菌根真菌对有机氮吸收利用的研究进展

综述了菌根真菌对有机氮的吸收利用在植物生理学、分子水平及实验装置方面国内外近年来取得的一些研究成果.菌根真菌吸收有机氮后能向宿主植物转运,其中丛枝菌根真菌吸收氨基氮后在根外菌丝中合成载体———精氨酸(Arg),它既能在根外菌丝(ERM)和根内菌丝(IRM)间双向运转,又能在根内菌丝中经尿素循环分解成NH4+,作为氮源整合入根内菌丝中的其他氨基酸或通过NH4+-转运蛋白转运给宿主植物.已经从菌根真菌中克隆出或检测到表达一些与氮代谢相关的基因.与研究需求相适应的实验装置也在不断发展.     

丛枝菌根真菌对氮素的吸收作用和机制

丛枝菌根真菌可以与绝大多数陆生植物共生,它可以吸收铵态氮、硝态氮、一些氨基酸和一些复杂的有机氮素,吸收的氮素在根外菌丝中转化成精氨酸,并以这种形式运输到根内菌丝,在根内菌丝和根细胞界面,精氨酸再进一步转化为NH4^＋后转移到宿主植物体,参与植物氮素代谢,而转移的氮量及对宿主植物氮营养的贡献与宿主植物、真菌以及基质养分和水分条件有关．     

非根际土壤中丛枝菌根网和碳酸钙互作对香樟幼苗氮磷养分的影响

为考察非根际土壤中丛枝菌根网(后简称菌根网)和碳酸钙互作对香樟(Cinnamomum camphora)幼苗氮磷养分的影响，模拟构建了植物根际和非根际隔室装置，采用尼龙网隔离实现根际与非根际隔室菌根网互联，在根际隔室中种植香樟幼苗并接种丛枝菌根真菌，在非根际隔室施加或未施加外源碳酸钙，培养期结束后测定植物生物量和氮、磷含量。结果显示：菌根网对香樟幼苗植株生物量，氮、磷摄取量及氮磷比有明显影响；施加碳酸钙明对幼苗植株氮含量、氮摄取量及氮磷比有明显的影响；在施加碳酸钙后菌根网明显提升了幼苗植株生物量，氮含量及氮、磷摄取量，叶片氮、磷摄取量和根的氮磷比；在菌根网存在时施加碳酸钙可明显提高植株氮含量、根和叶的氮摄取量以及根的氮磷比；菌根网与碳酸钙的交互作用明显影响了幼苗植株氮含量，氮、磷摄取量和氮磷比，但对幼苗植株生物量无明显影响。研究结果提示非根际喀斯特土壤中互联菌根网和碳酸钙相互作用能够促进植物对氮磷养分的吸收利用。     

丛枝菌根对采煤沉陷区紫穗槐生长及土壤改良的影响

 丛枝菌根技术是目前矿区生态修复的重要手段之一。通过向紫穗槐接种丛枝菌根（AM）,研究接种后2~14 个月间菌根对紫穗槐生长和土壤改良的影响。结果表明,与不接种相比,接种AM 极显著提高植物成活率7.2%~9.7%,株高极显著增加34%~62%、冠幅极显著增加39%~65%;极显著提高菌根侵染率16%~21%,极显著提高菌丝密度50%~70%;菌根侵染率、菌丝密度与土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量显著或极显著正相关;接种AM 能够显著降低土壤pH 值,提高土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量;球囊霉素相关土壤蛋白是土壤有机质的重要组成部分,可以灵敏反映土壤质量的变化。接种AM能够促进采煤沉陷区紫穗槐的生长发育和土壤改良。     

不同比例硝态氮和尿素氮对苦草的生理影响

通过实验室静态模拟试验，研究了富营养状态下（N：4mg／L；P：0．2mg／L）不同比例硝态氮（NO3ˉ-N）和尿素氮（Urea—N）（1：0，2：1，1：1，1：2）对苦草（Vallisneria atans）的生理影响．结果表明，硝态氮和尿素氮比例为1：0，即以硝酸盐为唯一氮源时，苦草的生物量、可溶性总糖含量和硝酸还原酶（Nitrate Reductase，NR）活性明显高于其他处理组和无氮对照组，过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性低于其他处理组和无氮对照组．随着培养液中尿素含量逐渐升高、N0OˉN：Urea—N比例降低，苦草的生物量、NR活性以及POD活性依次降低，苦草脲酶（Urease）活性逐渐升高，但当NO3ˉN：Urea—N为1：2时，苦草Urease活性受到抑制，明显低于其他比例组和无氮对照组．研究表明，添加一定量的硝态氮（硝态氮和尿素氮比例为1：0，NO3ˉ-N浓度为4mg／L）可以促进苦草的生长，但当尿素含量逐渐增加时会对苦草产生一定的胁迫作用，硝态氮（NO3ˉN）和尿素氮（Urea—N）对苦草产生胁迫影响的阈值比为1：1，此时TN为4mg／L，NCh—N和Urea—N均为2mg／L．     

