互惠共生微生物多样性研究概况

所谓互惠共生微生物(mutualistic symbiotic microbes,MSM)是指能定殖其他生物构建互惠共生体系的微生物,主要包括互惠共生细菌、互惠共生放线菌和互惠共生真菌等。MSM种类繁多、分布广泛、物种多样性丰富,涉及原核生物界和真菌界等。MSM定殖人体、动物、植物、藻类或其他真菌,可构建各自相应的互惠共生体系,进而形成范围更加巨大的共生网络,发挥不可替代的生理生态功能。本文在介绍MSM概念的基础上,重点总结了MSM多样性研究进展,指出了目前研究中尚存在的问题,探讨了今后应该开展的工作,MSM多样性研究成果可望为研发MSM应用技术提供依据和材料。     

网络分析在宿主植物与菌根真菌共生关系研究中的应用

菌根共生体是生物界最广泛的互惠共生体,共生关系多样性是生物多样性的重要组成部分,当前群落尺度菌根共生关系研究才刚刚起步,但发展迅速。网络分析作为生态学研究的重要手段逐渐在菌根共生关系中得以应用,网络分析为群落尺度探究菌根真菌多样性分布规律、共生机制研究提供新观点和途径,对菌根真菌群落结构、生态功能研究具有重要意义。本文总结了网络分析方法在单点式、双点式和多点式菌根共生关系网络研究中的优势和局限性,同时还阐述了零模型选择和构建网络大小对关系网络度量指数的影响,为菌根真菌群落结构、生态功能研究提供新思路,为后续群落尺度菌根共生关系格局研究提供借鉴。     

共生理论视角下创新农业生态经济研究范式

共生理论认为异质共生生物在其生存过程中会表现出相互依存的关系。试图将这一论点移植到农业生态经济研究中,用以处理农业生产中生态效益与经济效益之间矛盾的问题。为此,把农业生态经济视为由生态单元与经济单元组成的异质共生体,分析了该共生体的结构与共生模式,并采用Logistic方程与数值模拟方法,探讨农业生态经济共生体的共生机制,揭示共生单元间的演化规律与成长特征。研究表明:共生模式在农业实践上创新应用的主要目标是将共生体从寄生共生模式向互惠共生模式转型,并提出正向转型的激励策略。共生单元的选择必须具有兼容性,共生单元间有明确的共生界面,促使物质、能量和信息的交流,以增加共生体内自由能。共生关系正向发展要遵循共生演进规律,偏利共生模式是演进到互惠共生模式的必经过程。培育互惠共生适存的共生环境对促进共生体演进至关重要。这些研究成果为农业生态经济研究提供一个新范式,并开创一条研究新思路与方法。     

丛枝菌根共生关系的信号机制研究进展

在植物与微生物的共生体中,最广泛的互惠共生体就是丛枝菌根.真菌在植物根系形成菌根后,菌丝通过根的皮层细胞获取植物提供的碳源,同时将矿物营养和水从土壤转运到皮层细胞,这种共生过程的研究在生物多样性的保护、陆生植物的起源与演化、退化生态系统的修复与重建以及农业、林业和园艺业的应用具有重要的意义.近年来丛枝菌根真菌与植物根系建立共生关系的信号传导途径和作用机制备受关注,也取得了突破性的进展.本文对丛枝菌根真菌与植物根系在共生关系形成、营养交换以及防御方面的分子信号和细胞方面的研究进展进行综述,并对发展前景作以展望.     

苜蓿根瘤菌专一性研究与应用

苜蓿根瘤菌（Rhizobium meliloti或称Sinorhizobium metliloti）专一性及应用研究取得新进展。该菌与豆科植物（苜蓿）建立共生关系而成为独立的“苜蓿根瘤菌互接种族”，一般说表现其严格的寄主专一性，也就是说，该族根瘤菌不侵染其它豆科植物结瘤固氮，对这方面基础研究在国内不多见有关报道；然而对其实际应用研究颇为活跃，它与苜蓿建立共生固氮关系已应用于农业实践，有益于发展饲料业、养殖业；同时有益于农业如改造盐碱地等。据报道，这种共生体有很好耐盐碱、抗干旱能力。     

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.     

丛枝菌根真菌-豆科植物-根瘤菌共生体系的研究进展

丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF）-豆科植物-根瘤菌（Rhizobia）三者形成的共生体。是植物与微生物共生中的一种特殊类型。本文对这种共生体中微生物与植物之间的营养关系;AMF和根瘤菌双接种豆科植物的效应以及影响双接种效应的因素;AMF和根瘤菌在与豆科植物形成共生过程中的分子互作机制等进行了综述。同时对这种共生体还需进一步研究的问题及其在基础研究和实践应用方面的前景进行了讨论。     

