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。     

不同林龄杉木人工林菌根侵染特征研究

丛枝菌根真菌是一种通过土壤侵染植物根系,与寄主植物互利共生的重要有益真菌。探究不同林龄杉木林中菌根侵染状况与土壤养分的变化规律,有利于深入认识丛枝菌根真菌—杉木相互作用的养分调控因素,从而为改善杉木人工林土壤肥力、促进杉木林可持续经营提供依据。分别选取10a、25a、45a杉木纯林,分析了不同林分菌根侵染率与孢子密度及部分土壤养分因子(全磷、速效磷、全钾、速效钾)的关系。结果表明:(1)菌根侵染率与孢子密度均呈现出随林龄增大而增大的趋势,pH随林龄增大而减少的趋势;(2)根际土中磷的含量总体偏低,而且受到土壤酸化流失和丛枝菌根真菌积累的双重影响呈现出先减少后增加的趋势;(3)虽然有效钾含量随林龄变化趋势不显著,但丛枝菌根真菌能促进土壤钾的积累。因此,丛枝菌根真菌能有效调控根际土的养分动力学特征,减缓土壤酸化造成的养分流失。     

黄土高原紫穗槐丛枝菌根真菌与土壤因子和球囊霉素空间分布的关系

在黄土高原的陕西省甘泉、绥德、米脂、榆林4县(市)选取4个样地,研究紫穗槐不同深度土层丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)侵染率、孢子密度、球囊霉素和土壤因子之间的关系。结果表明:(1)AMF侵染率平均值绥德样地最大(100%),米脂样地最小(75.02%);孢子密度平均值米脂样地最大(5.91个/g),榆林样地最小(1.57个/g);4个样地孢子密度最大值均在0～10cm土层,且随土层加深而降低;AMF侵染率与孢子密度在各样地间差异显著,同一样地侵染率与孢子密度变化规律不一致。(2)榆林样地的有机碳、铵态氮、速效磷、脲酶和碱性磷酸酶活性平均值显著高于其他3个样地;除绥德、米脂样地的蔗糖酶和甘泉样地的碱性磷酸酶外,其他样地的土壤酶活性和球囊霉素含量均随土层加深而降低,且各土层之间差异显著,最大值均在0～10cm土层。(3)AMF侵染率与pH、总球囊霉素含量、易提取球囊霉素含量呈极显著正相关,与有机碳、硝态氮、速效磷含量呈显著正相关;孢子密度与速效磷、蔗糖酶、脲酶活性呈显著正相关,与铵态氮含量呈显著负相关。(4)第1、2主成分的累积方差贡献率达到56.4%,第1主成分主要综合了球囊霉素、AMF侵染率和孢子密度,第2主成分综合了pH和部分土壤因子信息。因此,球囊霉素、AMF侵染率、孢子密度、pH、部分土壤因子对决定土壤生态起主要作用。     

丛枝菌根观察与侵染率测定方法的比较

菌根生长状况观察与侵染率测定是菌根学研究中一项重要的基础性工作。综述了丛枝菌根（AM）染色观察与侵染率测定方法研究概况,并对其进行比较和评价。认为采用醋酸墨水染色观察AM生长状况与采用根段侵染率加权法和放大交叉法测定AM真菌侵染率是目前较为科学、准确、易行的方法。根据不同需要也可选择其他适宜的方法,如要了解丛枝发育状况,可采用放大交叉法;如要了解泡囊和侵入点数量,可采用直接计数法,从而使其研究结果具有可比性。有必要建立基于分子生物学技术和脂肪酸定量分析技术测定一种或数种AM真菌侵染状况,这将有力推动AM真菌生理、生态功能研究的发展。     

