丛枝菌根应用研究进展
丛枝菌根(AM)真菌对植物营养代谢的影响研究进展
关 。 前 有研 究 显 示 , M 真 菌可 能 引起 植 物 生 长 的短 期 抑 早 A 制, 这可 能 是 因为 真 菌 的生长 需 要 寄主 植 物 为其 提供 糖 类 , 碳 以 一 些 形 式从 寄 主植 物 分 配 给真 菌 。 物 生 长 因 碳 素 的 植
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现 代农 业科 技 } o 8年 第 1 2o 5
丛枝 菌 根 ( M ) A 真菌 对 植 物 营 养代 谢 的影 响研 究 进 展
邹 碧莹 张云 翼
( 南京 农 业 大 学 资 源 与 环 境 科 学 学 院 , 苏 南京 2 0 9 ) 江 10 5
用提 供一 个 更为 可靠 的理论 依 据 。
关键 词 丛枝 茵根 ( M ) 菌 ; 物 ; 素 营 养 ; A 真 植 碳 氮素 营 养 : 素 营养 : 响 : 磷 影 进展 中 图分类 号 S 4 文 献标 识码 A 文章 编号 1 0 —5 3 (0 8 1 - 0 0 0 14 0 7 7 9 2 0 )5 0 1 — 4
真 菌 改 善植 物 碳 素 营 养和 矿 质 营 养方 面 [ 研 究 证 明 . 定 1 ] 。 一
气孔 传 导和 蒸 腾 速 率 , 而 提 高植 物净 光 合 速率 。 进 比如 , M A
真 菌 能 够通 过 改 变 植物 内源 激 素 平 衡 状 况 , 其 是 提 高 细 尤 胞 分裂 素 的 含量 , 影 响气 孔 开度 回 李 敏 等 发现 , 来 。 AM 真 菌
摘 要 丛枝 茵根 ( M) 茵根 中分 布最 广泛 、 A 是 最普 遍 的一 类。 枝 茵根真 菌因其 具有 增加 植 物 对矿 质 营养 的吸 收 、 丛 改善 植 物 生长 状 况、 提 高作 物产 量 、 改善 品 质等 特性 受到全 世 界普 遍 关 注。 近期 国 内外 相 关研 究 成果 进行 归纳 总结 , 对 阐述 了丛 枝 茵根 ( ) 菌改善 植 物碳 AM 真 素 营养 ( 、 c) 氮素 营养 ( 、 素 营 养 ( ) 其 他矿 质 营 养 ( C 、 n Mn等 ) N) 磷 P和 K、 u Z 、 的效 应及 可能 机制 , 以期 为 A 生物 技 术在 农 业 生产 上 的应 M
丛枝菌根真菌(AMF)对植物养分吸收影响研究进展
丛枝菌根真菌(AMF)对植物养分吸收影响研究进展作者:肖质净来源:《农业科技与装备》2017年第04期摘要:土壤盐渍化严重威胁植物生长。
丛枝菌根真菌(AMF)能够寄生在植物根系,通过多种方式调节植物对养分的吸收,促进植物更好地生长。
AMF缓解盐分胁迫的作用十分明显,是改良利用盐碱地的重要手段之一。
关键词:土壤盐渍化;丛枝菌根真菌;养分吸收中图分类号:S154.4 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2017)04-0003-02土壤盐渍化已成为严重的环境问题之一。
据统计,全世界约有77万hm2耕地因盐分含量超标受到影响,占全世界耕地总面积的5%。
据估算,到21世纪中期,由于土壤盐渍化而损失的耕地将增加到50%。
近年来的研究发现,微生物能够通过各种机制提高作物的耐盐性,从而改善作物在逆境条件下的生长发育状况,进而提高作物产量。
盐生植物的菌根亲和力相对较低,但在很多盐碱环境中仍然能够发现丛枝菌根真菌(AMF)的存在。
目前,很多研究探讨了AMF在植物对抗盐分胁迫过程中所起的作用,证明AMF能够通过综合机制(如改善植物对矿物养分的吸收)来缓解盐分胁迫。
1 AMF对植物吸收养分磷的影响土壤盐分能显著降低植物对矿质养分的吸收,尤其是养分磷,因为磷酸盐离子能与土壤中的Ca2+,Mg2+,Zn2+发生化学反应而形成沉淀,使土壤有效磷变成无效态。
相关研究表明,相比没有菌根的植株,接种AMF的植株体内磷含量会增加,这主要是由于植株根系能够充分利用广泛分布的真菌菌丝,促使植株从土壤中吸收养分磷,提高植株对磷的摄取量。
据估计,植株根外菌丝能够提供植物生长所需磷量的80%。
有研究结果显示,在不同盐度(1.2,4.0,6.5,9.5 dS/m)的盐碱地上,没有AMF的阿拉伯金合欢磷含量相对较低(0.6%,0.5%,0.2%,0.1%),而有AMF的阿拉伯金合欢磷含量相对较高(1.2%,1.2%,0.9%,0.6%),说明AMF提高了植株对磷的吸收。
丛枝菌根真菌与植物共生关系的研究进展
丛枝菌根真菌与植物共生关系的研究进展丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是一类广泛存在于自然界中的真菌,与大多数植物都有一种共生关系。
它们主要生长于植物根际,与植物根系建立起一种特殊的关系,能够为植物提供营养物质和水分的吸收,同时也能够提高植物的耐受性和适应性。
本文将简要介绍丛枝菌根真菌与植物共生关系的原理、产生的生物化学反应,以及在生态和农业方面的应用。
一、丛枝菌根真菌与植物共生关系的原理丛枝菌根真菌与植物共生是一种非常古老的生态模式。
它们的共生方式是真菌从植物根中获取有机物,然后向植物提供微量元素和矿物质养分。
这种共生方式的发生主要是由丛枝菌根真菌侵入植物根发育的末端,而在植物根中形成一种类似于“拐杖”的结构,这个“拐杖”结构就是AMF担任的重要角色之一,主要用于提供养分和水分。
此外,AMF还能够生成一种称为“外生孢子”的特殊结构,以适应生存环境的改变。
外生孢子的形成与amycorhyzal短语有关,因为孢子主要存在于土壤环境中,而非植物体内。
外生孢子对土壤环境变化有良好的适应性,一旦形成就可以在土壤中保持数年甚至数十年,等待植物根系的入侵而开始新一轮共生循环。
二、丛枝菌根真菌与植物共生关系所产生的生物化学反应丛枝菌根真菌与植物共生关系所产生的生物化学反应非常复杂,主要有以下几个方面:1、促进植物吸收营养物质。
丛枝菌根真菌能够延长植物的根系,并且使植物更加频繁的吸收有机物和无机物质,其中包括一些人工在土壤中添加的肥料。
这些有机物和无机物再通过AMF传递到植物根中,植物体再将其转化成必须的元素和化合物,使植物更加健康生长。
2、调节植物的生长发育。
丛枝菌根真菌还能够通过激活植物与真菌之间的信号传递,直接或间接调节植物的生长和发育。
例如,AMF能够刺激植物根中的根冠部细胞分裂,从而促进植物的生长;又例如AMF可以改变植物中激素的代谢途径,来影响植物开花或结实等过程。
丛枝菌根真菌生态学研究进展
长 江大 学 学 报 ( 自科 版 )农 学 卷 20 年 6 第 4 第 2 07 月 卷 期 Jun l f a gz nvri ( a c E i gi c V J n 2 0 。 14N . o ra o n t U i s y N t i dt Y e e t S )A r Si . 0 7 Vo o 2 u .
