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     

生草对油橄榄根际土壤丛枝菌根真菌多样性的影响

果园生草制可提高丛枝菌根真菌(AMF)侵染果树,而AMF侵染可促进果树营养吸收。为了给油橄榄园筛选菌根侵染率高的草种,探究生草对油橄榄根际土壤AMF多样性的影响,以盆栽油橄榄根系和根际土壤为研究对象,采用盆内移栽油橄榄苗,环形穴播不同牧草(白三叶、红三叶和百喜草)的方式进行了探究。结果表明:从4种间作处理的油橄榄根际土中共分离鉴定出4属19种AMF,其中无梗囊霉属(Acaulospora)和球囊霉属(Glomus)是油橄榄根际土壤AMF的优势属;近明球囊霉(Glomus claroideum)、缩球囊霉(Glomus constrictum)、孔窝无梗囊霉(Acaulospora foveata)、明球囊霉(Glomus clarum)、脆无梗囊霉(Acaulospora delicate)和稀有内养囊霉(Entrophospora infrequens)为油橄榄根际土壤AMF的优势种。不同生草处理油橄榄AMF的种类和优势种上均表现出较大差异,其中间作百喜草和红三叶处理的油橄榄AMF种类最多,生草种类对油橄榄根际土中AMF多样性产生重要影响,间作百喜草处理油橄榄根际AMF的物种多样性高于其他处理。生草促进了油橄榄根际土壤中AMF对油橄榄根的侵染,使AMF孢子密度增加。间作百喜草和白三叶处理的总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量显著高于红三叶和无草处理;间作百喜草、白三叶和红三叶处理的易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)含量均显著高于无草处理。果园生草能增加油橄榄根际土中土壤微生物量,特别是间作百喜草处理对微生物量磷以及间作白三叶和红三叶处理对微生物量氮的影响较为明显;间作百喜草对油橄榄根际AMF的增进效果好于间作白三叶、红三叶和无草种植。可见,生草提高了油橄榄根际土壤AMF多样性,且以间作白喜草效果最为显著。     

丛枝菌根真菌群落结构与多样性研究方法概述及实例比较

开展丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌的群落结构与多样性研究对促进菌物多样性的保护与发掘及生态系统的可持续发展均具有重要意义,而研究方法是实现和推进相关研究的重要基础.本文首先简要回顾AM真菌的研究方法发展历程,介绍基于孢子形态鉴定的形态学方法和以聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)、变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)、454高通量测序为代表的分子生物学方法的检测原理和分析步骤.然后,结合本实验室利用孢子计数与鉴定、定量PCR与PCR-DGGE以及454高通量基因测序等3套检测手段解析长期不同施肥影响土壤AM真菌群落结构和多样性的研究案例,比较分析不同方法所得AM真菌群落结构与多样性的研究结果.综合来看,不同方法既有相互印证和互为补充的效果,又有不尽一致甚至互相矛盾的地方.最后,着重就AM真菌高通量测序技术的升级及与生物标记物方法、同位素标记技术等的联用提出了研究展望.     

金银花根围AM真菌多样性的季节性变化研究

为了探明金银花根围AM真菌季节性变化规律及其影响因素,2011年3月、6月、9月和12月在河北省安国市中药材基地分0-10、10-20和20-30 cm 3个土层采集金银花(Lonicera japonica)根围土壤,应用PCR-DGGE技术研究AM真菌多样性季节变化规律及其与土壤因子相关性。4个季节共分离出15种AM真菌分子种,AM真菌丰富度、香农-威纳指数和均匀度从春季到冬季先降后升,夏季最低。土壤采样深度对AM真菌多样性有显著影响,随土层加深AM真菌多样性指数降低。聚类分析表明,不同季节AM真菌群落组成差异显著,但总体来说冬季和春季群落结构相似,夏季和秋季相似。主成分和相关性分析表明,丰富度和香农-威纳指数与土壤速效P和全N显著正相关,与pH显著负相关,辛普森多样性指数与土壤全N显著正相关,与pH显著负相关,其中全N影响最大,随全N含量升高,AM真菌丰富度、多样性指数先升后降。说明金银花根围AM真菌多样性具有明显的季节性变化规律,这种变化与土壤因子密切相关,这为深入了解AM真菌、宿主植物和土壤环境之间关系,利用菌根生物技术提高金银花产量和品质提供了依据。     

