丛枝菌根提高百喜草抗旱性的机制研究

通过盆栽试验研究了水分充足和干旱胁迫下百喜草(Paspalum notatum)对丛枝菌根(AM)真菌Glomus mosseae、G.versiforme及G.mosseae+G.versiforme侵染的生理反应.AM真菌尤其是G.mosseae+G.versiforme接种处理显著减轻了干旱对生长的抑制.干旱胁迫下,接种株地上部P、K、Ca、Mg及根部N、P含量均显著高于未接种株,AM真菌接种处理显著提高了根围土壤酸性磷酸酶与过氧化氢酶活性及总球囊霉素含量.无论干旱胁迫与否,AM真菌接种处理增加了地上部POD活性,降低了地上部MDA含量,而地上部SOD活性并无显著性差异.干旱胁迫下,与未接种株相比,接种株可溶性糖与蛋白含量较高,而脯氨基酸含量却较低.可见,AM真菌尤其是G.mosseae+G.versiforme侵染有利于提高土壤酶活性,改善植株营养、渗透调节能力与抗氧化能力,进而促进了干旱胁迫下植株的生长.     

土壤水分和AM真菌对沙打旺根际土壤理化性质的影响

为阐明AM真菌对优良牧草和固沙植物沙打旺根际土壤理化性质的影响,本研究设置70%,50%和30%等3个土壤相对含水量,比较了不同水分条件下接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)、接种沙打旺根际土著AM真菌(优势菌种为透光球囊霉G.diaphanum,摩西球囊霉和瑞氏无梗囊霉Acaulospora rehmii)和未接种沙打旺根际土壤理化性质的变化.结果表明:土壤易提取球囊霉素、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脲酶活性和植株干质量随土壤含水量降低而显著下降,土著AM真菌定殖率随土壤含水量降低而显著提高.不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了菌根定殖率、土壤易提取球囊霉素、总球囊霉素、蛋白酶和脲酶活性.土壤相对含水量为30%和50%时,接种AM真菌显著增加了土壤有机质、碱解N、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶活性和植株干质量,显著降低了土壤pH值和有效P含量,接种土著AM真菌的土壤总球囊霉素、碱性磷酸酶活性显著高于接种摩西球囊霉的根际土.土壤相对含水量为70%时,接种土著AM真菌显著提高了土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶活性和植株干质量.土壤水分和AM真菌交互作用对植株干质量、菌根定殖率、土壤pH值、养分、易提取球囊霉素、土壤酶有显著影响.研究表明:接种AM真菌能够促进沙打旺植株生长,改善根际土壤理化性质,土著AM真菌菌根效应优于摩西球囊霉.     

丛枝菌根(AM)真菌对大青杨苗木根系的影响

应用丛枝菌根(AM)真菌对大青杨苗木进行人工接种,摩西球囊霉(Glomus mosseae)、根内球囊霉(G.intraradices)、弯丝球囊霉(G.sinuosa)、地表球囊霉(G.versiforme)都与盆栽大青杨苗木形成菌根复合体。菌根化苗木的主根长、地径、侧根数、根生物量均与对照苗木差异显著。苗木生物量的累积与菌根侵染率呈显著正相关(P<0.05),证明大青杨为菌根依赖性树种。G.mosseae和G.intraradices侵染率分别是64.4%和67.4%,侵染效果最好。菌根真菌使苗木根系体积增大、总吸收面积增加,特别是使苗木根系的活跃吸收面积显著增加,其中接种G.mosseae的苗木根系活跃吸收面积比是对照处理的1.64倍。根系中活跃吸收面积比与磷、钾元素含量呈显著正相关。苗木生长的盛期和末期,菌根化苗木根系过氧化物酶活性显著高于对照,而在生长后期却显著低于对照(P<0.05)。由于受菌根真菌的影响,苗木根系多酚氧化酶活性显著高于对照(P<0.05),在苗木生长盛期酶活性最强,不同菌种接种的苗木间差异不显著。     

AM真菌与施N量对白术幼苗化学成分和生物产量的影响

以非灭菌土壤为生长基质,采用盆栽实验,研究了不同施N水平下接种丛枝根菌(AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)对白术幼苗化学成分和生物产量的影响.结果表明,不同施N水平对AM真菌的接种效果有显著影响,接种AM真菌提高了白术根系菌根侵染率、叶片可溶性蛋白和可溶性糖含量及保护酶活性,增加了根系全N含量和植株总干重.土壤施N量为0.15～0.3 g/kg时AM真菌接种效果较好.     