关 。丛 枝菌根 真 菌与植 物根 系形成 互 惠共 生体—— 丛枝 菌根 。业 已证 明 , 枝 菌 根 真 菌 的活 动 能促 进 植 丛 物 生长 , 强 矿质 营养元 素如 P Z 、 u等 的 吸收, 善 水 分 代谢 , 增 、nC 改 提高 寄 主植 物 的抗 旱 性 , 病原 菌 存 在 与 竞争 位点 而抗 病 , 加 产量 , 增 提高 果 实 品质 等 [ 。从 生态 角 度 看 , 】 ] 丛枝 菌根 真 菌 在 生态 系统 中 的作 用 表 现在 以 下几方 面 :1 植 被恢 复 ;2 增强 和维 持 生态 系统 的多样 性 和 稳定 性 ; 3 影 响 植 物 群 落的 发 生 、 () () () 种 类 组成 和演替 ;4 土壤 改 良; 5 促 进 根 际微 生 态 系统 养分 的循 环 [ ] () () 2 。因 此 , 展 丛 枝 菌根 真 菌 生 态 学 “ 开
前 人在植 物根 系研 究 过 程 中 发 现 在 根 际 周 围存 在 一 些 土壤 微 生物 , 中丛 枝 菌 根 真 菌 (r u c lr 其 ab sua myo r i l u g) 土壤 微 生物 区系 中生物 量最 大 、 重要 的成 员之 一 , 分 布 较广 , c rhz n i是 af 最 其 与农 业 生产 密 切 相
丛 枝 菌 根 真 菌 生 态 学 研 究 进 展
丛枝菌根真菌提高植物抗病机理研究进展
第 7卷 第 2 : 学 期 农
吴强盛 : 丛枝 菌 根 真 菌 提 高 植 物 抗 病 机 理研 究 进 展
1 2 土 传 真 菌 病 害 .
自 1 6 年 S f 首先 对洋 葱土传 病 害进 行研 究 以来 , 们 已经 在 柑桔 、 、 莓 、 豆 、 98 ai r 人 桃 草 大 西瓜 等 园 艺 作物进行 研究 。李敏 等 在大 田条件 下对 西瓜枯 萎病进 行 接种 菌 根真 菌试 验 , 果表 明供试 的丛 枝 菌根 结
d i 1 . 9 9 j is . 6 3—1 0 ( ) 2 1 . 2 0 1 o : 0 3 6 /.s n 1 7 4 9 S . 0 0 0 . 2
丛枝 菌 根真 菌 提 高植 物 抗病 机 理研 究进 展
吴 强盛 ( 长江大学园 艺园林学院, 荆州 442) 湖北 305
[ 要] 枝 菌 根 真 菌 能 与 绝 大 多 数植 物 建 立 互 惠 共 生 关 系 , 助 植 物 吸 收水 和 矿 质 营 养 。通 过 分 析 丛 枝 菌 摘 丛 帮
长 江大 学 学报 ( 自然 科 学版 ) 21 年 6 第 7 第 2 : 00 月 卷 期 农学 Jun l f a g eU iesy N t c E i J n 2 1 , 17No 2 A rS i or a o n t nvri ( a i dt u .0 0 Vo . : gi c Y z t S ) .
寄 主 。
这 些结果 充分说 明 , 枝菌 根真菌 能提 高植物 的抗虫 能力 , 丛 但是这种 效果 只居 于寄主 植物未感 染线虫
之前 。
[ 稿 日 期 30 9—1 —1 收 20 1 9
[ 基金项目] 农业部生态农业重点开放实验室开放课题( o 9 2 ) 2 0 k 0 [ 者 简 介 ] 强 盛 ( 9 8 ) 男 , 西 临 J人 , 学 博 士 , 教授 , 要 从 事 果树 菌 根 研 究 作 吴 17 一 , 江 l 农 1 副 主
丛枝菌根真菌提高植物耐盐性生理机制研究进展
郭 娜,张 癑,刘贤雍,等.丛枝菌根真菌提高植物耐盐性生理机制研究进展[J].江苏农业科学,2023,51(4):16-23.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2023.04.003丛枝菌根真菌提高植物耐盐性生理机制研究进展郭 娜,张 癑,刘贤雍,乔 巍,接伟光(黑龙江东方学院,黑龙江哈尔滨150066) 摘要:随着经济的发展,诸多环境问题以及不良的农业生产活动方式使得土壤盐渍化程度加重,土壤盐渍化的改良成为全球性问题,盐碱地资源再度开发利用成为各地关注重点。
丛枝菌根真菌是一类可以与植物形成共生关系并为其改善多种抗逆特性的活体微生物,在协助宿主面对各类胁迫作用时,通过协助宿主在胁迫作用下的养分等物质吸收来减轻胁迫作用的负面影响,其在农业和生态环境方面的应用得到广泛关注。
本文从盐胁迫下丛枝菌根真菌对宿主植物的影响及对根际土壤的影响等2个角度综述了其提高植物耐盐性生理机制,初步总结了丛枝菌根真菌在促进植物应对盐胁迫时的基本策略,旨在为了解该研究领域的现状和发展提供参考,为丛枝菌根真菌提高盐渍土生产力、扩大耕地面积以及提高作物产量等实际意义提供科学依据,为增强植物耐盐性和盐碱地改良的研究提供新的思路。
关键词:丛枝菌根真菌;菌根共生体;耐盐性;生理机制;盐胁迫 中图分类号:S182;S184 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2023)04-0016-07收稿日期:2022-04-08基金项目:黑龙江省自然科学基金联合引导项目(编号:LH2021C076)。
作者简介:郭 娜(1983—),女,辽宁昌图人,博士,副教授,硕士生导师,从事生物活性物质利用研究。
E-mail:guona0329@126.com。
通信作者:接伟光,博士,教授,硕士生导师,从事微生物生理生态研究。
E-mail:jieweiguang2007@126.com。
丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhizalfungi,AMF)在自然界中分布广泛,是普遍存在于土壤中的一种微生物,它是根际土壤的主要成分之一。
210977223_丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展
马 俊,李 珊,顾鹏程,等.丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展[J].南方农业,2023,17(2):28-31.丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展马俊1,李珊1,顾鹏程1,王其传2,吴亚胜2(1. 江苏财经职业技术学院粮食与食品药品学院,江苏淮安 223003;2. 淮安柴米河农业科技股份有限公司,江苏淮安 223006)摘 要丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)广泛存在于自然界中,在提高植物抵抗病害胁迫中起到积极作用。
