AM和DSE侵染,形成AM典型结构菌丝、泡囊和丛枝,DSE典型结构深色有隔菌丝和微菌核。细枝岩黄耆根系AM真菌定殖高于DSE定殖,但极端干旱条件下DSE定殖优于AM真菌定殖。AM真菌定殖率不同年际间表现为2016年最高,同一年份不同样地,除乌海、沙坡头样地,菌丝定殖率自东向西呈降低趋势。DSE真菌定殖率,在同一样地不同年份：乌海样地2016年定殖率显著高于2015年和2017年,在同一年份不同样地：2015年沙坡头样地DSE菌丝定殖率、总定殖率显著高于其他样地,而2016、2017年鄂尔多斯样地最高。NMDS分析结果显示,AM和DSE真菌定殖不同年际间差异显著。相关性分析表明,AM真菌定殖率与DSE定殖率显著正相关;土壤温度与AM定殖显著负相关;有机碳、速效磷、磷酸酶、湿度与AM定殖显著正相关;DSE菌丝定殖率、定殖强度仅与酸性磷酸酶正相关。本研究比较分析西北荒漠带不同样地AM和DSE定殖与土壤因子的相关性,有助于充分理解菌根共生体在植物生长和植被恢复中的功能和意义。     

菌根真菌是唱响生物共生交响曲的主角——菌根真菌专辑序言

地球上任何生物都不是单独进行生命活动和进化的,即生物之间更多的是依靠密切联合、共生互助、需求互补和共同发展。其中,陆地生态系统中的强大分解者真菌和强大生产者植物关系密切,特别是以菌根真菌(mycorrhizal fungi)为代表的植物共生真菌自始至终与植物共生,这一强-强共生联合在维持生态平衡、保存生态系统可持续生产力与生态系统综合服务功能体系中,其分布之广、作用之多、功能之强和贡献之大,可谓名副其实的生物共生体系中的主导者。近年来,中国在真菌与植物共生研究领域成绩斐然,占据世界重要地位。本期《菌物学报》"菌根真菌专刊"刊登了2篇综述和20篇研究报告。综述分别对丛枝菌根(AM)真菌在煤矿区生态修复应用研究和兰科植物与菌根真菌的营养关系进行了总结和热点论述;研究报告分别对菌物界球囊菌门AM真菌全球公认种的中文学名给予了全面规范正确的描述、对中国部分林区红桦外生菌根真菌多样性、华山松印度块菌菌根中的块菌交配型基因、AM真菌对枳吸收磷和分泌磷酸酶的影响、转Bt基因棉叶片腐熟物抑制AM真菌定殖及菌根对磷的吸收、低pH影响AM真菌丛枝发育和磷的吸收、接种AM真菌与间作对红壤上玉米和大豆种间氮素竞争的影响、AM真菌及其菌种组合对植物根结线虫病害的影响以及接种AM真菌和施加铁可协同降低水稻砷累积等方面进行了研究。本期内容基本体现了中国菌根真菌分类、物种多样性、生理学、生态学、生理生态效应与作用机制研究的最新进展,对当前和今后开展植物共生真菌的研究具有重要的引领作用。     

北方两省农牧交错带沙棘根围AM真菌与球囊霉素空间分布

2009年7月在内蒙古和河北两省农牧交错带沙棘(Hippophae rhamnoides L)集中分布区选取3个典型样地,分别从0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm和40-50cm土层采集沙棘根围土壤样品,研究了沙棘根围AM真菌与球囊霉素空间分布及与土壤因子的相关性。结果表明,沙棘能与AM真菌形成良好的疆南星型(Arum-type)丛枝菌根。AM真菌定殖率和孢子密度与样地生态条件密切相关。大梁底村和多伦东样地AM真菌不同结构定殖率及孢子密度无明显差别,但均显著高于黄柳条村样地,只在大梁底村发现丛枝定殖;孢子密度在3个样地均随土层加深而降低,不同结构定殖率在大梁底村随土层加深而降低,其他2个样地无明显变化规律;AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-30cm浅土层。根围土壤总球囊霉素(TEG)和易提取球囊霉素(EEG)含量在3个样地均随土层加深而降低。相关性分析表明,孢子密度与菌丝定殖率、泡囊定殖率和总定殖率极显著正相关。AM真菌菌丝、泡囊和总定殖率与土壤pH值、有机C、碱解N和速效P含量、脲酶和碱性磷酸酶活性极显著正相关,丛枝定殖率与土壤碱解N含量和脲酶活性显著正相关。多元线性回归方程表明,AM真菌不同定殖结构和土壤因子对TEG和EEG含量贡献不同,对于TEG:菌丝>孢子>泡囊;有机C>速效P>酸性磷酸酶>pH值,对于EEG:泡囊>孢子>菌丝;有机C>速效P。结果建议,AM真菌孢子密度、菌丝定殖程度和土壤球囊霉素含量在一定程度上能综合反应土壤AM真菌群落、有机C动态和养分循环进程,可以作为土壤质量及功能评价的新指标进一步深入研究。     