Arbuscular mycorrhizal formation of crucifer leaf mustard induced by flavonoids apigenin and daidzein

Flavonoids from legume root secretion may probably act as signal molecules for expression of Rhizobial “nod” nodulation genes and AM fungal symbiotic gene. Leaf mustard is a non-mycorrhizal plant; it does not contain flavonoids and other signal molecules. AM fungi could not infect the roots of leaf mustard and form a symbiont in nature,when it was treated with flavonoids (apigenin or daidzein).The results of trypan blue staining showed that two kinds of AM fungi (G intraradices and G mosseae) successfully infected the roots of non-mycorrhizal plant leaf mustard. AM fungi grew towards and colonized the roots of leaf mustard,producing young spores and completing the course of life.AM fungi are the only one kind of fungi with ALP activity.The result of ALP staining has also proved that AM fungi infected successfully the roots of leaf mustard. AM fungi (G intraradices and G mosseae) that existed in the roots of non-mycorrhizal plant leaf mustard were probed by nested PCR and special molecular probes. The above-mentioned proof chains have fully proved that flavonoids induced AM fungi (G intraradices and G mosseae) to infect non-mycorrhizal plant and establish symbiotic relationship.     

不同AM真菌对玉米生长的促生效应

在盆栽条件下对玉米接种5种不同AM真菌:地表球囊霉、光壁无梗囊霉、单孢球囊霉、根内球囊霉以及土著AM真菌,研究不同AM真菌对玉米的促生效应.结果显示不同AM真菌均能够成功侵染玉米根系,但对玉米生长的促生作用存在差异,除了单孢球囊霉外的4种AM菌剂均对玉米地上部分的生长产生显著的促进效应.对玉米地下生物量而言,只有土著AM真菌具有显著的促进效应,所有AM真菌菌剂均没有显著增加玉米的根长.从综合效应而言,根内球囊霉促生效应最显著,单孢球囊霉对玉米没有显著的促生效应.结果表明不同AM真菌对同一宿主植物促生效应不同,只有选择合适的AM真菌才能产生最佳的效果.     

内蒙古农牧交错区沙蒿根围AM真菌物种多样性

2009年4月、7月和10月分别在内蒙古农牧交错区元上都、黑城子和大河乡样地采集沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根围土壤样品,利用形态学和微形态学特征分离鉴定沙蒿根围AM真菌种类,研究了AM真菌物种多样性.共分离鉴定出AM真菌3属20种,其中盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种,无梗囊霉属(Acaulospora)4种,球囊霉属(Glomus)14种.3属AM真菌在3个样地均有分布.3个样地共同优势种是黑球囊霉(G.melanosporum)和网状球囊霉(G.reticulatum).AM真菌物种丰度、香浓-威纳指数和均匀度在时间上表现为4月<7月<10月,空间上表现为元上都<黑城子<大河乡.扫描电镜下不同属种孢子表面纹饰特征差异明显,可作为AM真菌分类的参考依据.     

野生油茶根围土壤的AM真菌多样性调查

为探明野生油茶根围土壤AM真菌的种类组成与多样性。对野生油茶根围土壤AM真菌进行分离与形态学鉴定,同时提取土壤DNA,进行高通量测序,通过形态学鉴定出3属6种AM真菌,分别为台湾硬囊霉、悬钩子硬囊霉、黄孢球囊霉、长孢球囊霉、蜜色无梗囊霉和柯氏无梗囊霉;通过高通量测序鉴定出球囊霉属、原囊霉属、近明囊霉属等6属42种AM真菌,其中有36个VT种; VTX00166和球囊霉属分别为野生油茶根围土壤AM真菌的优势种和优势属;与形态学鉴定相比,高通量测序能检测出更多的AM真菌种类。     