为进一步加快农业投入品的减量增效步伐,提高生物防治在农作物种植中的应用比例,总结了近年来国内外在丛枝菌根真菌对植物病害的影响及其作用机制的研究进展,同时展望了丛枝菌根真菌的进一步研究及应用方向。
关键词丛枝菌根真菌;植物病害;抗病机制;次生代谢物中图分类号:S476.9 文献标志码:A DOI:10.19415/ki.1673-890x.2023.02.009丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)是一种活体营养型的土壤真菌,从属于球囊菌门(Glomeromycota),能与约80%的陆生植物根系形成互利共生关系[1]。
AMF通过侵染植物根系与植物建立共生关系,并显著改善植物矿质营养和水分吸收及运输,对植物的生长起到促进作用。
这种作用类似于豆科植物与根瘤菌的共生关系,但又具有其独特性,如可以在植物抵抗非生物和生物胁迫过程中起到积极的作用。
农作物在生长过程常受到病虫害的影响,产量出现严重下降。
传统利用杀菌剂处理病虫害的方式不仅会引起农药残留问题,而且严重影响我国农业的绿色可持续发展,迫切需要一种替代性的安全措施。
AMF可作为植物病害的潜在生物防治剂,在农业领域可作为化学农药的有效替代品,有利于提高农业生产可持续性,助力解决化学农药残留对人们健康的危害问题。
1 AMF对植物病害的影响丛枝菌根真菌在植物病害中的作用已有大量研究。
丛枝菌根真菌-植物-根际微生物互作研究进展与展望
DOI: 10.12357/cjea.20220093储薇, 郭信来, 张晨, 周柳婷, 吴则焰, 林文雄. 丛枝菌根真菌-植物-根际微生物互作研究进展与展望[J]. 中国生态农业学报 (中英文), 2022, 30(11): 1709−1721CHU W, GUO X L, ZHANG C, ZHOU L T, WU Z Y, LIN W X. Research progress and future directions of arbuscular mycorrhizal fungi-plant-rhizosphere microbial interaction[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2022, 30(11): 1709−1721丛枝菌根真菌-植物-根际微生物互作研究进展与展望*储 薇, 郭信来, 张 晨, 周柳婷, 吴则焰**, 林文雄(福建农林大学生命科学学院 福州 350002)摘 要: 根际微生态作为土壤生态环境的热区, 以多种方式影响着植物的生长和代谢, 许多科学家将根系视为第二次绿色革命的关键。
丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)是植物最普遍的菌根共生类别之一, 与陆地植物的进化史密不可分。
丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与宿主植物根系形成的菌根共生体可改变植株根系形态、改善营养状况, 从而促进宿主植物的生长发育, 提高抗逆性及抗病性, 参与植物的许多生理代谢过程, 并通过对土壤结构及微生物群落结构的调节间接影响植物的生长。
本文简述了AMF 与植物、根际微生物和菌根辅助菌(mycorrhizae helper bacteria, MHB)的互作研究结果, 探讨了菌根共生对植株建立、竞争、维持生物多样性及其在地球环境生态中的重要作用。
尽管AMF 与植株共生已经表现出良好的生产效益, 但是大多数科学文献报道的研究都是在受控条件(生长室或温室、无菌基质)下进行的, 由于AMF 在自然环境中的响应可能会发生显著变化, 因此我们还需要在田间条件下评估AMF 的能力。
丛枝菌根真菌植物根际微生物互作研究进展与展望
丛枝菌根真菌植物根际微生物互作研究进展与展望一、本文概述随着生态学、微生物学和植物生物学等多个学科的深入发展,丛枝菌根真菌与植物根际微生物的互作关系已成为研究的热点。
这些微生物在土壤中的共生、竞争和拮抗等相互作用,不仅影响植物的生长和发育,还对整个生态系统的稳定性和健康性具有深远影响。
本文综述了近年来关于丛枝菌根真菌与植物根际微生物互作关系的研究进展,包括互作机制、影响因素以及调控策略等方面,并对未来的研究方向进行了展望。
通过深入了解这些微生物的互作关系,我们可以为农业可持续发展、生态环境保护以及生物资源的开发利用提供新的思路和方法。
二、丛枝菌根真菌与植物根际微生物的互作机制丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)作为土壤中的重要微生物之一,与植物根际微生物之间存在着复杂而精妙的互作关系。
这种互作不仅影响植物的生长和发育,也对土壤微生物群落的结构和功能产生深远影响。
近年来,随着分子生物学、基因组学和生态学等学科的快速发展,对AMF与植物根际微生物互作机制的研究取得了显著进展。
AMF与植物根际微生物在营养竞争方面存在明显的互作。
AMF通过扩大根的吸收面积,增强植物对水分和矿质营养的吸收能力。
同时,AMF还能分泌多种胞外酶,如磷酸酶、几丁质酶等,分解土壤中的有机物质,为植物提供营养。
这种营养竞争不仅影响植物的生长,也影响根际微生物的生存和繁殖。
AMF与植物根际微生物在信号交流方面也存在互作。
AMF能感知并响应植物分泌的根际信号物质,如生长素、独脚金内酯等,从而调整自身的生长和代谢。
同时,AMF也能分泌多种信号分子,如菌根因子、几丁质等,与植物和根际微生物进行信号交流,共同调节根际微生态环境。
AMF与植物根际微生物在生态功能方面也存在互作。
AMF能提高植物的抗逆性,如抗旱、抗盐、抗病等,从而改善植物的生存环境。
AMF还能与根际微生物共同构建稳定的土壤微生物群落,维持土壤生态系统的健康与稳定。
丛枝菌根真菌侵染根系的过程与机理研究进展
丛枝菌根真菌侵染根系的过程与机理研究进展作者:岳辉,刘英来源:《湖北农业科学》 2015年第19期岳辉,刘英(西安科技大学测绘科学与技术学院,西安710054)摘要:丛枝菌根是土壤中的菌根真菌与植物形成的一种真菌-植物联合共生体,目前研究较为成熟的是在种群和群落水平上,主要应用在园艺、土地复垦、森林及环境修复等方面。
