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。     

菌根真菌对土壤呼吸的影响

土壤是陆地生态系统的重要组成部分,是地球最大的碳库之一。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径之一,其微小的变化将导致大气CO2浓度的较大波动。菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物(90%)的根系和生境中。菌根共有7种类型,其中,在自然界中以丛枝菌根和外生菌根为主。众多研究表明,菌根对土壤呼吸有着至关重要的影响,是预测土壤CO2释放速率必须考虑,但却是难以估算的因素。文章总结了有关菌根(包括丛枝菌根和外生菌根)对土壤呼吸影响的研究进展,对目前所得到的研究结果进行了分析,表明菌根真菌侵染植物根系形成菌根后,能提高土壤呼吸的速率,其可能的途径有3条:(1)增强了根系的呼吸,(2)菌根真菌自身呼吸的组分,(3)根外菌丝促进了非根际区土体的呼吸。但是,菌根侵染对根系呼吸敏感性(Q10)影响的研究,大多数则表现为不显著。同时,菌根对土壤呼吸的影响受到各种因素的制约。通过对不同温度下菌根真菌呼吸速率的分析,表明菌根真菌对温度的升高具有适应性。从目前已发表的报道来看,目前关于菌根对土壤呼吸影响的研究还非常少,但可喜的是,近年来,越来越多的研究已经意识到了菌根在土壤呼吸中的重要作用。准确评估菌根在土壤呼吸中的贡献,将有助于预测未来在气候变化下,土壤CO2的排放量。     

季风常绿阔叶林演替系列菌根资源及其与群落多样性的关系

随着森林生态系统的正向演替,植物物种多样性、群落结构、生产力以及土壤条件均会发生显著的变化,这些变化对菌根类型和多样性会产生不同程度的影响。为了探讨群落结构和功能的变化对菌根资源可能产生的影响,选择季风常绿阔叶林及其演替系列上的代表性森林生态系统为对象,对菌根化根系、菌根类型和菌根真菌孢子密度进行调查,并结合已有的群落信息和土壤养分状况,分析在森林演替过程中菌根资源的变化情况和可能的影响因素。结果表明:季风常绿阔叶林各演替阶段的森林生态系统中菌根化比例接近70%,但不同演替阶段森林的优势菌根类型存在明显的差异。处于演替初期的马尾松(Pinus massoniana)林以丛枝菌根为主,占菌根总数的78%;演替中期的针阔叶混交林中的外生菌根占有绝对优势,占75%,是丛枝菌根的3倍;演替顶级的季风常绿阔叶林中的外生菌根和丛枝菌根的比例相当。马尾松林的菌根真菌孢子密度最高,每20 g风干土壤中的孢子数量高达2 925个,是针阔叶混交林的2.5倍,季风常绿阔叶林的2倍。演替系列上的森林生态系统的菌根类型的差异与植物物种多样性和群落结构,尤其是林下的灌木、草本层密度存在一定的相关性,同时也受土壤养分状况的影响。马尾松林具有较丰富的草本植物和较高的草本层密度,并且该森林的土壤相对贫瘠,这些条件都有利于丛枝菌根真菌侵染草本植物的根系形成丛枝菌根并产生大量孢子。针阔叶混交林中外生菌根的优势主要受该森林中外生菌根植物在群落组成上的绝对优势影响。季风常绿阔叶林的物种丰富,群落结构复杂,因此该森林呈现了两种类型菌根优势相当的现象。该文的结果表明,随着季风常绿阔叶林演替的进行,菌根资源在类型上会出现较大的分异,而这种变化受植物物种数量、群落结构的影响,与土壤养分状况存在一定的关系,并且不同演替阶段森林生态系统影响菌根组成的因素存在差异。     

丛枝菌根真菌接种对兔眼蓝莓在华南地区生长的影响

在盆栽条件下,利用根际接种丛枝菌根真菌（地表球囊霉Glomus versiforme和摩西球囊霉Glomus mosseae）的方法对兔眼蓝莓（Vaccinium ashei）在华南地区生长的影响进行了研究。结果表明：与未接种对照相比,接种的2个真菌均可不同程度地侵染兔眼蓝莓根系,增加根系总长、根表面积、植株地上部分鲜质量、新枝长度、主枝数和主枝长度等,促进兔眼蓝莓生长。地表球囊霉接种侵染率高,对兔眼蓝莓生长促进效果更好。接种AMF还能提高根际土壤w（P2O5）。接种丛枝菌根真菌有利于在华南地区引种栽培兔眼蓝莓。     

林木外生菌根真菌彩色豆马勃巢式PCR检测

为探讨林木外生菌根真菌的分子检测方法,利用真菌通用引物ITS1-F/ITS4-B扩增了外生菌根真菌彩色豆马勃的核糖体DNA内转录间隔区并进行了序列测定.通过序列比较,设计了一对彩色豆马勃特异性引物PtF/PtR.利用该对特异性引物与ITS1-F/ITS4-B组合进行巢式PCR,能从供试的彩色豆马勃10个菌株中特异性地扩增出1条347 bp的条带,而供试的其他6个参比菌株未出现扩增产物.经分析,该巢式PCR检测技术的灵敏度可达到10 fg的DNA,是常规PCR检测的1 000倍.利用该技术从马尾松苗木菌根中检测到目的外生菌根真菌.这表明采用本研究设计的特异性引物,利用巢式PCR技术可以灵敏、准确地从林木外生菌根中检测出彩色豆马勃.     

