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。     

不同程度铅锌污染区丛枝菌根真菌和深色有隔内生真菌侵染特征

对陕西凤县铅硐山铅锌矿区4个不同程度铅锌污染样地植物根系的丛枝菌根真菌(AMF)和深色有隔内生真菌(DSE)进行了资源和分布调查。结果表明:(1)无铅锌污染的矿山上调查的15种植物中除黄连木没有检测到AMF侵染、栓皮栎和酸模不能被DSE侵染外,其他植物均能与AMF和DSE共生,但平均侵染率较低,仅分别为32.3%和25.9%;铅锌轻度污染的尾矿荒地和铅中度污染、锌重度污染的尾矿坝植物根系内AMF和DSE侵染率明显提高,AMF的平均侵染率分别为53.3%和68.3%,DSE的平均侵染率分别为38.6%和54.2%;铅锌重度污染的废弃冶炼厂样地植物AMF侵染率明显下降,平均只有17.6%,而DSE的侵染没有受重金属污染的抑制,仍达到60.3%。(2)4个样地植物根际土壤中AMF孢子分布不均匀,每克土的孢子密度在0.08～6.84个,平均为1.5个。对4个样地均有分布的狼牙刺、博落回、山蒿和秦岭风毛菊的AMF、DSE侵染状况调查发现,轻度和中度的铅锌污染能促进AMF与宿主共生关系的建立,而重度污染则显著抑制AMF侵染;AMF孢子密度没有呈现一定的规律性,且与AMF侵染率之间没有显著相关性;DSE侵染率与土壤锌含量存在显著正相关关系(r=0.505,P<0.05),而与土壤铅含量没有显著相关性。可见,AMF和DSE能够广泛存在于铅硐山铅锌矿区,尤其是DSE表现出较强的耐受性和适应性。     

海南霸王岭热带雨林常见植物丛枝菌根真菌调查

对海南霸王岭热带雨林的12科16种常见植物的丛枝菌根状况进行了调查,用碱解离-酸性品红染色法进行了真菌鉴定。结果表明,13种植物形成典型的丛枝菌根,占所调查植物的81%;3种植物没有形成丛枝菌根,占所调查植物的19%。用湿筛沉淀法从这些植物根际土壤中共分离鉴定出了3属11种丛枝菌根真菌(AMF),即无梗囊霉属(Acaulos-pora)3种,球囊霉属(Glomus)7种,巨孢囊霉属(Gigaspora)1种;其中,球囊霉属是样地的优势属。在AMF中,孔窝无梗囊霉(A.foveata)分离频率最高,在14种植物的根际土中都有发现;此外,大果球囊霉(G.macrocarpum)的相对多度最大,为59%,具有最强的产孢能力。同时,在11种植物的根中发现了深色有隔内生真菌(DSE),占调查植物的69%;其中,11种植物同时被DSE和AMF感染。     

保护地黄瓜根内和土壤中丛枝菌根真菌和深色有隔内生真菌多样性研究（英文）

对于野生植物根内定殖的丛枝菌根真菌(AMF)和暗隔内生真菌(DSE)多样性及其生态功能现已进行了众多的调查研究。然而,对于同时定殖于栽培作物同一根系的这两种真菌的物种多样性和功能了解甚少。本研究旨在采用传统的形态学方法和PCR‐DGGE技术探究保护地栽培的黄瓜Cucumis sativus Linn.根内AMF和DSE的物种多样性。PCR‐DGGE结果显示共有7种AMF,包括Funneliformis mosseae,Glomus fasciculatum,Glomus indicum,Scutellospora dipurpurescens,Gigaspora margarita以及2个未培养的Archaeospora;而以黄瓜植株根段作为接种物加富培养后,依据其所产生的孢子形态特征进行分类鉴定,则只分离获得3种,即F.mosseae,G.indicum和Gi.Margarita;同时,采用常规分离纯化的方法从黄瓜根内分离得到DSE 6个菌株,其中1株经分子生物学鉴定为Phoma leveillei。从保护地根区土壤中分离AMF孢子并通过形态学分类鉴定,获得了9属20种。研究结果表明,Glomus是保护地栽培黄瓜根系内的优势属,针对数量,相对于传统形态鉴定技术,分子技术可以检测到根内更多的AMF。     