丛枝菌根真菌和施加不同形态氮肥对杉木幼苗养分吸收的影响

为了解丛枝菌根真菌(AMF)和不同形态氮对杉木(Cunninghamia lanceolata)生长和养分吸收的影响,以1 a生杉木幼苗接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和添加不同形态氮(NH₄⁺-N和NO₃^–-N),对其养分元素和生长状况的变化进行研究。结果表明,AMF显著提高了杉木的苗高和生物量,促进了杉木对N、P、K、Ca、Mg、Fe和Na的吸收,AMF对微量元素Fe、Na的促进作用总体上要强于大量元素K、Ca。与NO₃^–-N相比,AMF显著提高了NH₄⁺-N处理杉木的生物量、总C和N、Ca、Mg、Mn含量,而且这种显著性在叶中普遍高于根和茎。接种AMF可以促进杉木幼苗的生长和对养分元素的吸收,且添加NH₄⁺-N处理的促进作用要强于NO₃^–-N。     

保藏条件对丛枝菌根真菌Glomus mosseae侵染的影响

以高粱为宿主植物,接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae,测定了经不同保藏温度(18~20,4,-20,-80℃)处理,在不同保藏时间(3,6,12,18,24,30个月)下丛枝菌根真菌G.mosseae对根系的侵染率。结果表明:丛枝菌根真菌G.mosseae在18~20,4,-20℃温度下保藏12~18个月时,需进行转接,用高粱为宿主植物进行更新复壮培养,以保持菌种活力。     

丛枝菌根真菌侵染Bt玉米及对其生长的影响

以2个不同转化事件的Bt玉米5422Bt1(Bt11)和5422CBCL(Mon810)及其同源常规玉米5422为对象,研究接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)对Bt玉米与常规玉米生长的影响.结果表明:3个品系玉米接菌处理的菌根侵染率明显不同,菌根侵染各参数值总体呈现5422Bt1>5422CBCL>5422趋势;接种处理均促进了玉米的生长,其效应随玉米品系和生育期的不同而呈现差异,喇叭口期5422的地上部干重和总干重显著增加,拔节期5422Bt1的叶片数、茎粗以及喇叭口期的叶片数、茎粗、地上部干重、总干重显著高于对照,5422CBCL拔节期的叶片数和喇叭口期地下部干重增加显著;3个玉米品系菌根真菌依赖性与接菌效应为5422Bt1>5422CBCL>5422,2个Bt玉米品系与Glomus mosseae间的兼容性更好,接种处理对Bt玉米的生长促进作用强于常规玉米.     

丛枝菌根真菌一新种——枣庄球囊霉

在鲁西南煤矿土中分离到球囊属一新种－－枣庄球囊霉。为新种提供了拉丁文简介,中文描述和显微照片,标本保存于阳农学院菌根生物技术实验室。     

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。     

Arbuscular Mycorrhizal Fungal Colonization at Different Succession Stages in Songnen Saline-Alkali Grassland

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi can form symbiosis with 90% of the vascular plants and play important roles in ecosystem. To realize the AM fungal colonization at different succession stages in saline-alkali land and screen AM fungi species with great functions, roots and soil samples were collected from the three succession stages of Songnen saline-alkali grassland. The soil properties and AM fungal colonization were measured, and the fungus distributed extensively in three stages was annotated by sequencing for AML1/AML2 target, subsequently, maize was selected as the host to verify its colonization. The results showed that the soil properties improved with the succession of saline-alkali grassland. The plants’ communities of the three stages could be colonized by AM fungi, and the colonization rate of Leymus chinensis (the third stage) ranged from 66.67% to 100%, Puccinellia tenuiflora (the second stage) ranged from 50% to 80%, while the Suaeda glauca (the first stage) was only 35%–60%. Glomeraceae sp1 was identified as the dominant AM fungi species which occurred frequently in the succession of saline-alkali land with the isolation frequency, relative abundance, and importance value of 100%, 18.1%, and 59.1%, respectively. The colonization rate of Glomeraceae sp1 in maize ranged from 80% to 87% and similar mycorrhizal characteristics were detected in the roots of P. tenuiflora, S. glauca, and L. chinensis, indicating that Glomeraceae sp1 colonized the samples in the field. The correlation matrix indicated that colonization rate, colonization intensity, and vesicle abundance were closely related to soil conditions most, and they were related significantly to all the soil properties except cellulase activity. Besides, redundancy analysis (RDA) showed that soil properties drove the changes of AM fungal colonization and sporulation. These results will provide theoretical support for realizing the relationship between AM fungal colonization and soil conditions, and also for the exploration of AM fungi species with great functions.