螯合剂和AM菌根对玉米吸收重金属及重金属化学形态的影响

通过温室根箱盆栽试验研究4种螯合剂EDTA、EDDS、AES和IDSA与AM菌根单一或联合对植物吸收重金属的影响,并通过改进的BCR三步法分析了玉米Zea mays L.菌根根际重金属的化学形态变化。AES和IDSA处理显著提高了玉米地上部重金属的吸收,对Cd、Cu的作用最为显著,Cd质量分数是对照的6.2倍和6.3倍,Cu质量分数是对照的21.8倍和7.7倍。AM＆amp;EDDS处理Cd的质量分数是EDDS处理的6.4倍,较单一AM处理增加了120.7%;AM＆amp;AES处理的Pb质量分数较之AES处理增加了71.5%,AM＆amp;IDSA较之IDSA处理亦增加了32.0%。AM＆amp;AES、AM＆amp;IDSA处理较之单一AM处理,Zn质量分数增加了134.1%和21.8%,Cu质量分数前者是后者的8.4倍和3.3倍,Pb质量分数前者是后者的11.9倍和8.7倍。添加螯合剂处理较之对照亦显著提高了玉米根部重金属的质量分数（P＆lt;0.05）,其中EDTA处理Pb质量分数是对照的5.0倍,AES和IDSA处理Cu质量分数增加了229.1%和131.0%。AM与螯合剂联合处理后,玉米根部Cd质量分数较之单一螯合剂处理降低,与地上部呈相反趋势;AM＆amp;EDDS处理较之EDDS处理,Zn质量分数增加了48.6%,AM＆amp;AES与AES处理对比亦增加了24.6%;AM＆amp;EDTA、AM＆amp;EDDS和AM＆amp;AES较之AM处理玉米根部Zn质量分数分别增加了70.0%、90.9%和51.3%,Cu质量分数前者是后者的2.6倍、1.8倍、4.0倍, Pb质量分数前者是后者的4.5倍、4.2倍和2.8倍。AM处理下根际土壤Zn、Cu、Pb结合态相对含量明显高于非根际。结果表明,新型螯合剂AES和IDSA对玉米地上部和根部重金属的吸收积累有较明显的促进作用;螯合剂和AM菌根联合提高了单一接种AM菌根或者添加螯合剂时玉米对重金属的吸收积累量,强化了植物提取的效果;AM菌根改变了根际土壤中重金属的形态,菌根的存在使得重金属的形态由松结合态向紧结合态转移,降低了重金属的生物有效性及过量重金属对宿主植物的毒害。     

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。     

接种AM真菌对压实土壤柠条叶片生理与光合特性的影响

以矿区常用复垦植物——柠条作为供试物种,采用室内实验模拟矿区压实土壤,研究接种AM真菌与土壤压实对柠条叶片生理生化和光合特性的影响。结果表明:土壤压实导致柠条叶片SOD、POD、CAT活性下降、脯氨酸、可溶性糖与可溶性蛋白含量降低,叶片相对电导率、丙二醛含量显著升高。接种AM真菌有助改善压实土壤中柠条叶片生理特性,增强光合作用。与单纯压实处理相比,接种AM真菌使压实处理柠条抗氧化酶SOD、POD、CAT活性分别提高1.34,1.65,1.51倍;可溶性糖、可溶性蛋白含量分别升高33.90%,5.30%,脯氨酸含量降低53.20%;叶片相对电导率、丙二醛含量显著降低15.58%、19.98%;激素调节物质IAA、CTK、GA激素分泌分别增加18.39%、45.19%、14.40%,ABA降低34.33%;叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率有明显升高。表明接种AM真菌能够提高柠条抗氧化酶活性、调节渗透物质和激素分泌,降低细胞膜脂过氧化水平,维持细胞结构稳定,促进柠条光合作用增强,提高柠条的生产力。在土壤压实严重的矿区,可以通过接种AM真菌提高柠条抗压实胁迫的能力,以提高压实土壤矿区植被恢复质量。     

大气对流层臭氧浓度升高下AM真菌对小麦生长的影响

利用中国唯一的开放式空气组分增高(free-air component enrichment,FACE)稻麦轮作试验平台,研究大气对流层O3浓度升高条件下接种外源AM真菌对小麦生长及土壤微生物生物量的影响.结果发现,O3浓度升高处理小麦苗期AM真菌侵染率有升高趋势,而从孕穗期起逐渐显示出对小麦生长的不利影响,收获时植株地上部生物量、株产与千粒重均显著下降(p0.05),分别降低22%、29%和9%,土壤微生物生物量N也下降了37%,但籽粒全N含量从2.2%显著提高到2.6%(p0.05).O3浓度升高条件下接种外源AM菌剂对小麦根系AM真菌侵染具有促进作用,孕穗期AM真菌侵染率与植株地上部生物量均显著高于不接种对照(p0.05),收获时植株受灾程度降低了50%,土壤微生物生物量N也显著升高(p0.05),虽然小麦产量没有提高,但籽粒全N含量下降到与当前O3浓度处理没有显著差异的水平上.结果表明,O3胁迫下小麦通过提高苗期AM真菌侵染来增强其抗胁迫能力,接种外源AM真菌可以促进小麦营养生长,并可通过改善根系分泌物等来提高土壤微生物生物量.