丛枝菌根真菌与蚯蚓对玉米修复砷污染农田土壤的影响

通过持续3 a的田间小区试验,研究了单独或联合接种丛枝菌根(AM)真菌和蚯蚓对玉米修复砷污染土壤效率的影响.结果表明,接种AM真菌和蚯蚓均显著提高玉米根系的AM真菌侵染率(P<0.05),且双接种处理显著高于单接种处理(P<0.05);接种蚯蚓或蚯蚓与AM真菌双接种能显著提高玉米地上部、地下部生物量(P<0.05),并促进土壤中晶态的水合Fe、Al氧化物态砷含量升高;AM真菌与蚯蚓双接种处理土壤磷酸酶活性显著高于对照(P<0.05);与对照相比,接种AM真菌和蚯蚓均显著降低土壤砷含量(P<0.05),且蚯蚓与AM真菌双接种处理土壤砷含量显著低于单独接种AM真菌或蚯蚓处理(P<0.05).可见,接种AM真菌和蚯蚓可以明显提高玉米对砷污染土壤的修复效率.     

云南会泽废弃铅锌矿区植物丛枝菌根和深色有隔内生真菌研究

用碱解离、酸性品红染色法对云南省会泽县者海镇废弃铅锌矿区的17科21种植物的丛枝菌根状况进行了调查,结果发现,15种植物形成典型的丛枝菌根,占所调查植物的71%;2种植物不确定是否形成丛枝菌根,占所调查植物的10%;4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4属20种丛枝菌根真菌(AMF),即无梗囊霉属(Acaulospora)4种,球囊霉属(Glomus)14种,巨孢囊霉属(Gigaspo-ra)1种,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)1种;其中,球囊霉属分离频率为77%,是样地的优势属.在AMF中,疣突球囊霉(G.verruculosum)分离频率最高,在20种植物的根际土中都有发现;此外,聚生球囊霉(G.fasciculatum)的相对多度最大,为56%,具有最强的产孢能力.同时,在13种植物的根中发现了深色有隔内生真菌(DSE),占调查植物的62%,其中,10种植物同时被DSE和AMF感染.本调查研究表明,AMF和DSE能普遍存在于Pb、Zn重金属污染土壤中.     

丛枝菌根真菌对羊草凋落物降解作用的研究

丛枝菌根真菌（Abuscular mycorrhizal fungi）能够影响植物生长及养分含量,从而影响凋落物的降解。采用根袋的方法研究了接种两种丛枝真菌Glomus mosseae和Glomus claroideum对羊草（Leymus chinensis）地上部及根系凋落物降解的影响。结果表明,随时间的延长,凋落物的重量逐渐减少,凋落物氮、磷含量均表现出先下降后逐渐升高的趋势。接种对地上部凋落物的养分含量及降解速度未产生显著性影响,但显著降低了根系氮磷含量及降解系数。接种Glomus mosseae和Glomus claroideum羊草根系氮、磷含量均显著低于CK;接种与未接种相比羊草根系k值显著降低;根系C：N未接种处理显著低于接种处理。说明丛枝菌根真菌可能间接影响草原生态系统中有机物质的分解和养分释放。     

丛枝菌根真菌的抑病功能及其应用

土传病害是引发连作障碍的关键因素,严重制约着我国集约化农业(特别是种植业)的可持续发展.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能够提高宿主抗病性、抑制病原物生长及侵染发病,是农业生产上防控土传病害的重要有益资源,探索其抑病机制和应用技术是近年来的研究热点,但一直缺乏比较系统的理论认识.通过梳理相关研究进展发现,AM真菌主要在宿主根系、根际与植株等3个层面发挥抑病作用,其中根系防御主要包括AM真菌与病原物竞争生态位和构建机械防御屏障,根际防御主要包括调节根系分泌物与次生代谢产物及与拮抗菌协同抗病,而植株防御主要包括促进宿主对养分与水分的吸收和诱导宿主产生系统防御体系,因而提出AM真菌的"根系-根际-植株三级防御"理论.在应用技术方面,着重分析通过接种AM真菌或调动土著AM真菌来防控土传病害的技术研究现状,并对应用中存在的问题及其发展前景进行展望,一方面可通过建立AM真菌种质资源库或构建转基因工程菌来解决接种有效期及效果稳定性等问题,另一方面可通过改变施肥模式和调整耕作制度来高效调动土著AM真菌的抑病活性,旨在为利用AM真菌防控土传病害、促进集约化种植业可持续发展提供理论依据.     