一东不同地区冬种意大利黑麦草根际AM生理生态研究

对广东省不同地区意大利黑麦草根际VA菌根的形成规律和营养环境条件（含水量、pH值、土壤温度、土壤养分等）进行了研究。结果表明,在广东省不同地区意大利黑麦草根系中普遍存在AMF（Arbuscular mycorrhiza fungi）的感染,但AMF对意大利黑麦草的感染不存在地带性特征。除菌丝感染外,还发现有大量的丛枝状结构和泡囊状结构。AM总感染率、菌丝感染率、丛枝感染率以及泡囊感染率都与土壤全P、速效P含量极显著负相关（P〈0．01）。不同地区黑麦草根际土壤中含有的AMF孢子数量存在差异,AMF孢子总数与AM丛枝感染率、AM泡囊感染率极显著正相关（P〈0．01）。AMF孢子总数与土壤含水量、有机质含量、全N含量、水解N含量极显著正相关（P〈0．01）;与全P含量显著负相关（P〈0．05）。土壤理化性状、地域以及环境因子的不同,可能是导致了不同地方AMF数量差异的主要原因。研究结果对水田管理和科学施肥具有指导意义。     

丛枝菌根真菌侵染对高粱生长及光合特性的影响

针对丛枝菌根真菌（AMF）研究中缺少不同AMF对植物生长及光合作用的影响,同时缺少可为生态恢复提供可利用的丛枝菌根真菌资源的问题,采用温室盆栽试验方法,研究接种近明球囊霉菌（Glomus claroideun）、幼套球囊霉菌（Glomus etunicatum）、根内球囊霉菌（Glomus intraradices）和摩西球囊霉菌（Glomus mosseae）对高粱植株生长和光合特性的影响。结果表明,接种不同AMF对高粱生长和光合特性的促进作用具有差异性。幼套球囊霉菌和摩西球囊霉菌显著提高了高粱的株高、叶长和生物量。根内球囊霉菌和摩西球囊霉菌使得高粱的净光合速率分别提高51.01%和54.36%。丛枝菌根真菌提升了高粱的氮素利用效率,其中,接种近明球囊霉菌、幼套球囊霉菌和根内球囊霉菌促使植株铵态氮含量分别提高169.87%、167.42%和141.68%,接种近明球囊霉菌后,高粱硝态氮含量提高58.38%,亚硝态氮含量提高36.28%。     

Ce（NH4）2（NO3）6对玉米种子萌发和幼苗根系活力的影响

用不同浓度Ce（NH4）2（NO3）6对玉米种子浸种,探讨了外源Ce（NH4）2（NO3）6对种子萌发、幼苗根系活力、脯氨酸含量及细胞膜透性的影响.结果表明：用10-20 mg/L Ce（NH4）2（NO3）6浸种24 h,可增强玉米种子在萌发时的α-淀粉酶活性,提高种子活力、萌发率及幼苗根系活力,脯氨酸含量增加,幼苗细胞膜相对透性降低;用50-100 mg/L Ce（NH4）2（NO3）6浸种后,发现种子活力、脯氨酸含量及幼苗根系活力下降,幼苗细胞膜相对透性增加.     

广东不同地区冬种意大利黑麦草根际AM生理生态研究

 对广东省不同地区意大利黑麦草根际VA菌根的形成规律和营养环境条件（含水量、pH值、土壤温度、土壤养分等）进行了研究。结果表明,在广东省不同地区意大利黑麦草根系中普遍存在AMF(Arbuscular mycorrhiza fungi)的感染,但AMF对意大利黑麦草的感染不存在地带性特征。除菌丝感染外,还发现有大量的丛枝状结构和泡囊状结构。AM总感染率、菌丝感染率、丛枝感染率以及泡囊感染率都与土壤全P、速效P含量极显著负相关（p<0.01）。不同地区黑麦草根际土壤中含有的AMF孢子数量存在差异,AMF孢子总数与AM丛枝感染率、AM泡囊感染率极显著正相关（p<0.01）。AMF孢子总数与土壤含水量、有机质含量、全N含量、水解N含量极显著正相关（p<0.01）;与全P含量显著负相关（p<0.05）。土壤理化性状、地域以及环境因子的不同,可能是导致了不同地方AMF数量差异的主要原因。研究结果对水田管理和科学施肥具有指导意义。     

