植物内生菌与宿主关系研究进展

植物内生菌（endophyte）是指存活于健康植物组织内部,而又不引发宿主植物表现出明显感染症状的微生物类群,主要包括真菌、细菌和放线菌。其在植物体中的分布具有普遍性、多样性的特点。在目前研究过的所有植物中均发现有内生菌,它们可存在于植物的根、茎、叶、花、果实等各个部位。研究发现内生菌除了随植物遗传进行传播外,还可通过多种途径对宿主植物进行侵染,比如可以以内生菌体或孢子形式通过变形、吸器、或渗透等途径侵染植物,也可以通过分解植物表皮细胞壁或通过各种自然开口（包括侧根发生处,气孔,水孔等）或伤口（包括土壤对根的磨损,病虫对植物的损害及收割多年生植物造成的伤口等）等传播途经进入植物。内生菌由于与宿主植物长期共处,进而形成了一种复杂、特殊的关系。它们有的是互利共生关系,而有的是无害或微害寄生关系。两种关系可随多种因素变化而相互转化。本文主要从内生菌在宿主植物中的分布特点、侵染特性及与宿主植物共处方式等方面,对近十年来植物内生菌与宿主关系的研究进展进行综述和展望,以期为植物内生菌资源开发研究提供参考。     

菌根真菌增加植物抗盐碱胁迫的机理

菌根是菌根真菌与高等植物根系形成的一种共生体，能够促进植物在瘠薄土壤中的生长。文章通过综合近20年来国内外在菌根植物抗盐碱研究方面的成就，论述了在高盐胁迫下，菌根对其寄主植物耐盐碱能力的影响；指出菌根植物可能主要通过以下4个方面增加对高浓度盐碱环境的抗性：增加植株对P等矿质营养元素的吸收，改善了盐胁迫引起的营养亏缺；改变植物体内离子平衡，降低其生理毒害；增加植株对水分的吸收和利用能力，缓解了生理性干旱；改变了植物根系形态，促进根系水分吸收能力。在分析菌根真菌增加植物抗盐碱胁迫机理的基础上，还对该问题的研究前景提出了设想，为盐碱地改良提供参考依据。     

VA菌根对喀斯特草本群落植物根际养分影响研究

以贵州花江喀斯特高原生态综合治理试验示范区内草本群落阶段的几种主要植物为材料,对其根际微生态环境进行了研究,包括根际土壤化学性质、土壤酶活性和VA菌根侵染率及AMF孢子密度。结果表明：VA菌根侵染率和根际土壤中AMF孢子密度存在极显著正相关,相关系数达到0.97;不同植物根际土壤的化学指标和土壤酶活性均表现出较强的根际效应,即R/S〉1;VA菌根侵染率与pH值存在显著负相关,与有效磷质量分数存在极显著正相关,与碱性磷酸酶存在显著正相关,说明VA菌根能够促进土壤中难溶态磷往有效磷方向转化;AMF对宿主植物的侵染能够在一定程度上改善根际微生态环境的营养状况。     

微量元素对红豆杉菌根菌生长的影响

微量元素对植物的生长发育有着十分重要的意义。对太行山野生红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)菌根菌菌丝在分别加有硫酸锌、钼酸铵以及硫酸亚铁的PDA培养基中的生长发育状况进行了试验研究。所得数据同PDA对照组进行比较分析后,结果表明:Mo元素对红豆杉菌根菌菌丝的生长发育有很好的促进作用;Fe元素明显地促进红豆杉菌根菌菌丝的生长发育;Zn元素在一定范围内对红豆杉菌根菌菌丝的生长发育有一定的抑制作用。实验结果揭示出红豆杉菌根菌生长发育的一些营养因素。     

丛枝菌根对盐胁迫的响应及其与宿主植物的互作

丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizae Fungi,AMF)作为陆地生态系统的组成部分之一,在促进宿主植物对土壤养分和水分的吸收、提高植物生物量生产、调节种群和群落的结构、维持生态系统的稳定性等方面发挥了重要作用。其中,盐渍化是自然生态系统中广泛存在的一种胁迫生境条件,全球盐渍化土地约占耕地总面积的10%,因而探讨AM菌根在此胁迫生境下对宿主植物生长的影响具有重要意义。从以下几个方面,围绕盐胁迫条件、AM菌根和宿主植物三者之间的关系对当前国际上相关领域的研究进展进行了综述:1)AM真菌对盐胁迫的响应,包括菌根共生体形成、菌根侵染率、AM真菌的分布、菌丝体生长发育、孢子的形成和分布等;2)盐胁迫条件下AM菌根对宿主植物的效应,包括AM菌根促进宿主植物对P、N等元素的吸收、降低植物体内Na 的含量、提高光合作用能力,进而提高植物的生物量和对植物的群落结构产生影响等;3)AM菌根提高宿主植物耐盐性的机理,分别从植物根系形态的改变、水分吸收能力的加强、细胞内营养物质的平衡,以及细胞生理代谢的调节等方面对AM菌根促进植物抗盐性的机理进行了剖析。     