喀斯特自然土壤中AM真菌对先锋植物根系的影响

【目的】研究丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)真菌在喀斯特自然土壤条件下对喀斯特先锋草本植物根系的影响。【方法】通过自然土接种AM真菌(N)、灭菌土接种AM真菌(M)及灭菌土壤对照(S)共3种土壤处理，种植喀斯特先锋植物狗尾草(Setaria viridis)、荩草(Arthraxon hispidus)、鬼针草(Bidens pilosa)及狼杷草(Bidens tripartita)，并测定它们的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数及根分枝数。【结果】荩草、鬼针草及狼杷草在N处理及M处理下具有较高的菌根侵染率，狗尾草的菌根侵染率较低。与S处理相比，M处理下AM真菌明显提高了荩草、鬼针草及狼杷草的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数及组织密度，降低了根平均直径、比根长、比根面积及比根体积；与M处理相比，N处理明显降低了荩草、鬼针草及狼杷草的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数及组织密度，提高了比根长、比根面积及比根体积，但对根平均直径无明显影响。【结论】荩草、鬼针草及狼杷草具有较高菌根侵染率，能与AM真菌共生获得更加发达的根系，而自然土壤削弱了AM真菌对荩草、鬼针草及狼杷草根系生长的促进作用。     

几种野生花卉丛枝菌根发育状况的研究

丛枝菌根是自然界中,植物与真菌形成的分布最广泛的一类互惠共生体。作者对山东省的6种重要野生花卉小黄花菜(Hemerocallis minorMill.)、萱草(Hemerocallis fulvaL.)、琥珀千里光(Senecio ambraceusTurcz.)、矮鸢尾(Iris chamaeiris)、甘野菊(Dendranthema lavandulaefolium)、锦鸡儿(Catagana sinicaRehd.)的AM真菌的侵染状况、典型结构的发育状况以及其根际土壤中AM真菌的孢子密度和根际AM真菌的相对多度和频度进行了研究。结果表明,所调查的6种野生花卉都被AM真菌侵染,且可观察到典型结构泡囊,其根际土壤中AM真菌孢子密度也相当丰富。在本次调查中共分离到了5个属的AM真菌,其中无梗囊霉属和球囊霉属真菌是野生花卉根际AM真菌的优势类群。     

摩西球囊霉和施P量对丹参生长和养分含量的影响

为探明AM真菌促进丹参生长效应及其作用机理,以非灭菌土为生长基质,采用盆栽实验,研究了不同施P量与摩西球囊霉（Glomus mosseae）对丹参（Salvia miltiorrhiza Bge.）生长和养分含量的影响.结果表明,接种摩西球囊霉对不同施P水平下丹参生长有显著影响,能够提高丹参根系菌根侵染率,但高施P量...     

三种丛枝菌根真菌对百喜草生长、矿质元素含量及抗旱性的影响

研究了三种丛枝菌根(AM)真菌Glomus Aggregatum(G.a)、G.etunicatum(G.e)和G.intraradices(G.i)对百喜草(Paspalum notatum)生长、矿质元素含量及干旱胁迫下几种生理指标的影响.3种AM真菌处理显著提高了主根长和地上部干重,菌根依赖性依次为G.a>G.i>G.e.G.a和G.e接种株根部P、K、Mg、Cu含量,G.i接种株根部P、Mg、Ca含量及G.e接种株根部Ca含量均显著高于对照;G.a接种株地上部P、K、Mg、Ca和Zn含量与对照无显著性差异,而G.e和G.i处理的地上部P、K、Mg、Ca和Cu含量均显著低于对照.干旱胁迫4d时,G.a和G.e处理的地上部POD活性、G.a处理的地上部脯氨酸含量均显著高于对照.干旱胁迫8 d时,各接种株的SOD和POD活性与对照并无显著性差异,而接种AM真菌显著提高了地上部脯氨酸含量,G.e和G.i处理的MDA含量显著低于对照.三种AM真菌以G.a接种处理一定程度上提高了百喜草的生长及抗旱性,而G.e和G.i的效果相对较弱.     