     

不同土壤类型下甘蔗根系AM真菌多样性及与土壤因子关系

甘蔗是广西重要的糖料作物,本研究通过建立克隆文库、土壤养分分析和根样染色等方法测定了33个采样点3种土壤类型(赤红壤,红壤,砖红壤)下甘蔗根系AM真菌多样性及其与土壤因子的关系。结果表明,3种土壤类型的甘蔗根系共鉴定出6科6属11种AM真菌,AM真菌各属频度存在明显差异,其中球囊霉属的频度值最高,在33个根系样品中有32个存在该属,为广西甘蔗根系AM真菌的优势属,而类球囊霉属、无梗囊霉属、近明球囊霉属、多样孢囊霉属和盾巨孢囊霉属5个属为稀有属。3种土壤类型的甘蔗根系均发现有球囊霉属和盾巨孢囊霉属;近明球囊霉属、无梗囊霉属和类球囊霉属仅在赤红壤的甘蔗根系中出现;而多样孢囊霉属仅在在赤红壤和砖红壤的甘蔗根系中出现。土壤的pH与AM菌根侵染率呈显著正相关,而有机质、总N、有效P、交换性Mg2+与AM菌根侵染率均呈负相关。本研究表明,自然条件下甘蔗根系具有相对丰富的AM真菌类群,这些AM真菌可能在甘蔗生长过程中发挥着重要的生态功能。     

9种蕨类植物丛枝菌根真菌侵染的结构观察

蕨类植物普遍能与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)形成稳定的共生关系,并显著增强其获取养分和抵抗环境胁迫的能力,为了明晰AMF在不同蕨类植物体内的侵染特征,该研究对广东封开黑石顶自然保护区内的蕨类植物进行野外调查取样,并利用光镜和透射电镜对蕨类植物—AMF共生体的显微和亚显微结构进行观察分析,以明确不同蕨类植物与AMF的共生特征,从而进一步保护和开发利用华南地区蕨类植物资源。结果表明:(1)研究区的AMF对不同蕨类植物的侵染形式均以菌丝为主,而丛枝侵染率最低;不同蕨类植物之间的AMF总侵染率存在显著差异,其中团叶鳞始蕨(56.03%)均显著高于其他物种(P<0.05)。(2)显微观察显示,菌丝是AMF定殖于各种蕨类植物根系中最常见的形式,在9种蕨类植物根皮层细胞中均有发现,但不存在于中柱细胞。(3)观察发现,AMF菌丝主要由2~3层厚薄不一的薄壁细胞组成,多呈椭圆形和扁平形状。(4)AMF菌丝及泡囊中包含许多小液泡和脂质类物质,这可能是菌根结构储存能量的重要方式。研究认为,陆地生态系统中AMF对蕨类植物普遍具有侵染的能力,但其在不同蕨类植物根系中的赋存形式具有显著差异,这可能归因于植物自身生理特征以及生境条件的相互作用。     

Growth and Arbuscular Mycorrhizal Fungal Colonization of Two Prairie Grasses Grown in Soil from Restorations of Three Ages

I compared growth and arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) colonization of two prairie grasses (Wild rye [Elymus canadensis] and Little bluestem [Schizachyrium scoparium]), an early‐ and a late‐dominating species in prairie restorations, respectively, grown in soil from restored prairies of differing age, soil characteristics, and site history. There were no consistent patterns between restoration age and soil inorganic nutrients or organic matter. The oldest restoration site had higher soil mycorrhizal inoculum potential (MIP) than 2‐ and 12‐year‐old restorations. However, MIP did not translate into actual colonization for two species grown in soils from the three restorations, nor did MIP relate to phosphorus availability. There were significant differences in root mass and colonization among Wild rye plants but not among Little bluestem plants grown in soils from the three restorations. Wild rye grown in 2‐year‐old restoration soil had significantly higher AMF colonization than when it was grown in soils from the 12‐ and 17‐year‐old restorations. Wild rye grown in 2‐year‐old restoration soil also had higher colonization than Little bluestem grown in 2‐ and 12‐year‐old restoration soils. Little bluestem had no significant correlations between shoot biomass, root biomass or colonization, and concentrations of soil P, total N, or N:P. However, for Wild rye, total soil N was positively correlated with root mass and negatively correlated with colonization, suggesting that in this species, mycorrhizae may affect N availability. Collectively, these results suggest that soil properties unrelated to restoration age were important in determining differences in growth and AMF colonization of two species of prairie grasses.     