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。     

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。     

西北旱区甘草深色有隔内生真菌物种多样性及空间分布

为探明西北旱区甘草Glycyrrhiza uralensis根系深色有隔内生真菌（dark septate endophytes,DSE）生态分布和定殖状况,于2018年7月分别从甘肃安西、民勤和宁夏沙坡头地区采集甘草不同灌丛范围0-10cm和20-30cm土壤和根系样品,系统研究不同样地甘草灌丛内外DSE生态分布及其与土壤因子的相关性。结果表明,不同样地甘草均能被DSE高度侵染,形成典型深色有隔菌丝和微菌核结构。不同样地DSE定殖率差异显著,安西DSE总定殖率（43.34%）显著低于民勤（90%）和沙坡头（88.34%）样地。相关性分析表明,DSE定殖率主要与土壤速效磷、有机碳和碱性磷酸酶显著相关。共分离鉴定11属13种DSE,即Acrocalymma vagum、Alternaria longissima、Alternaria chlamydospora、Alternaria chlamydosporigena、Paraphoma chrysanthemicola、Darksidea alpha、Niesslia aemula、Tricharina ochroleuca、Acremonium nepalense、Fusarium solani、Preussia sp.、Leptosphaeria oraemaris和Ulocladium sp.。其中Acrocalymma vagum是甘草根系DSE优势菌种,为民勤和沙坡头共有种,而安西样地DSE物种多样性最高,共7种。主成分分析表明,安西DSE物种组成在0-10cm和20-30cm不同灌丛范围存在显著差异;单因素方差分析显示,安西和沙坡头DSE菌丝定殖率在距主干0-10cm显著高于20-30cm,说明荒漠环境灌丛覆盖对DSE真菌群落存在显著影响。方差分解结果表明,DSE定殖受样地空间分布、灌丛覆盖和土壤因子共同影响（74.91%）,而DSE种类组成更多依赖于样地异质性（84.46%）和土壤养分（87.82%）的作用。研究不同荒漠环境DSE定殖和群落组成差异,有助于充分理解DSE在旱区植物生长和植被恢复中的功能和意义。     

镉对一株深色有隔内生真菌生长、矿质营养与草酸分泌的影响

【背景】深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)广泛定殖于镉(Cd)污染生境的植物根系,具有增强植物镉耐性的重要生态功能,但人们关于DSE对镉胁迫的生理响应的了解有限。【目的】研究一株DSE嗜鱼外瓶霉(Exophiala pisciphila)对镉胁迫的矿质营养与低分子量有机酸分泌的响应。【方法】采用液体培养法,研究不同浓度(0、25、50、100、200、400 mg/L)镉胁迫对DSE菌丝生长、矿质元素(氮、磷、钾、硫、镁、铁、钙)与镉含量、草酸分泌的影响。【结果】随着镉胁迫浓度增加,菌丝生物量显著下降,降幅为22.8%−90.6%,菌丝的氮、钾和铁含量分别减少26.0%−52.8%、53.8%−92.9%和12.8%−34.3%,而磷、镁和钙含量分别增加15.4%−111.4%、20.4%−31.4%和35.1%−62.5%,硫含量在100 mg/L镉胁迫时增加25.1%。镉胁迫还导致培养液pH值下降,草酸浓度及单位菌丝草酸分泌量显著增加。相关分析发现,菌丝镉含量与硫呈显著负相关(P<0.05),与菌丝钾含量呈极显著负相关(P<0.01),与草酸分泌量呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】镉胁迫显著抑制DSE的生长,改变矿质元素的吸收,促进草酸分泌。     

深色有隔内生真菌对镉胁迫下芦竹生长、光合和矿质营养的影响

土壤镉污染已成为全球问题,菌根-植物共生体能够有效修复镉污染土壤.为了解芦竹接种深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)后的耐镉机制,采用盆栽法,研究了镉胁迫下接种DSE对芦竹生长、光合作用和矿质营养的影响.结果表明:与对照相比,接种后显著增加芦竹的株高(12.97％～20.08％)、分...     