近年来,在细胞水平和分子水平上对菌根真菌-植物共生体的研究取得了较大进展。
综述了国内外在菌根真菌侵染根系过程和相关机理的研究进展,并指出今后仍需在分子水平上继续对丛枝菌根真菌侵染根系的机理进行深入研究。
关键词:丛枝菌根真菌;侵染根系;机理中图分类号:Q949.32;S154.34文献标识码:A文章编号:0439-8114(2015)19-4657-04DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.001ResearchProgressintheProcessandMechanismofArbuscularMycorrhizalFungiColonizingRootsYUEHui,LIUYing(CollegeofGeomatics,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710054,China)Abstract:Arbuscularmycorrhizalfungiisakindofmycorrhizalplantswhichformedcombinedsymbiontsbymycorrhizalfungiinthesoilfungiandplant.Presentstudywaslimitedinthepopulationandcommunitylevel,mainlyinhorticulture,landreclamation,forestandenvironmentalrestoration.Researchprogresswasalsomadeatthecellularlevelandmolecularlevel.Processandrelatedmechanismofmycorrhizalfungiinfectingrootwerereviewed.Futurestudyonthemechanismofarbuscularmycorrhizalfungiinfectingrootshouldbecontinued.Keywords:arbuscularmycorrhizafungi;colonizingroot;mechanism收稿日期:2015-02-12基金项目:国家自然科学基金项目(41401496);西安科技大学培育基金项目(201306);西安科技大学博士启动基金项目(2014QDJ061)作者简介:岳辉(1983-),男,山东淄博人,讲师,博士,主要从事环境修复研究,(电话)13720559861(电子信箱)13720559861@163.com。
丛枝菌根真菌影响植物病害的研究进展
AM 真菌对提高宿主植物抵抗病害的作用受到 病 原 菌 、 植 物 、 AM 真 菌 和 环 境 条 件 4 个 因 素 的 调 控。植物是病原菌与 AM 真菌作用的主体平台,病 原菌如何致使植物患病?早期的研究表明,病原菌 接触寄主植物后,在合适的条件下会产生入侵结 构,然后侵入植物体内,在植物体内定殖扩展,通过 产生各种致病效应因子如胞外酶、真菌毒素等,使 植 物 产 生 病 害 症 状 [29], 而 这 一 过 程 又 离 不 开 适 宜 的 环境条件。AM 真菌提高宿主植物的抗病性是一个 复杂综合的过程,既有可能是在局部产生抗病效
收稿日期:2020-06-18 接受日期:2020-12-03 基金项目:国家绿肥产业技术体系 (CARS-22);国家牧草产业技术体系 (CARS-34) 第一作者:陈涛 (1996-),男,甘肃山丹人,在读硕士生,研究方向为草学。E-mail: chent20@ 通信作者:段廷玉 (1976-),男,甘肃靖远人,教授,博士,研究方向为菌根生态学。E-mail: duanty@
抗病性。自此,越来越多的研究关注了 AM 真菌对 植物病原菌的防控作用。诸多报道指出,AM 真菌 与植物所形成的共生体,能够有效抵御病菌的危
害,提高宿主植物的抗病性。AM 真菌通过改变植 物的次生代谢能力,来提高植物的防御系统[19-20],比
如,在植物遭受病虫害以及逆境时,AM 真菌能够加 快 多 酚 氧 化 酶 (polyphenol oxidase, PPO)、 过 氧 化 物 酶 (peroxidase, POD)、 过 氧 化 氢 酶 (catalase, CAT) 等 的代谢过程,促进相关代谢产物的合成,提高植物 的 防 御 能 力 [21-23]。 一 般 来 说 , 与 单 纯 的 植 物 个 体 相
丛枝菌根真菌(AMF)对植物生化变化影响研究进展
丛枝菌根真菌(AMF)对植物生化变化影响研究进展作者:肖质净来源:《农业科技与装备》2017年第05期摘要:丛枝菌根真菌(AMF)能够提高植物对盐碱环境的适应性。
丛枝菌根真菌可对植物生物化学变化如植物体内的脯氨酸、甜菜碱、多胺等产生影响,从而使植物更好地在盐碱土中生长。
关键词:土壤盐渍化;丛枝菌根真菌;植物生化变化中图分类号:S154.4 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2017)05-0011-02土地盐碱化会导致土壤有机质不断减少、水分逐渐流失、水势越来越差,因此植物必须降低水势,以保持有利的水分梯度,使土壤中的水分能够流向根部。
为达到此效果,植物开发了诸多机制,其中最重要的是渗透调节及渗透管理机制。
植物暴露于盐胁迫条件下,一些含氮化合物将在植物体内不断累积,如氨基酸、酰胺、蛋白质、季铵化合物、多胺等。
对于不同植物物种来说,在盐分环境中产生的特定含氮化合物是不同的。
渗透调节机制使细胞保持膨胀(膨压依赖过程包括细胞扩张和增长、气孔开放和光合作用),同时保持梯度水势,有利于水分进入植物。
丛枝菌根真菌(AMF)和植物有机结合,能更好地帮助植物形成适应环境的生化变化,并产生更多的含氮化合物,以适应盐碱环境。
1 AMF对植物生化变化的影响1.1 AMF对植物脯氨酸的影响在水分和盐分胁迫条件下,植物中的脯氨酸变化较为常见。
在盐分胁迫条件下,植物积累的脯氨酸作为无毒保护渗透物质,在低水势条件下维持渗透平衡。
脯氨酸也可作为储备能源和氮源,在盐分胁迫条件下被利用。
研究发现,AMF能提高植物脯氨酸累积,当NaCl浓度为12.5 mM和25.0 mM时,在播种40 d和60 d后,有AMF的绿豆植株体内的脯氨酸含量比不接种AMF的植株高。
谢里菲等的报道显示,在不同的盐度(0,50,100,150,200 mM NaCl)条件下,接种AMF大豆的脯氨酸浓度高于对照处理。