丛枝菌根真菌Gigaspora margarita孢子伴生菌群效应分析

丛枝菌根真菌的孢子表面存在与之伴生的微生物类群,其中以细菌为主．本文以不同处理方式的珍珠巨孢囊霉（Gigaspora margarita）孢予与白三叶草（nifolium repens L．）进行共培养试验．试验分为4组：A,孢子绎表面消毒;B,孢子表面消毒后并同接伴生菌;C,孢子未经表面消毒;D,孢子存在于土壤接种物中．以灭菌的蛭石为基质,修改的Hoagland营养液作为补充营养,在相对无杂菌的环境中培养3mo,并取样观察．结果表明,处理A的植株茎叶鲜（干）重显著低于其它处理,根系鲜重无显著差异．菌根侵染率以D处理最高,A与B、C之间存在不显著的差异．产孢数量以A最少,并与B、C之间存在显著性差异．以PCR-DGGE技术分析各处理之间孢子伴生细菌的种群差异．结果显示,A处理与其它处理间存存较大的差异,其它处理间差异较小．分析认为,伴生菌群对G．margarita及其宿主植物的生命活动起着直接或间接的影响．图1表3参26     

广西典型高砷背景地区石漠化土壤中砷形态及相关因子研究

广西的喀斯特地貌分布广泛,部分石漠化地区的土壤砷污染问题比较突出。为深入了解广西重金属高背景地区石漠化土壤中砷的变化特征及其影响因素,采集广西环江县地质背景相似的不同石漠化程度(无石漠化、轻度石漠化、中度石漠化、重度石漠化)的表层土样,分析土壤样品中砷含量及形态,并采用多元线性回归模型分析石漠化土壤中砷形态的主要影响因子。结果表明,随着石漠化程度的加剧,表层土壤中砷含量呈现出逐渐增加的趋势,但是在重度石漠化土壤中砷含量有所下降。石漠化土壤样品中砷含量较高的区域分布在轻度和中度石漠化的中坡和下坡。石漠化土壤中砷形态主要以残渣态为主,其次是可氧化态和可还原态,最低的是水溶态;砷的水溶态、可氧化态、可还原态在土壤中的含量随着石漠化程度的加剧呈现出逐渐减少的趋势。多元回归分析表明阳离子交换量是影响水溶态砷和可氧化态砷的主要因子,p H值是影响弱酸提取态砷和可还原态砷的主要因子,呈极显著正相关(P0.01),总砷含量与残渣态砷呈显著正相关(P0.05)。     

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。     

丛枝菌根化大青杨苗木根际微域环境的研究

对接种AM菌根真菌的大青杨苗木根际微区进行系统研究，发现AM菌根真菌对宿主根际微域环境产生了重要影响：试验中选用的Glomus mosseae、G.intraradices、G.sinuosa、G.versifopme等4种AM菌根真菌都与盆栽大青杨苗木形成了菌根复合体。其中G.mosseae、G.intraradices侵染效果最好，侵染率分别是64．4％、67．4％。受两种菌侵染的苗木的生物量分别是对照处理的2．59、2．13倍。AM菌根对根际土壤微生物种群数量没有产生影响，但使根面、根系上的细菌、放线菌、固氮菌的数量显著增加。AM菌根增加了根际土壤磷酸酶、脲酶、蛋白酶的活性，各种酶活性增加量与苗木菌根侵染率呈显著相关。AM菌根使根际pH值降低，与菌根侵染率呈显著负相关。接种苗木的根际土壤中，可直接被植物吸收利用的N、P元素出现富集现象，与菌根侵染率呈极显著相关。     

丛枝菌根真菌对内蒙古草原大针茅群落的影响

使用真菌抑制剂在内蒙古草原开展原位试验,人为创造菌根受抑制和正常两种环境,通过分析菌根侵染率,测定大针茅群落的物种组成、丰富度和多样性等结构指标,分析丛枝菌根真菌对群落结构和净初级生产力的影响。试验结果表明,两种处理群落的菌根侵染率不同,苯菌灵有效地降低了植株的菌根侵染率。丛枝菌根真菌短期内未能对植物群落的物种丰富度、多样性产生影响,未能改变植物群落的结构和净初级生产力。但丛枝菌根真菌的存在,会对植物群落内不同植物种的地上部生物量实现再分配,降低了优势种垄断资源的能力,使群落内物种的生物量和营养元素含量趋于均匀,有利于保护关键种,有利于植被的恢复与重建。因此,研究结论为内蒙古退化草原生态系统的恢复和重建提供了重要的理论依据和参考价值。     