云南寻甸石漠化土壤易氧化碳对丛枝菌根真菌共生的响应

【目的】运用菌根技术改良石漠化土壤性状,已成为石漠化地区植被与土壤恢复的重要生物学途径。揭示丛枝菌根(AM)真菌与植物共生驱动下石漠化土壤碳库及养分状况的变化,探明石漠化土壤易氧化碳(ROC)对土壤碳库及养分变化的响应过程及机制,为石漠化土壤的微生物修复及提高石漠化治理效率提供参考。【方法】采集云南昆明寻甸石漠化土壤,以尼泊尔桤木(Alnus nepalensis)为寄主植物,分别接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae, FM)、幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum, CE)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices, RI),并设置对照处理(无寄主植物及无AM接种),采用高锰酸钾氧化法测定不同试验处理下土壤ROC含量,探究土壤ROC与碳库组成、养分状况及植物生长之间的相互关系。【结果】不同AM真菌均具有显著的侵染与促生效应,其中RI的侵染率与菌丝侵染密度最大,相较于对照分别提高155%和100%,并显著促进桤木树高(60%)与基径(46%)生长;不同AM真菌均显著提高ROC含量,3菌种对ROC含量的提升率大小顺序为:RI(122%)> CE(78%)> FM(61%)。ROC在土壤总有机碳库中所占比例(52%)远高于微生物生物量碳(3%~6%);3种菌种对土壤养分含量的提升效应表现为:RI > CE > FM。相较于对照,RI 菌种对植物可利用性氮、微生物生物量碳、总有机碳及植物可利用性磷的提升率分别为161%、127%、110%及97%;对ROC变化具有较大贡献的土壤环境因子分别为AM真菌侵染率(96%)、植物可利用性氮(94%)、微生物生物量碳(85%)、总有机碳(78%)及植物可利用性磷(72%)。【结论】AM真菌与尼泊尔桤木共生,显著驱动石漠化土壤碳库与养分含量变化并促进植物生长,进而增加石漠化土壤易氧化碳的积累。研究结果有助于理解石漠化地区植物生长、土壤恢复及活性有机碳沉积的微生物学调控机制。     

根瘤菌诱导紫云英根表面传递细胞的观察

对紫云英无菌苗进行接菌处理，以不接菌为对照。于灭菌无氮培养液中培养1周，在接菌处理的紫云英苗中，取根毛密集、形变明显的根段固定，同时在不接菌对照处理的紫云英苗中，截取相应部位根段固定。两组固定的根段分别进行塑料半薄切片光镜观察和超薄切片透射电镜观察。结果发现：经根瘤菌处理的根段，其根表皮细胞的外切向壁上，发育出大量壁内突结构，甚至在根毛细胞四周也发育出大量的壁内突结构，属典型的传递细胞。经透射电镜观察，这些壁内突结构主要为乳头状和盾状结构。而对照苗的根段内未发现壁内突结构，证明紫云英根表皮传递细胞的形成是由紫云英根瘤菌诱导所致。     

Fungal lipochitooligosaccharide symbiotic signals in arbuscular mycorrhiza

Arbuscular mycorrhiza (AM) is a root endosymbiosis between plants and glomeromycete fungi. It is the most widespread terrestrial plant symbiosis, improving plant uptake of water and mineral nutrients. Yet, despite its crucial role in land ecosystems, molecular mechanisms leading to its formation are just beginning to be unravelled. Recent evidence suggests that AM fungi produce diffusible symbiotic signals. Here we show that Glomus intraradices secretes symbiotic signals that are a mixture of sulphated and non-sulphated simple lipochitooligosaccharides (LCOs), which stimulate formation of AM in plant species of diverse families (Fabaceae, Asteraceae and Umbelliferae). In the legume Medicago truncatula these signals stimulate root growth and branching by the symbiotic DMI signalling pathway. These findings provide a better understanding of the evolution of signalling mechanisms involved in plant root endosymbioses and will greatly facilitate their molecular dissection. They also open the way to using these natural and very active molecules in agriculture.     