丛枝菌根-植物修复重金属污染土壤研究中的热点

随着菌根研究和植物修复技术的发展,利用丛枝菌根强化重金属污染土壤的植物修复逐渐受到人们的重视。本文系统综述了当前的几个研究热点:(1)菌根植物吸收和转运重金属的分子机制;(2)AM真菌对超富集植物重金属吸收的影响及其机制;(3)AM真菌对转基因植物重金属吸收的影响及其机制;(4)AM真菌与其他土壤生物在植物修复中的复合作用;(5)丛枝菌根与化学螯合剂在植物修复中的复合作用;(6)重金属复合污染土壤的丛枝菌根-植物修复;(7)放射性污染土壤的枝菌根-植物修复;(8)丛枝菌根-植物修复的田间试验研究。在未来的丛枝菌根-植物修复研究中,要筛选优良的宿主植物和与之高效共生的AM真菌,加强相关理论和应用基础研究,并构建高效基因工程菌。     

VA菌根在柑桔上的应用及其前景

由于菌根在农业、林业生产中的重要性,对菌根的研究,尤其是对VA菌根的研究已引起人们广泛的重视.本文对VA菌根的研究及利用现状,尤其是VA菌根与植物营养,VA茵根与植物的抗性生理以及VA菌根、根瘤菌与植物三联体的效应等方面的动态作一综述,并对柑桔菌根今后的研究提出几点建议,其中包括菌根资源的调查、菌根资源圃的建立、柑桔菌根与环境、菌根与柑桔的抗性生理等。     

植物化感作用机理的研究进展

对国内外近年有关植物化感作用机理方面的研究进行了介绍、归纳和总结,提出了今后的研究方向。     

几种可利用多氯联苯和多溴联苯醚植物内生菌的分离及初步鉴定

采用PDA、NA以及高氏一号培养基,分别从毛白杨、绦柳、荻以及二穗短柄草植株内分离、纯化出37株内生菌,其中34株为细菌,3株为放线菌.以分离纯化得到菌株各自对应的营养培养基并添加不同浓度的污染物对获得的37株内生菌进行污染物的耐受筛选,发现24株分别对20 mg·L-1的aroclor1254和BDE209具有一定的耐受性.利用无机盐培养基并添加污染物作为微生物唯一碳源筛选,发现菌株CPY-4和菌株SGL-1可以在只提供4-BDE的无机盐培养基中存活,菌株CPY-4,SGL-1、菌株4、菌株13可以在提供BDE209和aroclor1254的无机盐培养基中存活.形态学观察和16Sr DNA序列同源性分析,初步确定菌株SGL-1为克雷伯氏菌属,菌株CPY-4为地衣芽胞杆菌,菌株4和菌株13为肠杆菌属.     

VA菌根菌剂的生产及其接种潜力的测定

VA菌很是由球囊霉目的结合菌与植物根组织形成的一类共生联合体，在农林业生产中具有巨大的应用前景．众多研究表明，VA菌根真菌是一种亟待开发利用的微生物资源．本文详细介绍了VA菌根真菌的繁殖方法，探讨了VA菌根菌剂的生产途径；文中还讨论了测定菌剂接种潜力的评价方法，重点介绍了最或然数测定法．     

不同磷效率基因型小麦对VAM真菌依赖性的影响因子及机理

以高、中、低效３ 个磷效率基因型小麦为试材,在ｗ（Ｐ２Ｏ５） ＝２０ ｍｇｋｇ 和６０ ｍｇｋｇ 的水平下,接种或不接种两个ＶＡ菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ 和Ｇｌｏｍｕｓｖｅｒｓｉｆｏｒｍｅ,研究了影响小麦菌根依赖性的因子及机理．结果表明,在低磷水平下,小麦菌根依赖性的大小顺序为中效＞ 低效＞ 高效;对Ｇ． ｖｅｒｓｉｆｏｒｍ 的依赖性大于对Ｇ． ｍｏｓｓｅａｅ 的依赖性;而在高磷水平下,接种菌根表现出不同程度的生长抑制作用．相关分析发现,菌根依赖性与根冠比、根长、根毛长度、根毛密度、磷利用效率之间的相关性不显著;在低磷水平下,菌根依赖性与磷效率、根吸收效率之间呈极显著的负相关,与韧皮部蔗糖运输速率之间呈显著或极显著的正相关．认为影响不同磷效率基因型小麦菌根依赖性的主要因子是根的吸收效率;菌根依赖性、磷效率和韧皮部蔗糖运输速率均受根吸收效率影响     