丛枝菌根共生建成的信号识别机制

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)共生是自然界中普遍存在的一种互惠共生现象,对促进土壤生态系统物质循环及维持生态系统稳定具有重要的意义。AM共生体的建立需要AM真菌和宿主植物间一系列复杂的信号识别、交换和传导。本文总结近年来相关文献,从AM共生体形成前期及AM共生体形成期两个阶段,分别综述了信号物质的生物合成过程、调控过程及其作用机制,希望有助于进一步认识AM共生体建成过程,同时通过分析当前研究工作的不足及未来研究动向,期望推动相关研究工作。     

蚂蚁与蚁运植物的互惠共生关系

蚁运植物（myrmecochore)即指种子靠蚂蚁携带散布的植物。在长期的协同进化中,蚂蚁与蚁运植物形成了互惠共生关系。由于蚁运植物种子上附生有蚂蚁喜食的油质体,蚂蚁取食油质体后,将种子丢弃在蚁巢附近,从而使植物得以扩散。蚁运植物广布全世界,但主要分布在澳大利亚和南非。蚂蚁主要搬运草本植物和部分灌木植物的种子。对蚂蚁与蚁运植物互惠共生关系的研究表明：蚂蚁的搬运有利于保护和传播植物种子;蚁巢有利于种子萌发,出苗和建群;蚂蚁的搬运是影响某些温带森林群落结构的重要因素之一;蚂蚁与蚁运植物互惠共生对自然群落的恢复有重要作用。     

草履虫中的内共生现象

双小核草履虫细胞质和细胞核内含有9种颗粒状细菌共生体,尾草履虫细胞核内含有3种全孢螺菌共生体,绿草履虫细胞质中含有小球藻共生体.双小核草屐虫中的某些细菌共生体能感染无共生体草履虫,具有感染能力的全孢螺菌和小球藻也能成功地进入到尾草履虫或绿草履虫细胞内,成为相应草履虫的内共生体.并报告了这几种草履虫中发生的互惠共生现象,以及绿草履虫中宿主与共生体间的"生态调节"现象.     

榕树——传粉者共生体系的研究

榕属（Ｆｉｃｕｓ）植物与它的传粉昆虫榕小蜂之间有丰专一性的互惠共生关系,它们是动植物间历史悠久关系最密切的共生伙伴,它们在形态结构,生理功能,生活史同步上构成了榕树－传粉者共生体系并协同进化至今,本文论述了榕属植物和榕小蜂的生物学特征以及二者的相互作用,阐述了榕树－传粉者共生体系的构成,维持及其生物学意义。     

纤毛类原生动物中宿主－共生体系统的研究

目前已经在100多种纤毛虫中观察到细菌、藻类和其他微生物等共生体。对纤毛虫中宿主－共生体系统的研究表明,双小核草履虫中卡巴粒的遗传为细胞质遗传理论提供了例证;含细菌共生体的许多厌氧纤毛虫无线粒体,共生体对宿主代谢有重要作用;尾草履虫－钝状全孢螺菌共生作用中,共生菌感染形式的39kDa、15kDa周质蛋白可分别与IF-3-1、IF-3-2两种单抗反应,其共生体早期感染过程中两种抗原的量发生显著变化,并且共生体生殖形式选择性地合成63kDa蛋白质,该蛋白质可能是与共生作用有联系的关键分子;绿草履虫－小球藻共生系统中,共生藻中存在葡糖胺硬性壁是其与草履虫发生共生关系的基本条件,其中,共生藻参与宿主代谢,与宿主形成相互受益的专一性关系,并且藻类共生体的作用可能影响了宿主草履虫基因组有关结构,改变了其基因表达。作者推测,探索共生体对宿主基因结构及其表达产物的影响可能是对纤毛虫中共生作用研究的主要趋势,这对于深入了解真核细胞中宿主－共生体双方的相互作用、物质交流在分子水平上的调控机理、细胞结构与功能的关系等细胞生命活动规律是有意义的。     

纤毛类原生动物中宿主—共生体系统的研究

目前已经在100多种纤毛虫中观察到细菌、藻类和其他微生物等共生体。对纤毛虫中宿主－共生体系统的研究表明,双小核草履虫中卡巴粒的遗传为细胞质遗传理论提供了例证;含细菌共生体的许多厌氧纤毛虫无线粒体,共生体对宿主代谢有重要作用;尾草履虫－钝状全孢螺菌共生作用中,共生菌感染形式的39kDa、15kDa周质蛋白可分别与IF－3－1、IF－3－2两种单抗反应,其共生体早期感染过程中两种抗原的量发生显著变化,并且共生体生殖形式选择性地合成63kDa蛋白质,该蛋白质可能是与共生作有联系的关键分子;绿草履虫－小球藻共生系统中,共生藻中存在葡糖胺硬性壁是其与草履虫发生共生关系的基本条件,其中,共生藻参与宿主代谢,与宿主形成相互受益的专一性关系,并且藻类共生体的作用可能影响了宿主草履虫基因组有关结构,改变了其基因表达。作者推测,探索共生体对宿主基因结构及其表达产物的影响可能是对纤毛虫中共生作用研究的主要趋势,这对于深入了解真核细胞中宿主－共生体双方的相互作用、物质交流在分子水平上的调控机理、细胞结构与功能的关系等细胞生命活动规律是有意义的。     