氮沉降和接种菌根真菌对灌木铁线莲非结构性碳水化合物及根际土壤酶活性的影响

【目的】通过研究氮沉降和接种菌根真菌处理对植物根际土壤酶活性和非结构性碳水化合物含量的影响,探讨全球氮沉降变化背景下植物根际微生态环境及植物生长的应对策略。【方法】以1年生盆栽灌木铁线莲单一接菌(根内根孢囊霉,编号+R;摩西斗管囊霉,编号+F)、混合接菌(根内根孢囊霉和摩西斗管囊霉体积比1:1的混合菌剂,编号+RF)的菌根苗和非菌根苗(未接菌,编号-M)为研究对象,设置4个氮沉降处理试验,即不施氮[CK,0 g/(m²·a)]、低氮[LN,3 g/(m²·a)]、中氮[MN,6 g/(m²·a)]、高氮[HN,9 g/(m²·a)],测定1年生灌木铁线莲苗木非结构性碳水化合物(NSC)[可溶性糖(SS)、淀粉(ST)],以及根际土壤酶[β-1,4葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰-氨基葡糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)]等指标。基于单因素方差分析、双因素交互作用分析和相关性分析方法,在氮沉降量增加的背景下,研究不同接菌处理对苗木根际土壤碳、氮、磷相关酶活性及苗木各器官内非结构性碳水化合物分配的影响,从而探讨接菌处理下各指标对不同氮沉降水平的响应差异。【结果】①除BG活性外,氮沉降、接种菌根真菌及二者交互作用显著影响灌木铁线莲根际土中氮、磷相关酶活性。HN处理下,接种菌根真菌显著降低苗木根际土壤NAG活性。-M处理下,与磷相关的根际土壤ACP和ALP活性在HN条件下显著增加。+R和+F处理下,ALP均在HN处理达到最大。②氮沉降、接种菌根真菌及二者交互作用显著影响灌木铁线莲苗木非结构性碳水化合物。氮沉降处理下,各接菌处理苗木SS、ST和NSC含量高于未接菌处理苗木的,且在+F处理苗木的SS、ST和NSC含量均达到最大。③在LN、MN和HN处理下,-M处理苗木的各器官NSC含量大小顺序为茎<根<叶,而接菌处理苗木的各部位的大小顺序为根<茎<叶。HN处理下,+F处理苗木根内ST和NSC含量达到最大值,茎和叶内SS和NSC含量均达到最大值。④氮沉降和接种菌根真菌处理下,SS、ST、NSC含量与土壤氮相关的NAG活性显著负相关,而与磷和碳相关的酶显著正相关;其中苗木非结构性碳水化合物与磷相关土壤酶ALP活性的相关性系数最高,与碳相关土壤酶BG活性相关性系数最低。【结论】氮沉降和接种菌根真菌处理对灌木铁线莲苗木根际土壤氮、磷相关酶活性的影响高于对根际土壤碳相关酶活的影响,氮沉降处理显著增强菌根苗根际土壤磷酸酶活性。氮沉降背景下,接菌处理提高了苗木非结构性碳水化合物含量,其中接种摩西斗管囊霉的效果最为显著,且明显增加了高氮环境中苗木对根中非结构性碳的分配。     

毛乌素沙地沙柳根际AM真菌资源和空间分布

2006年10月,从毛乌素沙地4个自然生境下沙柳(Salix psammophila)根际0～10,10～20,20～30,30～40和40～50 cm 5个土层分别采集土壤样品,研究了沙柳根际AM真茵种类和空间分布.结果表明,在分离的4属12种AM真菌中,摩西球囊霉(Glomus mosseae)和缩球囊霉(Glomus constrictum)是优势种.AM真菌分布和定殖与样地生态条件和采样深度密切相关,易误巨孢囊霉(Gigaspora decipiens)只出现在米脂样地,网状球囊霉(Glomus reticulatum)等只出现在东胜样地,双网无梗囊霉(Acaulospora direticulatum)和黄色盾巨孢囊霉(Scutellospora armeniaca)只出现在榆林样地,卷曲球囊霉(Glomus convolutum)只出现在伊金霍洛旗中科院研究站样地.AM真菌孢子密度和总定殖率最大值都出现在东胜样地,孢子密度和菌丝、菌丝套定殖率的最大值都出现在0～20 cm土层.AM真菌孢子密度与土壤温度和速效P呈极显著正相关,泡囊定殖率与土壤温度和速效P呈极显著正相关,与土壤有机质呈显著负相关;丛枝定殖率与速效P呈极显著正相关;总定殖率与速效P呈正相关.可见,沙柳根际AM真菌分布和定殖具有明显的空间并质性,且与土壤速效P等土壤因子关系密切.