荒漠沙柳根围AM真菌的空间分布

为探明荒漠植物沙柳(Salix psammophila)根围AM真菌空间分布和土壤因子生态作用,2009年5月在内蒙古黑城子、正蓝旗、元上都3个样地分别从0—10、10—20、20—30、30—40、40—50cm 5个土层采集沙柳根围土壤样品,系统研究了AM真菌空间分布及与土壤因子的相关性。结果表明,沙柳根围AM真菌平均孢子密度为108个?100g-1 土,平均定殖率61.7%;沙柳与AM真菌可形成良好的I型丛枝菌根。不同样地和采样深度对AM真菌孢子密度和定殖率有显著影响,最大孢子密度和最高定殖率均出现在0—10cm土层,并随土层深度增加而下降。黑城子样地孢子密度显著高于其它样地。沙柳根围土壤总球囊霉素(TEG)和易提取球囊霉素(EEG)含量在3个样地均随土层加深而降低,平均值分别为0.24mg?g-1和 0.16mg?g-1,占土壤有机C 23.6%—24.6% 和14.9%—17.3%。相关分析表明,土壤速效P、碱解N与孢子密度显著负相关;土壤有机C与菌丝定殖率显著正相关,与泡囊定殖率显著负相关;土壤磷酸酶与孢子密度和侵染强度极显著正相关;土壤脲酶与孢子密度和定殖率极显著正相关;土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素与土壤有机C极显著正相关。主成分分析表明,土壤有机C、磷酸酶和碱解N是影响荒漠土壤AM真菌分布和活动的主要因子。上述结果对进一步探明宿主植物、菌根和土壤三者之间的内在联系,充分利用AM真菌资源,促进荒漠植被恢复和生态重建具有重要意义。     

丛枝霸王（Zygophyllum dumosum）根际AM真菌生态学研究

AM真菌是一类广泛分布的土壤真菌,与宿主植物形成共生结构后,对于植物生长和植被恢复有多种有益的生理学和生态学作用。1999年11月至2000年10月,通过每月分别从0－10cm和10－20cm土层采集根际土样,对以色列荒漠地区丛枝霸王（Zygophyllum dumosum Boiss）根际AM真菌进行了系统的生态学研究。AM真菌的分布和定殖与季节变化和采样浓度密切相关。菌根真菌的最高定殖率并不伴随有最大的孢子密度,最高的定殖率发生在1999年11月,而最大的孢子密度则出现在2000年9月。10－20cm土层中的菌根真菌定殖率和孢子密度明显高于0－10cm土层。土壤温度与所有菌根结构的定殖率呈正相关,土壤有机质含量与泡囊和丛枝定殖率呈正相关,而土壤总可溶性氮对泡囊和丛枝定殖有显著正效应,对孢子密度有显著负效应。结果建议,孢子密度、泡囊和丛枝定殖程度可作为检测荒漠土壤状况的生态指标。研究应用于我国特别是西部荒漠地区的植被建立和恢复,可望发挥重任作用：（1）AM真菌能与绝大多数高奶系形成共生联合体,促进根系对土壤矿质营养和水分的吸收,提高植物对干旱、高温、盐碱、根部病害等的抗性,提高逆境条件下植物的成活率,深入研究荒漠生态系统中AM真菌动态分布,以及筛选优势AM菌种和人工接种,进行菌根化育苗,为植被建立和恢复提供优质苗木;（2）菌根的丛枝定殖时间短,主要发生在幼根,泡囊定殖时间长,主要发生在老根,而AM真菌的生长发育和繁殖所需的碳水化合物来自植物根系的分泌活动,所以,通过检测不同时期菌根各种结构的定殖程度和孢子的丰富度,可以获得宿主植物根系的生长状况,进而对土壤环境作出科学的评估。     

新疆沙冬青AM和DSE真菌的空间分布

2012年6月从新疆阿图什市选取康苏、膘尔托阔依(阳)、膘尔托阔依(阴)和上阿图什4个样地,采集新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus)根围0—10、10—20、20—30、30—40和40—50cm5个土层土壤样品,研究了新疆沙冬青AM和DSE真菌定殖规律以及土壤因子的生态作用。结果表明,AM和DSE真菌平均总定殖率分别为83.2%和53.22%,说明AM和DSE真菌能与新疆沙冬青根系形成良好共生关系。AM和DSE真菌具有明显空间异质性,AM总定殖率最大值在20—30cm土层,样地间表现为康苏=上阿图什膘尔托阔依(阳)膘尔托阔依(阴);DSE土层间无规律性变化,样地间为膘尔托阔依(阳)膘尔托阔依(阴)康苏上阿图什。相关性分析表明,AM菌丝、泡囊和总定殖率与DSE定殖率极显著负相关,AM定殖强度与DSE菌丝和总定殖率显著负相关,丛枝定殖率与DSE菌丝和总定殖率极显著正相关,说明两者间存在生态位竞争。土壤速效P、总球囊霉素和酸性磷酸酶与AM总定殖率极显著正相关,pH与AM总定殖率显著负相关;脲酶与DSE极显著正相关,pH和碱解N与DSE显著负相关。