入侵植物五爪金龙根系深色有隔内生真菌的侵染特征

深色有隔内生真菌（DSE）广泛侵染华南地区外来入侵植物五爪金龙。显微观察发现五爪金龙根系具有大量的泡囊,其最显著的特征是大量脂质的富集和被分解成小脂质体,并通过透明或深色菌丝转移,说明了五爪金龙和DSE之间进行碳转移。富含脂质的泡囊可产生透明菌丝和自我复制,说明泡囊具有繁殖功能。富含脂质的泡囊和透明菌丝等非典型结构没有可分辨的或具透明的细胞壁,是活跃的真菌结构。透明菌丝和富含脂质的泡囊主要定殖在生理活性强的根组织中。深色有隔菌丝和微菌核是DSE的典型结构,主要定殖在相对不活跃的根组织中。DSE定殖于五爪金龙根的维管柱、皮层、表皮细胞和表面,同时延伸到土壤,在宿主植物和土壤之间形成连续的系统的真菌网络。根据DSE的多态性质、庞大的真菌网络和脂质的富集及其分布,探讨了DSE和入侵植物五爪金龙潜在的互惠共生关系。     

接种AMF和DSE对蛋白桑提质增产效应的影响

【目的】探究丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)对蛋白桑(Morus alba)产量及品质的影响。【方法】采用盆栽试验,以丛枝菌根真菌和深色有隔内生真菌为微生物处理菌剂,通过设置单接种DSE、单接种AMF和联合接种DSE+AMF 3种不同微生物组合研究对蛋白桑生长、产量和品质等影响,探索微生物菌剂对生态饲料作物蛋白桑的经济潜力。【结果】与未接菌处理(CK)相比,3种接菌处理均能显著促进蛋白桑地上部生长,提高地上部生物量,增加幅度为156.4%‒196.6%;接菌微生物提高了蛋白桑的光合速率,增加了植物叶片氮、磷、钾的累积,提高蛋白桑的产量。接种微生物会使蛋白桑叶粗蛋白含量提升,降低饲料纤维营养价值,从而综合改善蛋白桑品质。微生物处理能够显著增加蛋白桑的叶茎比,提升了蛋白桑叶片的比例,优化生长结构,不同微生物处理对蛋白桑叶片各饲用品质指标的影响较其相应茎部更为明显,可以根据桑叶和茎秆的蛋白含量进行合理搭配获得饲料不同品级,从整体水平上提升蛋白桑地上部植株的饲用品质。接种微生物均对蛋白桑饲用品质等级得到极大提升,显著降低了酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量,降低幅度分别为18.4%‒34.6%和41.0%‒45.4%;接菌处理各蛋白桑的相对饲用价值范围在220.0‒241.5,显著提高0.8‒1.0倍,且维生素C含量、含糖量和生物碱含量等均有增加。【结论】采用主成分分析方法,按照对蛋白桑产量和品质的综合影响大小的贡献排序,依次为:AMF+DSE>DSE>AMF>CK,DSE可作为采煤沉陷区生物修复中经济作物蛋白桑的优选微生物菌剂,能促进蛋白桑的产量并提升品质。     

Red list plants: colonization by arbuscular mycorrhizal fungi and dark septate endophytes