外源一氧化氮调控三角褐指藻响应氮胁迫的作用研究

为探究外源一氧化氮(Nitric Oxide, NO)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)响应氮胁迫的作用,本研究通过添加外源NO供体硝普钠(Sodium Nitroprusside, SNP)及NO清除剂[2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-teramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide, cPTIO],探讨外源NO对氮胁迫条件下的三角褐指藻细胞密度、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、岩藻黄素含量、油脂相对含量等的影响。结果表明,缺氮会抑制三角褐指藻细胞的生长,显著降低叶绿素a (chla)含量与光合效率,降低岩藻黄素含量,增加脂质合成。与氮正常情况下相比,在缺氮条件下添加200μmol/L SNP可在一定程度上缓解缺氮对三角褐指藻生长、叶绿素含量、光合效率与岩藻黄素积累的抑制,并能显著促进油脂的积累。在缺氮条件下添加50μmol/L cPTIO对三角褐指藻的生长、叶绿素含量、光合效率及物质积累影响不大。本研究可为探明外源NO调控三角褐指藻响应氮胁迫的作用机制提供基础数据,也为进一步提高逆境条件下三角褐指藻的生物量...     

Nitrogen transfer in the arbuscular mycorrhizal symbiosis

Most land plants are symbiotic with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which take up mineral nutrients from the soil and exchange them with plants for photosynthetically fixed carbon. This exchange is a significant factor in global nutrient cycles as well as in the ecology, evolution and physiology of plants. Despite its importance as a nutrient, very little is known about how AMF take up nitrogen and transfer it to their host plants. Here we report the results of stable isotope labelling experiments showing that inorganic nitrogen taken up by the fungus outside the roots is incorporated into amino acids, translocated from the extraradical to the intraradical mycelium as arginine, but transferred to the plant without carbon. Consistent with this mechanism, the genes of primary nitrogen assimilation are preferentially expressed in the extraradical tissues, whereas genes associated with arginine breakdown are more highly expressed in the intraradical mycelium. Strong changes in the expression of these genes in response to nitrogen availability and form also support the operation of this novel metabolic pathway in the arbuscular mycorrhizal symbiosis.     

模拟大气氮沉降及短期氮沉降恢复对森林土壤酸化及养分的影响

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加以及短期氮沉降恢复对杉木人工林土壤物理性质、pH值、NH4+-N、NO3--N、交换性钙、镁的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg·hm-2·a-1)、N1(60kg·hm-2·a-1)、N2(120kg·hm-2·a-1)、N3(240kg·hm-2·a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降使土壤容重降低;0-20cm土层pH值出现短期的突增,而20-60cm则随氮沉降量的增大其酸化程度也越大;0-40cm土层中土壤NH4+-N含量从高到低的顺序比较为:N3>N2>N0>N1;40-60cm土层为:N3>N2>N1>N0,;土层中NO3--N含量从高到低的顺序为:N3>N2>N0>N1。氮沉降促进了土壤交换性钙和镁的增加。短期的氮沉降恢复过程中,土壤NH4+-N和NO3—N出现了显著的恢复特征;而土壤容重、pH值、交换性钙、镁也出现了一些恢复现象,但其特征并不显著。     

氮源对杜鹃花菌根真菌氮吸收及硝酸还原酶活性的影响

采用菌丝干重法、半微量凯氏定氮法和磺胺比色法分别测定了HD19、ZT13和D1 3个树粉孢属杜鹃花菌根真菌菌株在铵态氮、硝态氮和有机氮培养基中的生物量、含氮量和硝酸还原酶活性。结果表明:3个菌株在3种氮源培养基中生长良好,而且无机氮培养基中菌株生物量和氮吸收量均显著高于有机氮培养基; 其中菌株HD19在硝态氮培养基中氮吸收量显著高于铵态氮,而菌株ZT13和D1在铵态氮培养基中氮吸收量较高; 菌株在硝态氮培养基中硝酸还原酶活性均较高,说明树粉孢属杜鹃花菌根真菌不仅具有较好的利用硝态氮的能力,还可以吸收利用其他形态的氮源,外源硝态氮可以诱导该类真菌硝酸还原酶活性的提高。     