丛枝菌根真菌对柑橘组培苗生长和抗氧化酶的影响

在温室条件下以枳〔Poncirus trifoliata(L.)Raf.〕组培苗为试材,研究了接种Glomus versiforme和G.mosseae对其生长、碳水化合物和抗氧化酶的影响.结果表明,接种G.versiforme的组培苗和接种G.mosseae的组培苗分别在第二级侧根和第一级侧根中观察到最高的菌根侵染率、泡囊数、丛枝数和侵入点.两种丛枝菌根真菌都显著提高了茎粗、叶面积、叶片数、根系体积、地上部干重、地下部干重、叶绿素和类胡萝卜素含量.两种丛枝菌根真菌显著促进了叶片和根系可溶性糖以及总的非结构碳水化合物含量.丛枝菌根真菌也提高了叶片和根系中SOD、POD和CAT活性,但显著抑制了叶片和根系中可溶性蛋白含量.G.versiforme对柑橘组培苗生长和碳水化合物的促进效果较好;G.mosseae对组培苗抗氧化酶的促进效果较好.表4参26     

丛枝菌根真菌砷酸盐还原酶基因RiarsC的克隆和功能分析

丛枝菌根真菌(AMF)在增强植物砷(As)抗性方面发挥着重要作用。已有相关研究表明,接种AMF能提高植物体内三价砷As(III)的比例,AMF可能参与了将五价砷As(V)还原为As(III)的过程从而提高了菌根植物的As抗性,但目前尚缺乏直接分子证据。本文从异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌丝中克隆得到了一个砷酸盐还原酶基因RiarsC并进行序列分析。将该基因转入arsC缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)菌株WC3110(ΔarsC)中,通过As(V)抗性生长曲线和As形态测定,分析了该基因的功能。结果显示,RiarsC属于谷氧还蛋白-谷胱甘肽依赖的砷酸盐还原酶家族;RiarsC基因的表达显著提高了As敏感型E.coli菌株对As(V)的抗性,当培养基中As(V)浓度为100μmol·L-1时表现更加明显。As形态分析表明,表达RiarsC的E.coli菌株能够将培养基中71.03%的As(V)还原为As(III);与表达空载体的菌株相比,还原效率提高了61.98%。本研究证明了AMF的砷解毒还原能力,为进一步开展AMF的砷代谢机制研究提供了一定的分子生物学基础。     

丛枝菌根对土壤-植物系统中重金属迁移转化的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是一类在自然和农业生态系统中广泛存在并能与多数陆生植物形成共生关系的土壤真菌,在重金属污染土壤中对宿主植物的生长及吸收累积重金属具有重要影响,因而对污染土壤的生物修复具有潜在应用价值。以重金属从根际土壤进入植物并在植物体内再分配过程为主线,介绍丛枝菌根在这一过程中对重金属环境行为,特别是根际土壤中重金属赋存形态及植物吸收重金属的影响。最后,对丛枝菌根影响植物重金属耐性机制研究前沿和菌根修复技术的应用前景进行展望。     

菌根真菌在墨兰和建兰根中的感染特征及生理特性

从产于粤北山区的野生建兰报中分离出4株内生真菌,并对这些真菌在兰根上的感染特征及生理学特性进行了研究。结果表明,菌根真菌多数浸染植株根段离很尖3～18cm的根毛区,而根尖和新长出的根则很少被感染;几乎所有的老根都受过真菌的感染。真菌菌丝从兰报表皮侵入,通过表皮层进入皮层薄壁细胞内部形成菌丝团,而在表皮层并不进入细胞内,也不形成菌丝团。真菌感染极状整后第9天,皮层细胞内的菌丝团开始消解。所分离的菌株能利用大部分简单的有机碳源和氮源,能在营养成分不明确的天然介质中生长良好,但对硝酸盐的利用较差。     