他们还观察到,AMF植物根部的脯氨酸浓度比茎部高,这可能是因为根部是主要的水分吸收部位,必须保持吸水根细胞和外部介质之间的渗透平衡。
丛枝菌根真菌提高植物抗逆性研究进展
。 Paradis 等
[ 1 2]
认
为, 植物叶绿素含量 的 多 少 及 叶 片 叶 绿 素 荧 光 参 数 的大小可以直接影响植物在低温下的抗性 。 朱光灿
1 3] 等[ 对低温胁迫 下 的 玉 米 ( 接种幼套球 Zea ma y s ) 囊霉 ( 后 发 现, 菌根玉米的相对 Glomus etunicatum )
17 1 8] 鲜质量 、 干质 量 和 地 上 部 干 质 量 [ 。 AM 真 菌 的
根外菌丝在 干 旱 条 件 下 能 产 生 细 胞 分 裂 素 ( CTK ) 等内源 激 素 , 通过增加宿主植物内源激素脱落酸 ( 的水平 , 促使 气 孔 关 闭 , 降 低 叶 片 蒸 腾, 减少 ABA) [ 1 9] 水分损失来保护柑橘属 ( 植 物 。 接 种 AM Citrus ) 真菌还能影响宿主植物其他内源激素水平 , 如: 对向 日葵 ( 接 种 摩 西 球 囊 霉 后, 内源 Helianthus annuus ) 激素 ( 合成基因在 宿 主 植 物 花 瓣 中 IAA、 ZR 和 GA) 强烈表达 , 花瓣凋落的时间明显晚于未接种植株 , 延
2
河南农业科学
第 43 卷
同形态结 构 的 丛 枝 , 其 中, 型 和 Paris ( Arum ( A) P) [ [ 5] 6] 型最为典型 。 Szymon 等 对 1 5 种药用植物观察 发现 , 大 多 数 植 物 中 AM 真 菌 形 成 A 型 , 少数形成 部分是中间 型 。 有 些 AM 真 菌 在 内 生 菌 丝 端 P 型, 部或者其他某个部位 ( 主要是端部 ) 形成球形 、 圆形 、 卵形 或 不 规 则 形 状 的 泡 囊 ( 图 1) , 而 有 些 AM 真 菌 [ 7] 则没有泡囊结构 。
我国丛枝菌根相关研究进展
我国丛枝菌根相关研究进展丛枝菌根是一种存在于地球上几乎所有陆地植物根系中的共生微生物,它与植物根系形成共生关系,对植物的生长发育和生态功能具有重要影响。
近年来,我国在丛枝菌根相关研究方面取得了一系列重要进展。
首先,在丛枝菌根的分子机制研究方面,我国研究人员通过对丛枝菌根菌株的基因组测序和功能基因组学的研究,揭示了丛枝菌根与植物共生关系的分子基础。
研究人员发现,丛枝菌根通过分泌一系列细胞信号分子,如六碳糖酮和羟基酸等化合物,与植物根系相互作用,促进植物对营养元素的吸收,提高植物对逆境环境的抵抗能力。
此外,研究人员还发现丛枝菌根对植物免疫系统的调控起到了重要作用,通过模拟病原侵染和激活植物免疫反应等实验手段,揭示了丛枝菌根与植物免疫系统的相互作用机制。
其次,在丛枝菌根的应用研究方面,我国研究人员在植物栽培和生态修复领域取得了重要进展。
通过研究丛枝菌根对植物的生长提高和土壤改良等作用机制,研究人员开发出一系列丛枝菌根肥料和丛枝菌根菌剂,应用于农业生产和生态环境修复中。
研究人员还通过选择适应性强且能与本地植物建立良好的共生关系的丛枝菌根菌株,发展了一系列植物种植方案和土壤管理技术,提高了我国干旱地区和盐碱地的植被恢复和土地利用效益。
最后,在丛枝菌根的多样性研究方面,我国积极开展了对不同生态系统中丛枝菌根的调查和研究。
研究人员通过采集不同植物根系和土壤样品,利用分子生物学和生态学方法对丛枝菌根的多样性、共生效应和物种组成进行了深入研究。
研究结果表明,我国的丛枝菌根物种组成丰富多样,且与土壤环境和植被类型密切相关。
这一研究成果为我国植物多样性保护和生态系统恢复提供了科学依据。
在未来的研究中,我国可以进一步探索丛枝菌根与植物共生关系的分子机制,开发更多高效的丛枝菌根菌剂和丛枝菌根肥料,拓展丛枝菌根在农业生产和生态环境修复中的应用,深入研究丛枝菌根的多样性和物种组成,为丛枝菌根的保护和利用提供更好的科学支撑。
总之,我国的丛枝菌根相关研究在丛枝菌根的分子机制研究、应用研究和多样性研究方面取得了重要进展,为植物生长发育和生态系统功能的研究提供了重要科学依据。
烟草丛枝菌根(AM)研究进展
植物的许多代谢过程 ,不仅对植物的生长发育、营
养状 况 、抗 逆性 以及 产 量 与 品质 等 具 有 重 要 作 用 , 而且 可 以在一定 程度 上 改 良土 壤结 构 、减轻 环境 污 染等 。它 在 自然 界 中分 布 极 其 广 泛 ,能 与 陆地 上 8 %以上 的植 物 形 成 菌 根 L。 烟草 为 茄 科 (om. 0 l J Si a
然生态 中的作用越来越受 到人们 的重视 。丛枝 菌根 真菌不 仅能增 强烟 草对 矿质元 素 的吸收 、提 高烟草抗 逆性 、
增强抗病性 、改善烟草根际微环境 ,而且能提 高其产量 和改善 品质 。本文 从烟草 丛枝 菌根 真菌 资源 、丛枝 菌根
对烟草 的主要作用 、丛枝菌根对植烟土壤 主要作用 3 个方面简要综述 了烟草丛枝 菌根 的研究进展 。
国家和地区的烟草丛枝菌根真菌种类及其优势种是 有 差异 的 。H y a 等 在 N wsu l 烟 区 am nD S e t Wa s oh e
发现 8种 V A菌 根 真 菌 ,其 中 Aalpr ei cu s al v o o a s和 Ca u ,m s o 为 优 势 种 ;Rc 【 调 查 结 果 表 ihJR j
型 : 生 菌 根 ( e m cr i 外 Et yoh a简 称 E ) 内生 菌 o rz MC 、 根 ( no yori 和 内 外 生 菌 根 ( eno y. Edm cr z ha) Etdm c e orz ) r i 。丛 枝 菌根是 自然 界 和农业 生态 系统 中分 布 ha 最 广的一类 内生 菌 根 。它 可 以不 同方式 或途 径影 响
我国丛枝菌根相关研究进展
我国丛枝菌根相关研究进展摘要菌根是分别由菌根真菌与植物形成的互惠共生体,菌根真菌作为生态系统组分,它对一个生态系统的物质循环,植物的生长,不同植株之间的联系的作用是不可忽视的;我国目前的菌根学研究主要以丛枝菌根为主,因此收集资料对我国当前丛枝菌根的相关研究进行综述,并且横向比较我国对其他几种菌根的研究热点,对我国菌根学的发展前景进行展望。
关键词丛枝菌根研究进展菌根是由菌根真菌侵入植物根系形成的互惠共生体,在自然界中普遍存在,超过90%的植物能够形成菌根,因此,有学者指出“自然界中没有纯的根,只有菌根”。