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。     

土壤重金属污染对丛枝菌根真菌产孢量的影响

以沈阳附近重金属矿区自然和农田土壤为研究对象，对土壤重金属含量、植物类型、AMF种群及孢子密度进行了调查，并对污染的农田、荒地土壤进行了比较．结果表明：调查污染区土壤中球囊霉属为优势类群，无梗囊霉属为少见类群，盾巨孢囊霉属为偶见类群，无梗囊霉属和盾巨孢囊霉属对重金属污染特别是铜污染较为敏感；丛枝菌根真菌重金属污染土壤中分布广泛．在综合污染指数达到28．03的严重污染土壤中仍能生存，其孢子密度在不同污染程度的土壤中变异很大，轻、中度污染土壤中较高，随重金属污染程度的增加而锐减；矿区重金属污染土壤中土壤污染程度、土壤pH值、土壤利用情况及宿主植物都影响AMF产孢．图4表4参32     

玉米接种丛枝菌根真菌后对土壤铅污染的耐受效应

重金属污染条件下植物的农艺性状及生理生化指标均会受到不同程度的影响。丛枝菌根因其独有的性质,在植物应对非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为研究玉米与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)共生后对土壤铅的耐受效应,采用盆栽方法种植玉米,用外源施加Pb(NO₃)₂老化15 d后的土壤模拟农田铅污染环境,探讨不同铅含量(0、170、570、970 mg·kg^-1)下接种不同AMF[摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)Fm;幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum,Ce)、地表球囊霉(Glomus versiforme,Gv)]和不接种AMF(NM)对玉米生长的影响,分析了接种AMF后玉米农艺性状、抗氧化能力及铅含量的变化。结果表明：铅污染下玉米菌根侵染率相比无铅污染处理高15.0%～36.0%;接菌玉米的株高增加11.8%～26.8%,叶绿素含量提高3.9%～7.5%,鲜重增加50%;玉米茎叶铅含量显著降低,根系铅含量显著增加,铅的转移...     

丛枝菌根真菌与重金属的相互作用对玉米根际微生物数量和磷酸酶活性的影响

以玉米为供试植物 ,研究了砂培条件下不同丛枝菌根真菌 (Acaulosporalaevis,Glomuscaledonium ,Glomusmanihotis)与不同浓度重金属 (铜和镉 )的相互作用对菌根侵染率、孢子数、根际微生物数量和磷酸酶活性的影响 .在不同浓度的铜和镉中 ,G .caledonium的侵染率均最高 ,且随重金属浓度的增加而变化较小 ,而它的孢子数在这 3种接种处理中最低 .低量的铜 (0 .0 5mg/kg)可显著地减少不接种、接种A .laevis和G .manihotis的细菌数量 ,却能显著地增加接种处理的真菌数量 .当溶液中铜的浓度大于 0 .2mg/kg时 ,接种处理的真菌数量小于不接种处理的真菌数量 .铜或镉的浓度不同时放线菌数量均有接种远大于不接种 ,其中接种之间放线菌数量相差不大 ,且随重金属浓度增大而变化较小 .无论是不同浓度的铜还是不同浓度的镉的接种处理常有利于增加磷酸酶活性 .重金属浓度低时 ,细菌和真菌数量、磷酸酶活性变化较大 ,高浓度时变化较小 .图 7参 15     

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(AMF)对铯胁迫宿根高粱生长及根际土壤酶的影响

通过盆栽试验研究了接种透光球囊霉(Glomus diaphanum)、摩西球囊霉(Glomus mosseae)、地表球囊霉(Glomus versiforme)及幼套球囊霉(Glomus etunicatum)等4种丛枝菌根真菌(AMF)对铯污染下宿根高粱生长及根际土壤酶活性的影响.结果表明,与未接种对照相比,接种AMF处理均显著增加了宿根高粱的株高和根长,同时增强了过氧化氢酶、蔗糖酶活性及根系活力(P0.05),且以接种G.etunicatum增强效果最好,上述酶活性和根系活力分别相当于对照的1.11、2.25和4.04倍,而接种Glomus diaphanum最显著增强了酸性磷酸酶活性,使其提高了24.53 mg·g-1·d-1·FW(P0.05),宿根高粱对铯的耐性指数均高于对照,说明AMF在一定程度上能缓解铯污染胁迫对根际土壤酶的抑制作用,进而减轻核素铯对植物的毒害;接种AMF处理显著抑制了脲酶活性,表明脲酶可作为反应土壤核素铯污染的一个有效指标.同时也表明AMF有效地增强了宿根高粱对核素铯的耐性能力.