Since information concerning the mycorrhization of endangered plants is of major importance for their potential re-establishment, we determined the mycorrhizal status of Serratula tinctoria (Asteraceae), Betonica officinalis (Lamiaceae), Drosera intermedia (Droseraceae) and Lycopodiella inundata (Lycopodiaceae), occurring at one of two wetland sites (fen meadow and peat bog), which differed in soil pH and available P levels. Root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and dark septate endophytes (DSE) was quantified. Colonization by AMF appeared to be more frequent in the fen meadow than in the peat bog, and depended on the host plant. Roots of S. tinctoria and B. officinalis were well colonized by AMF in the fen meadow (35–55% root length) and both arbuscules and vesicles were observed to occur in spring as well as in autumn. In the peat bog, L. inundata showed a low level of root colonization in spring, when vesicles were found frequently but no arbuscules. In roots of D. intermedia from the peat bog, arbuscules and vesicles were observed, but AMF colonization was lower than in L. inundata. In contrast, the amount of AMF spores extracted from soil at the peat bog site was higher than from the fen meadow soil. Spore numbers did not differ between spring and autumn in the fen meadow, but they were higher in spring than in autumn in the peat bog. Acaulospora laevis or A. colossica and Glomus etunicatum were identified amongst the AMF spores extracted from soil at the two sites. S. tinctoria and B. officinalis roots were also regularly colonized by DSE (18–40% root length), while L. inundata was only rarely colonized and D. intermedia did not seem to be colonized by DSE at all.     

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。     

Wetland dicots and monocots differ in colonization by arbuscular mycorrhizal fungi and dark septate endophytes

As an initial step towards evaluating whether mycorrhizas influence composition and diversity in calcareous fen plant communities, we surveyed root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and dark septate endophytic fungi (DSE) in 67 plant species in three different fens in central New York State (USA). We found colonization by AMF and DSE in most plant species at all three sites, with the type and extent of colonization differing between monocots and dicots. On average, AMF colonization was higher in dicots (58±3%, mean±SE) than in monocots (13±4%) but DSE colonization followed the opposite trend (24±3% in monocots and 9±1% in dicots). In sedges and cattails, two monocot families that are often abundant in fens and other wetlands, AMF colonization was usually very low (<10%) in five species and completely absent in seven others. However, DSE colonization in these species was frequently observed. Responses of wetland plants to AMF and DSE are poorly understood, but in the fen communities surveyed, dicots appear to be in a better position to respond to AMF than many of these more abundant monocots (e.g., sedges and cattails). In contrast, these monocots may be more likely to respond to DSE. Future work directed towards understanding the response of these wetland plants to AMF and DSE should provide insight into the roles these fungal symbionts play in influencing diversity in fen plant communities.     

Seasonal and temporal dynamics of arbuscular mycorrhizal and dark septate endophytic fungi in a tallgrass prairie ecosystem are minimally affected by nitrogen enrichment

Root colonization by arbuscular mycorrhizae (AM) and dark septate endophytic (DSE) fungi in nitrogen amended and unamended mixed tallgrass prairie communities were analyzed monthly over two growing seasons. Roots were stained with Trypan blue and Sudan IV and fungal structures quantified using the modified magnified intersections method. Root length colonized (RLC) by DSE exceeded AM colonization during early part of the growing season. Fungal colonization varied among the years and was greater in 2003 than in 2002. Seasonal variation among the months within a growing season was observed in 2002 but not in 2003 for both AM and DSE. AM fungi were most abundant during the peak growing season of dominant C₄ vegetation while DSE were most abundant during the early part of the growing season. Hyperparasitism of AM hyphal coils by melanized septate fungi was frequently observed and increased with AM coil frequency. Although nitrogen amendment had altered the plant community composition, it had no impact on the colonization by AM or DSE fungi.     

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。     

Seasonality of arbuscular mycorrhizal symbiosis and dark septate endophytes in a grassland site in southwest China

Arbuscular mycorrhizal and dark septate endophytic fungal colonization in a grassland in Kunming, southwest China, was investigated monthly over one year. All plant roots surveyed were co-colonized by arbuscular mycorrhizal and dark septate endophytic fungi in this grassland. Both arbuscular mycorrhizal and dark septate endophytic fungal colonization fluctuated significantly throughout the year, and their seasonal patterns were different in each plant species. The relationships between environmental (climatic and edaphic) factors and fungal colonization were also studied. Correlation analysis demonstrated that arbuscular mycorrhizal colonization was significantly correlative with environmental factors (rainfall, sunlight hours, soil P, etc.), but dark septate endophytic fungal colonization was only correlative with relative humidity and sunlight hours.