丛枝菌根真菌对羊草生物量和氮磷吸收及土壤碳的影响

采用大田试验的方法在内蒙古锡林格勒草原进行牧草接种试验,通过灭菌和未灭菌两种土壤研究接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和Glomus claroidium对内蒙古典型草原优势种羊草生长的影响.结果显示,接种丛枝菌根真菌对羊草的地上部干重未产生显著影响,但向未灭菌土壤中接种能显著增加羊草根系量,同时接种G.mosseae显著增加了地上部的N、P含量及吸收量,有效地改善了植株N、P营养,提高了牧草品质;2种菌对根系的营养吸收影响不同,接种G.mosseae在灭菌土壤和未灭菌土壤中均能显著增加根系的N、P吸收量,而接种G.claroidium仅在土壤未灭菌状态下增加根系N、P吸收量;接种对土壤中的菌丝密度未产生显著影响,但接种后土壤中微生物量碳有增加的趋势,短期内难以观察到接种对土壤有机碳的影响.研究表明,丛枝菌根真菌能够提高牧草对N、P吸收,促进牧草的生长,改善牧草品质,增强牧草根际微生物量碳.     

土壤铅和锌对植物根际丛枝菌根真菌分布的影响

从秦岭凤县铅锌污染区4种植物根际共鉴定出球囊霉属(Glomus)丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal ungi,AMF)12种,其中缩球囊霉(G.constrictum)是该区域的优势种;缩球囊霉、副冠球囊霉(G.coronatum)、苏格兰球囊霉(G.caledonium)和聚丛球囊霉(G.aggregatum)对铅锌污染具有较强的耐性,而地球囊霉(G.geospo-rum)、台湾球囊霉(G.formosanum)、地表球囊霉(G.versiforme)和两型球囊霉(G.dimorphicum)对铅锌污染的耐性较弱.相关分析表明,土壤Pb、Zn、速效P浓度和pH较低时,对AMF丰度有一定的促进作用,当Pb、Zn、速效P浓度和pH较高时,对AMF丰度为抑制作用,AMF丰度与高浓度Pb呈极显著负相关,与高浓度速效P呈显著负相关.通径分析表明,Pb是影响秦岭重金属污染区AMF丰度的主要因素,其直接和间接作用都较大,而pH、速效P和Zn主要通过Pb的间接作用来影响AMF丰度.     

广州地区7种菊科入侵植物丛枝菌根侵染和根际土壤孢子密度的生境差异性分析

为了解广州地区7种菊科(Compositae)入侵植物与丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的互作共生关系,调查了这7种菊科入侵植物在4种生境中的AMF侵染和根际土壤孢子密度,并分析土壤因子对AMF的影响。结果表明,7种入侵植物根内均受到AMF侵染,根际土壤中均检测到AMF孢子;AMF侵染在宿主间差异显著,生境间的差异不显著;孢子密度在生境和宿主间的差异均显著,人工绿地、农田果园的AMF孢子密度均显著高于森林周边和滨海地带。相关性分析表明,农田果园生境的根际土壤孢子密度与土壤有机质含量呈显著负相关关系;森林周边生境的AMF总侵染率与土壤全氮呈极显著正相关关系;人工绿地的AMF总侵染率与土壤速效氮含量呈显著负相关关系;滨海地带的AMF总侵染率与土壤有效磷含量呈显著负相关关系。这些对理解菊科植物入侵机理具有非常重要的作用。