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。     

植物根系复合共生体研究进展

植物根系与菌根真菌形成的互惠共生体,即菌根(mycorrhizas)是最常见、最广泛分布的共生体之一。自然条件下,一些植物的根系可同时形成由2种类型菌根构成的混合菌根,或菌根与细菌、菌根与放线菌、菌根与其他种类真菌构建的所谓复合共生体。文中从复合共生体的概念入手,简要介绍混合菌根、菌根与细菌、菌根与放线菌、菌根与其他真菌构建的复合共生体的多样性、形态解剖特征、生长发育及其功能等方面的研究概况,旨在为推进该领域的研究提供依据和借鉴的思路。     

肉足鞭毛类原生动物中宿主－共生体系统的研究

目前已在20多种变形虫和70多种鞭毛虫中发现细菌内共生体。大部分细菌内共生体位于宿主细胞质共生泡中,仅少数鞭毛虫的内共生体位于核质中。变形虫-细菌共生系统形成后,共生体影响宿主细胞基因,对其基因缺陷产生互补作用。灰胞藻类鞭毛虫-蓝绿藻共生体系统的研究表明,叶绿体起源于一种原始的共生蓝细菌。锥体亚目鞭毛虫细胞质内普遍含有双心体,该共生体可能是由来自波豆亚目的锥体类鞭毛虫遗传的。作者推测,继续研究鞭毛虫和原核生物共生关系起源的基本阶段,可阐明原生动物的共生系统起源的基本原则,并为真核细胞起源的理论提供进一步的证据;深入研究变形虫-细菌共生系统,可在遗传精细结构和代谢调节的进化方面为真核细胞内共生起源的理论提供分子水平上的证据。     

肉足鞭毛类原生动物中宿主—共生体系统的研究

目前已在20多种变形虫和70多种鞭毛虫中发现细菌内共生体。大部分细菌内共生体位于宿主细胞质共生泡中,仅少数鞭毛虫的内共生体位于核质中。变形虫-细菌共生系统形成后,共生体影响宿主细胞基因,对其基因缺陷产生互补作用。灰胞藻类鞭毛虫-蓝绿藻共生体系统的研究表明,叶绿体起源于一种原始的共生蓝细菌。锥体亚目鞭毛虫细胞质内普遍含有双心体,该共生体可能是由来自波豆亚目的锥体类鞭毛虫遗传的。作者推测,继续研究鞭毛虫和原校生物共生关系起源的基本阶段,可阐明原生动物的共生系统起源的基本原则,并为真核细胞起源的理论提供进一步的证据;深入研究变形虫-细菌共生系统,可在遗传精细结构和代谢调节的进化方面为真核细胞内共生起源的理论提供分子水平上的证据。     

海鞘与蓝藻的共生关系

互利共生是指两种不同生物之间所形成的紧密互利关系。文章以海鞘与蓝藻共生关系的典型实例为代表,介绍了蓝藻与海鞘共生关系的发现过程;蓝藻在海鞘间世代传递的机制;两者在共生关系中可能存在的生理功能,如蓝藻共生体通过碳固定、参与氮循环和产生代谢物等方式为海鞘提供营养并参与海鞘的防御活动,海鞘可供给共生体生长所需的一部分氮素营养和提供抗紫外线的保护等。对海鞘与蓝藻共生关系的研究将有助于理解生物进化过程,以及为进一步开发利用海洋生物之间的共生关系提供研究基础。     

谈菌根与柑桔栽培

1菌根的作用柑桔是内生菌根果树,细根特别发达,在土壤中一般不生根毛,主要依靠与其共生的真菌进行吸收活动。真菌供给报群所需的矿质营养,并增强抗旱和抗某些病害的能力,植物通过光合作用及一系列复杂的生理生化变化形成各种复杂的有机物,部分向下输送到根部,并供给与其共生的真菌进行生命活动。二者有机结合形成一种特殊的共生体——菌根。有研究表明,菌报共生能在以下几个方面使植物受益：（l）促进营养物质和水分的吸收;（2）增进根的健壮生长和植株长高;（3）增强对干旱、土壤高温、有毒重金属、过酸和过碱以及移栽休克的抗性…     

印度梨形孢-植物共生关系的建立及共生体对重金属胁迫的响应

重金属污染土壤的治理一直是全球热点问题,植物-微生物联合修复技术因其高效、经济和减少二次污染而被广泛关注.印度梨形孢是一种能够与植物共生的真菌,它能够通过与植物建立共生关系的方式来提高宿主植物的生长和耐胁迫能力.本文系统总结了印度梨形孢-植物体共生关系的建立过程,以及重金属胁迫下共生体的生长、光合作用、抗性生理指标、防...