上流式生物滤池中CANON工艺的恢复启动方法

为研究恢复启动全程自养脱氮（CANON）工艺的方法,在原CANON工艺反应器上流式生物滤池中进行小试试验未对反应器内污泥进行任何处理的条件下,以自配的含NH4＋．N和N02--N的培养基质为入水,采取经由厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应的方式,对停止运行约1年的原CANON工艺进行恢复启动．调整水力停留时间（HRT）和培养基质中NH4＋N、N02--N质量浓度,启动ANAMMOX反应;然后,调整培养基质中N02--N质量浓度和溶解氧（DO）,成功启动了CANON反应器,整个过程共耗时67d．CANON工艺恢复启动完成后,当HRT为4．25h时去除效果较好,此时NH4＋－N的容积负荷为160mg／（L·d）,NH4＋－N的去除率为90％左右,总氮（TN）去除率约为70％,TN去除量与N03－－N生成量的比值介于1：0．13与1：0．32之间．     

供氮形态和水分胁迫对苗期水稻根、冠生长的影响

采用营养液添加聚乙二醇（PEG6000）人为模拟水分胁迫的培养方法，在5种供氮形态（铵硝比为0／100、25／75、50150、75125、100／0）和两种水分条件（非水分胁迫与水分胁迫）下，研究了苗期水稻（Oryza satixz L．）根系形态和地上部生长动态．结果表明：不论是在非水分胁迫还是水分胁迫条件下，不同形态、比例的氮素对水稻株高、叶面积，根长、表面积、直径有显著影响．两种培养条件下，水稻均在NN4^＋-N和NO3^--N混合营养时生长最好．正常水分条件下培养的水稻幼苗在NH4^＋-N／NO3^-N为50150时生长最好，而模拟水分胁迫培养的水稻则以25n5处理生长最好．     

漳江口红树林湿地自然保护区非点源污染研究

以福建省漳江口红树林湿地自然保护区为研究对象,分3次各选取5个水质采样点（编号FZ1、FZ2、FZ3、FZ4、FZ5）进行检测,检测参数包括DO、CODMn、氨氮、硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮、总磷、总氮、磷酸盐、油类,研究保护区不同站位水质及非点源污染状况.结果表明：流经红树林核心区的水中溶解氧DO含量增加;化学需氧量COD含量逐渐减少;无机氮（NH4-N、NO2-N、NO3-N）和PO4-P的含量均超过标准,水体呈富营养化;pH=7.44,低于7.8~8.5的标准,水体呈现酸化;油类尚未对水域造成严重影响,但FZ2的含量已接近最低标准水平.说明该区域非点源污染已经对漳江和红树林保护区水体造成了一定程度的污染.     

氯甲基吡啶与NBPT配比对石灰性土壤氮素转化的影响

为了筛选适宜的脲酶抑制剂与硝化抑制剂组合,本试验通过在室内模拟培养条件下,研究不同浓度的NBPT与Nitrapyrin配比对石灰性土壤氮素转化的影响。结果表明:尿素施入土壤1 d后80%已迅速水解,在5 d后已完全水解。在1-14 d不同浓度的NBPT均可显著抑制尿素水解(P0.05),且10%o NBPT可高效作用14 d,其脲酶抑制率为51%。添加抑制剂延缓了铵态氮的转化过程,各施肥处理土壤NH_4~+-N含量分别在第7、14、21天达到峰值,而各抑制剂处理NO_3~--N含量呈线性缓慢上升趋势。添加抑制剂各处理均降低了土壤氮素损失,相比单施尿素处理分别降低14%、22%、26%、28%(P0.05)。NBPT 5‰+Nitrapyrin可有效抑制尿素水解,减缓氮素转化过程,减少石灰性土壤氮素损失。     

Pb胁迫下接种丛枝菌根真菌对茶树解毒能力的影响

采用盆栽试验研究了接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对铅(Pb)胁迫下茶树解除Pb毒性能力的影响,分别用醋酸墨水染色法、考马斯亮蓝法、电感耦合等离子体(ICP-MS)、紫外分光光度法等方法研究了接种AMF后茶树根系菌丝的侵染率,土壤中球囊霉素(Glomalin-related soil protein,GRSP)含量,茶树根系、叶片、土壤中及GRSP中Pb含量及叶片的抗氧化酶活性.结果表明,接种AMF后,茶树根系菌丝侵染率为60.13%,茶树的生物量、百芽重和显著增加,并极显著地提高土壤中总GRSP含量,由于GRSP对Pb的大量螯合作用,使得土壤中Pb的生物有效性大大降低,加之茶树根系、叶片中对Pb的总吸收量减少,且根系Pb含量增加,因此,叶片中Pb含量显著下降,抗氧化酶活性也相应地下降.