喀斯特生境下AMF侵染对任豆生长的影响

喀斯特地区土壤退化,植被定植更新困难,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)具有增强植物养分吸收能力和抵抗逆境胁迫能力。研究喀斯特生境下植物与AMF共生效果,选择优势菌种促进喀斯特植被恢复,对于提高植物定植成活率具有重要作用。以豆科植物任豆(Zenia insignis)幼苗为试验材料,盆栽条件下,选取喀斯特优势菌种-摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)、根内球囊霉(Rhizophagus intraradices),2种菌根真菌混合菌剂进行接种,培养180 d,研究贫瘠喀斯特土壤生境和养分较高的滇柏林下土壤生境下AMF对任豆生长影响。结果表明:摩西球囊霉、根内球囊霉和混合接种均能侵染任豆根系,幼嫩根系更易侵染,木质化根系侵染率下降。接种摩西球囊霉,贫瘠喀斯特土壤生境下,株高、地径、地上生物量、地下生物量和总生物量分别提高68.92%、56.18%、83.90%、42.20%和67.34%;养分较高的滇柏林下喀斯特土壤生境下,株高、地上生物量、地下生物量和总生物量分别提高48.05%、6.77%、7.92%和8.89%;根内球囊霉处理接种效应低于摩西球囊霉和混合接种处理,对生物量增长为负效应,混合接种处理接种效应介于单接种之间,摩西球囊霉接种效果优于根内球囊霉和混合接种。摩西球囊霉在贫瘠喀斯特土壤生境下发挥的促生效应优于养分较高的喀斯特土壤,可作为喀斯特侵蚀区植被恢复菌根真菌干扰途径的优势菌种,混合接种作为接种剂具有单接种兼容效应。     

接种丛枝菌根真菌(Glomus mosseae)对旱稻吸收砷及土壤砷形态变化的影响

采用接种和不接种菌根真菌(Glomus mosseae)两种模式,研究了菌根真菌对旱稻中砷积累的影响。结果表明接种菌根真菌能够明显提高旱稻地上部磷的含量(对照0.84g·kg-1,接种2.23g·kg-1)和地下部(对照0.76g·kg-1,接种1.04g·kg-1)对磷的吸收;降低地上部(对照2.40mg·kg-1,接种0.69mg·kg-1)和地下部(对照8.90mg·kg-1,接种4.87mg·kg-1)中砷的积累;提高磷从地下部向地上部的转运能力,从而有效抑制了砷从地下部到地上部的传输。进一步研究发现,菌根真菌还可以降低土壤溶液中AsIII和总砷含量,即菌根真菌能够降低水稻可获得的砷含量,从而减少砷对人体健康的威胁。     

高寒草原菌根围细菌数量对丛枝菌根真菌物种多样性的影响

基于丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizas fungi,AMF)孢子形态学鉴定,研究了藏北高寒草原主要建群植物菌根围细菌数量对AMF物种多样性的影响.结果表明:1)细菌数量1.02×106～2.96×106、3.01×106～6.06×106个/g范围内,Glomus、Acaulospora均为优势属,Scutellospora则均为最常见属;AMF孢子密度、分离频度、相对多度、重要值和种的丰度(SN、SR)均呈Glomus>Acaulospora>Scutellospora属的趋势.2)细菌数量较低时(<3.0×106个/g),AMF各属孢子密度、种的丰度(SR)相对较高,Shannon-Weiner指数、物种均匀度指数亦较高,分别达1.774和0.127.3)不同细菌数量条件下,孢子密度随细菌数量的增加而均呈微弱下降,菌根侵染率、侵染强度、丛枝丰度则均呈不同程度的提高.细菌数量>3.0×106个/g时,菌根侵染率、侵染强度和丛枝丰度随细菌数量增加而提高的趋势尤为明显.4)不同细菌数量条件下,AMF种的构成呈共有种、共有优势种较多(Glomus属均占绝对比重),特有种、稀有种较少,以及不同优势种孢子密度、相对多度和重要值差异均较悬殊的分布特征.图6表3参25     

沙田柚根围AM真菌的生境适宜性和季节变化性

以山地长寿沙田柚成年果树为对象,研究不同生境和季节对丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌侵染以及根围土壤中AM真菌孢子密度的影响.试验结果表明,不同生境下,菌根侵染率和AM真菌孢子密度都是以梯田最高,坡地次之,洼地最低;在坡地和洼地生境下,生草区均高于清耕区.两块试验地AM真菌的菌丝侵染率均为夏季最高(16.8%±1.9%和16.0%±1.8%),秋季次之,冬季最低;丛枝和泡囊的形成也是夏/秋季较高,春/冬季较低;而根围土壤中AM真菌孢子密度则是秋季最高[(159±19)个/100 g和(167±17)个/100 g],夏季次之,冬季最低.总之,对于长寿沙田柚成年果树,AM真菌的菌根侵染率在夏季梯田最高,根围土壤中的AM真菌孢子密度在秋季梯田最高;在坡地和洼地生境中,生草处理均可显著提高菌根侵染率和AM真菌孢子密度.图4参27