[1]严格意义上讲,构成森林的大多数树木没有真正的根系,只有外生菌根,外生菌根成为植物根吸收养分的主要器官。
菌根一般分为丛枝菌根(arbuscularmycorrhizae,AM)、外生菌根(Ectomycorrhizae,ECM)、内外生菌根和兰科菌根等七大类。
[2]目前,菌根学研究已经成为全球生态学关注的热点之一,我国对菌根学的研究也越来越深入。
从第十二届全国菌根学研讨会总结来看,当前我国菌根学研究以丛枝菌根为主,约占75%,外生菌根研究约占20%,另有少量其他类型的菌根研究。
[3]1、菌根营养学在丛枝菌根的研究中,菌根营养学方面的研究最多,研究表明,菌根能有效改善植物对C、N、P、K等多种营养元素的吸收,因此被誉为“生物肥料”。
[4]菌根向外延伸的菌丝可以增大营养吸收的面积,同时菌根真菌对一些矿物质的分解可以使得本来难以被植物利用的矿物质直接被植物根吸收。
[5]而且在早期关于丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的促生机制就有研究表明,AMF主要通过提高宿主植物对土壤中磷的吸收效率而促进植物生长。
[6]今日,通过对丛枝菌根对磷元素的吸收利用来提高作物产量的研究是一热点。
关于AMF与磷元素之间的研究主要有一下几个方面:一是AMF对磷的吸收和转运机制的研究,例如谢贤安以AMF和紫云英(Astragaluasinicus)为材料,深入探讨了AM共生体系中磷转运基因的功能及其作用的分子机制,表明了磷不仅是作为植物的营养元素,还是作为一种信号分子,能调控AMF共生体系。
丛枝菌根真菌对植物抵抗水分胁迫的影响研究进展
村乡科技XIANGCUN KEJI丛枝菌根真菌对植物抵抗水分胁迫的影响研究进展田鑫怡马俊李珊王梦媛(江苏财经职业技术学院粮食与食品药品学院,江苏淮安223001)[摘要]丛枝菌根真菌(AMF)可以与大多数植物形成互利共生的关系,其生长同样受到土壤及宿主植物生长状况的影响。
为了深入了解丛枝菌根真菌在逆境条件下对植物生长的作用及其作用机制,围绕非生物胁迫——水分胁迫(干旱和涝害),讨论丛枝菌根真菌的有益影响,包括光合作用、水分及营养物质的吸收以及代谢物质的调节作用等,明确丛枝菌根真菌在提高园艺植物抵抗水分胁迫中的作用,阐述水分胁迫对AMF生长的影响和植物的响应机制,以期为利用丛枝菌根真菌提高园艺植物抵抗水分胁迫逆性提供参考。
[关键词]水分逆境;水分亏缺;丛枝菌根真菌[中图分类号]S567.19[文献标识码]A[文章编号]1674-7909(2021)22-80-4我国干旱、半干旱地区面积占全国土地总面积的50%[1]。
土壤水分直接影响植物生长发育,而干旱胁迫被认为是影响我国及世界作物产量的重要因素之一[2]。
对于处于水分胁迫(Waterstress)条件下的植物,其水分大部分被土壤保留,土壤中养分物质转移到植物体的效率较低,并且无法满足植物对营养元素的需求,从而影响植物的生长发育。
目前,在农业可持续发展中,微生物菌肥的应用越来越受到重视,其中丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)对植物的积极作用使得其在农林业应用中发挥着一定作用。
AMF是一种古老又分布广泛的菌根真菌。
据统计,约80%陆生植物可以与AMF 真菌形成有益的共生关系[3]。
古植物学和分子序列分析数据显示,早在4.6亿多年前,第一个陆地植物的出现就与球囊菌(Glomeromycota)有密切联系[4],经预测,其比固氮菌还要早出现约4亿年,这说明球囊菌群对地球生物的进化起着重要的作用。
许多研究已经证实丛枝菌根真菌在维持土壤营养、植物群落结构和营养成分吸收等方面起到了积极作用[5]。
丛枝菌根真菌在甘薯生产中的应用研究进展
江苏农业学报(JiangsuJ.ofAgr.Sci.)ꎬ2023ꎬ39(2):576 ̄581http://jsnyxb.jaas.ac.cn石㊀琨ꎬ袁㊀洁ꎬ叶佳敏ꎬ等.丛枝菌根真菌在甘薯生产中的应用研究进展[J].江苏农业学报ꎬ2023ꎬ39(2):576 ̄581.doi:10.3969/j.issn.1000 ̄4440.2023.02.032丛枝菌根真菌在甘薯生产中的应用研究进展石㊀琨1ꎬ2ꎬ㊀袁㊀洁2ꎬ㊀叶佳敏2ꎬ3ꎬ㊀汪吉东2ꎬ㊀朱国鹏1ꎬ㊀王㊀磊2ꎬ㊀张㊀辉2ꎬ㊀张永春2ꎬ3(1.海南大学园艺学院ꎬ海南海口570228ꎻ2.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/国家农业环境六合观测实验站ꎬ江苏南京210014ꎻ3.南京农业大学资源与环境科学学院ꎬ江苏南京210095)收稿日期:2022 ̄11 ̄15基金项目:国家甘薯产业技术体系项目(CARS ̄10)ꎻ江苏省农业科技自主创新基金项目[CX(21)1009]作者简介:石㊀琨(1997-)ꎬ女ꎬ河北廊坊人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事植物生长和养分吸收研究ꎮ(E ̄mail)915399405@qq.com通讯作者:汪吉东ꎬ(E ̄mail)jdwang66@163.comꎻ朱国鹏ꎬ(E ̄mail)guopengzhu@163.com㊀㊀摘要:㊀甘薯(IpomoeabatatasL.)是一种适应性强㊁高产㊁多用途的粮食作物ꎮ丛枝菌根真菌(AMF)是一种广泛分布的能与宿主建立互惠共生关系的真菌ꎮAMF能够定殖于甘薯根系ꎬ其菌丝的延伸不仅扩大了根系吸收养分的范围ꎬ还促进了根系分泌有机碳等物质ꎬ起到改善宿主根际环境㊁活化土壤养分的作用ꎮ接种AMF能促进甘薯对养分的吸收利用ꎬ调控块根的形成和膨大ꎮ本文围绕甘薯与AMF的共生效应ꎬ综述AMF与甘薯共生关系的建立㊁AMF与甘薯共生效应的影响因素㊁AMF促进甘薯生长发育的作用机制ꎮ最后ꎬ分析了目前甘薯与AMF共生效应研究中的局限ꎬ并针对存在问题进行探讨和展望ꎬ为甘薯等作物可持续高效生产提供理论基础和应用依据ꎮ关键词:㊀甘薯ꎻ丛枝菌根真菌ꎻ根际微生物ꎻ有机碳中图分类号:㊀S154.39㊀㊀㊀文献标识码:㊀A㊀㊀㊀文章编号:㊀1000 ̄4440(2023)02 ̄0576 ̄06AdvancesinapplicationofarbuscularmycorrhizalfungionsweetpotatoproductionSHIKun1ꎬ2ꎬ㊀YUANJie2ꎬ㊀YEJia ̄min2ꎬ3ꎬ㊀WANGJi ̄dong2ꎬ㊀ZHUGuo ̄peng1ꎬ㊀WANGLei2ꎬ㊀ZHANGHui2ꎬ㊀ZHANGYong ̄chun2ꎬ3(1.SchoolofHorticultureꎬHainanUniversityꎬHaikou570228ꎬChinaꎻ2.InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironmentꎬJiangsuAcademyofAgricul ̄turalSciences/NationalAgriculturalExperimentalStationforAgriculturalEnvironmentꎬLuheꎬNanjing210014ꎬChinaꎻ3.CollegeofResourcesandEnvi ̄ronmentalSciencesꎬNanjingAgriculturalUniversityꎬNanjing210095ꎬChina)㊀㊀Abstract:㊀Sweetpotato(IpomoeabatatasL.)isanadaptableꎬhigh ̄yieldandmulti ̄purposefoodcrop.Arbuscularmycorrhizafungi(AMF)arewidelydistributedfungithatcanestablishasymbioticrelationshipwiththeirhosts.AMFcancolonizesweetpotatoroots.TheextensionofAMFmyceliumnotonlyexpandstherangeofnutrientabsorptionbyrootsꎬbutalsopromotesthesecretionoforganiccarbonandothersubstancesbyrootsꎬwhichplaysaroleinimprovingthehostrhizo ̄sphereenvironmentandactivatingsoilnutrients.AMFinoculationcanpromotetheabsorptionandutilizationofnutrientsinsweetpotatoꎬandregulatetheformationandexpansionofroottubers.Inthispaperꎬtheestablishmentofsymbioticrelation ̄shipbetweenAMFandsweetpotatoꎬtheinfluencingfactorsofsymbioticeffectbetweenAMFandsweetpotatoꎬandthemechanismofAMFpromotingthegrowthanddevelopmentofsweetpotatowerereviewed.FinallyꎬthelimitationsofthecurrentresearchonthesymbioticeffectofsweetpotatoandAMFwereanalyzedꎬandtheexistingproblemswerediscussedandprospected.Thisstudyprovidestheoreticalbasisandapplicationbasisforthesustainableandefficientproductionofsweetpotatoandothercrops.Keywords:㊀sweetpotatoꎻarbuscularmycorrhizal675fungiꎻrhizospheremicroorganismsꎻorganiccarbon㊀㊀菌根是土壤中的真菌与植物根系形成的共生体ꎮ通过真菌菌丝的扩展延伸ꎬ菌根能为植物获取更多的养分和水分ꎬ植物的光合物质又为真菌的生长提供物质和能量ꎮ丛枝菌根真菌(AMF)是分布最广㊁与农业生产关系最为密切的一种内生菌根真菌ꎬ能在植物根细胞内产生连续双叉分枝形成灌木状结构ꎬ同时根外菌丝通过延伸能为植物获取更多的资源ꎬ进而调控植物的生长发育[1]ꎮ甘薯(IpomoeabatatasL.)是继马铃薯㊁木薯之后的第三大薯类ꎬ在中国占据重要的地位ꎬ是粮食安全保障体系中重要的经济㊁饲料和粮食作物[2 ̄3]ꎮ目前ꎬAMF调控甘薯生长的研究得到了较好的开展ꎮ一般认为接种AMF能显著提高甘薯净光合速率㊁气孔导度和蒸腾速率等光合参数[4]ꎬ促进甘薯对磷和钾的吸收[5]ꎬ能调控甘薯地上部氮素向根部运输[6]ꎬ增加甘薯产量[7 ̄8]ꎮAMF能够有效促进甘薯生长发育[9]ꎬ相比块根膨大期和收获期ꎬAMF对甘薯块根形成期(栽后30d)产生的影响最为明显[10]ꎬ这一时期根系的生长发育决定着甘薯的产量ꎮ与此同时ꎬAMF还可以通过活化土壤养分㊁改善土壤的理化性质来调节植物生长[11]ꎮ本文围绕甘薯与AMF的共生效应ꎬ对AMF与甘薯共生关系的建立ꎬ影响AMF与甘薯共生效应的因素以及AMF促进甘薯生长发育的作用机制进行综述ꎮ最后就目前甘薯与AMF共生研究中存在的问题及未来发展方向进行探讨和展望ꎬ为促进菌根技术在甘薯生产中更广泛和科学的应用提供依据ꎮ1㊀AMF与甘薯共生关系的建立1.1㊀AMF与甘薯共生关系建立的标志AMF侵染植物根系会产生典型的共生结构ꎬ包括丛枝㊁泡囊㊁菌丝等[12 ̄14]ꎮ丛枝是AMF根内菌丝在根系皮层细胞内产生的灌木状结构ꎬ是AMF同宿主植物进行营养交换的主要场所ꎻ泡囊则是AMF根内菌丝末端膨大形成的泡状结构ꎬ具有贮存营养物质的作用[13 ̄14]ꎮAlhadidi等[15]㊁Yuan等[16]发现AMF侵染甘薯根系后能在根内细胞产生泡囊㊁丛枝㊁根内菌丝等结构ꎬ同时AMF定殖甘薯根系后ꎬ其根外菌丝能够在土壤中延伸ꎬ扩大根系吸收养分的范围[17]ꎮ1.2㊀与甘薯共生的AMF物种多样性迄今为止ꎬ中国已在烟草㊁小麦㊁玉米等作物的根际中分离得到了100多种AMF[18]ꎬ在甘薯根区土壤中也分离出了大量AMF菌种ꎮ1990年彭生斌等[19]从昆明㊁广州和武汉的甘薯农田中分离得到丽孢无梗囊霉(Acaulosporaelegans)和苏格兰斗管囊霉(Funneliformiscaledonium)等菌种ꎮ盖京苹等[20]从中国北方甘薯根区土壤分离得到的AMF优势菌种为摩西斗管囊霉(Funneliformismosseae)和幼套近明球囊霉(Claroideoglomusetunicatum)ꎮ根据最新的AMF分类体系及相关文献的细分类列表[18ꎬ21]ꎬ目前中国甘薯根区土壤中分离鉴定的AMF包含4属8种(表1)ꎮ其中幼套近明球囊霉(Cl.etunicatum)具有较高的选择竞争力ꎬ这是由于幼套近明球囊霉不仅显著影响甘薯生长发育ꎬ还能适应不同的土壤环境[22]ꎮ表1㊀中国甘薯根系土壤中分离得到的AMF及其分布区域Table1㊀Arbuscularmycorrhizalfungi(AMF)isolatedfromsweetpotatorootsoilinChinaanditsdistributionarea属㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀种㊀㊀㊀㊀㊀来源㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀近明球囊霉属(Claroideoglomus)幼套近明球囊霉(Cl.etunicatum)河北[20]近明球囊霉(Cl.claroideum)河北[20]斗管囊霉属(Funneliformis)摩西斗管囊霉(F.mosseae)河北[20]苏格兰斗管囊霉(F.caledonium)昆明㊁广州㊁武汉[19]根孢囊霉属(Rhizophagus)根内根孢囊霉(R.intraradices)河北[20]明根孢囊霉(R.clarus)河北[20]无梗囊霉属(Acaulospora)丽孢无梗囊霉(A.elegans)北京[23]㊁昆明㊁广州㊁武汉[19]细凹无梗囊霉(A.scrobiculata)北京[24]775石㊀琨等:丛枝菌根真菌在甘薯生产中的应用研究进展2㊀影响AMF与甘薯共生效应的因素2.1㊀AMF和甘薯之间的选择适应性不同种类的AMF菌株在相同品种甘薯根系的侵染率存在差异ꎮ刘文科等[25]发现幼套近明球囊霉(Cl.etunicatum)对甘薯根系的侵染率显著低于摩西斗管囊霉(F.mosseae)和根内根孢囊霉(Rhizophagusintraradices)等菌种ꎬ混合AMF菌剂(R.intraradices和F.mosseae)的甘薯根系侵染率显著高于单一AMF菌剂ꎬ且混合菌剂具有更好的促生效果ꎮ相同的AMF菌剂对不同品种甘薯根系的侵染率和促生效应也存在差异ꎮYooyongwech等[26]研究结果表明ꎬ同样的AMF菌剂虽然能够与不耐干旱型和耐干旱型的两个品种甘薯建立共生关系ꎬ但AMF对耐干旱型品种甘薯根系的侵染率要高于不耐干旱型甘薯品种ꎬ同样AMF对耐干旱型品种甘薯的促生效果要更好ꎮ因此ꎬAMF菌种和甘薯品种之间存在选择适应性ꎬ这种选择适应性在烟草和油橄榄等作物中亦有发现[27 ̄28]ꎮ这种选择适应性产生的原因可能是根系分泌物对真菌定殖产生的诱导作用ꎬ如根系分泌的有机酸可以调控根际有益微生物的聚集[29]ꎬ植物激素尤其是独脚金内酯(SL)可以调控AMF孢子的萌发和菌丝生长[30]ꎮ2.2㊀AMF的生态适应性中国的甘薯种植区划分为北方春薯区㊁北方夏薯区㊁长江流域夏薯区㊁南方夏秋薯区和南方秋冬薯区ꎬ5大甘薯种植区域的海拔㊁气候㊁地貌存在较大差异[31]ꎮ虽然表1显示近明球囊霉属㊁根孢囊霉属真菌仅在北方植薯区被发现ꎬ而斗管囊霉属和无梗囊霉属真菌则在不同气候区的甘薯田中均有发现ꎬ但由于调查范围的局限性ꎬ目前尚没有全国不同甘薯种植区确切的AMF适应性规律ꎮ土壤类型㊁温度㊁湿度㊁酸碱度㊁养分水平等是影响AMF与甘薯共生效应的重要因素ꎮMukhongo等[32]比较了季节变化对甘薯根系AMF定殖的影响ꎬ发现雨水少的春季AMF定殖率高于雨水多的秋季ꎬ表明土壤适度缺水可能会促进AMF在甘薯根系定殖ꎮ刘文科等[25]比较了摩西斗管囊霉(F.mosse ̄ae)对种植在北京褐土和湖北棕壤中甘薯根系的侵染效果ꎬ发现AMF对种植在北京褐土中的甘薯根系侵染率(31 7%)高于种植在湖北棕壤中的甘薯根系侵染率(20 2%)ꎮArle等[33]的研究结果表明ꎬ中性土壤中微生物活动最活跃ꎬ而过酸和过碱的土壤环境会限制AMF孢子的萌发和菌丝的扩展ꎮ王幼珊等[34]发现土壤中速效磷含量在10mg/kg左右时最有利于摩西斗管囊霉的繁殖和侵染植物根系ꎮ含磷量高的土壤环境会抑制宿主植物根际微生物的活动ꎬ同时也阻碍了根系与AMF的物质交换[35 ̄37]ꎮAMF具有生态适应性的原因可能是由于气候条件和土壤环境影响AMF的活性ꎮ3㊀AMF促进甘薯生长发育的作用机制3.1㊀AMF影响甘薯对养分的吸收和分配AMF与宿主植物建立共生关系多以养分为基础ꎬ菌根共生体及其引起的根际微生物活动有助于活化根际养分ꎬ进而促进植物对土壤养分的吸收利用ꎬ提高植物对贫瘠营养环境的适应性[38]ꎮAMF菌丝产生的球囊霉素相关蛋白质(Glomalin ̄relatedSoilProteinꎬGRSP)是土壤中有机碳的重要来源ꎬ接种AMF能提高土壤有机碳含量[39 ̄41]ꎻ同时ꎬGRSP作为一种直接的胶结剂ꎬ能够促进土壤团聚体的形成[42 ̄43]ꎬ改善土壤结构ꎮ此外ꎬGRSP还能够螯合土壤中的氮㊁磷㊁钾以及中量㊁微量元素ꎬ起到活化土壤养分的作用[44]ꎮAMF侵染根系时还可以通过菌丝向土壤中释放有机酸㊁氨基酸㊁糖类等根系分泌物ꎬ这些根系分泌物作为有益微生物的化学引诱剂ꎬ能刺激土壤微生物的活动[45 ̄50]ꎬ调控解磷菌㊁解钾菌㊁产脲酶菌等微生物在根际定殖[51]ꎬ增强磷酸酶㊁过氧化氢酶㊁脲酶㊁蛋白酶的活性[52 ̄53]ꎬ进而驱动土壤养分活化[32ꎬ54 ̄55]ꎮAMF在促进土壤养分活化的同时ꎬ还能通过菌丝生长获取更多的资源ꎬ进而促进植物的生长ꎮ周晓月等[5]㊁李欢等[8]的研究结果表明接种AMF能够优化甘薯根系形态ꎬ显著增加根体积㊁根表面积㊁平均根直径等ꎬ促进甘薯根系对土壤养分的吸收ꎮ此外ꎬ接种AMF还能调控甘薯对养分的分配ꎮ张树海等[6]研究发现接种AMF能促进甘薯生长前期氮素向叶片分配ꎬ限制膨大期氮素向叶片分配㊁促进氮素向块根分配ꎬ这是由于接种AMF提高了块根中谷氨酸脱氢酶㊁谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的活性ꎬ加速土壤中无机氮向有机氮的转化ꎬ进而促进氮素向地下部的转运ꎮ接种AMF还能促进了甘薯块根形成期磷和钾向块根的转运[5]ꎮ总之ꎬ接种AMF能影响甘薯的养分吸收与分配ꎮ875江苏农业学报㊀2023年第39卷第2期3.2㊀AMF影响甘薯光合生产和源库关系光合产物合成及其向块根运输是甘薯块根形成和持续膨大的基础ꎮ接种AMF能促进土壤养分的活化及植物根系对养分的吸收ꎬ进而增强甘薯光合能力㊁促进光合产物的形成及向块根的运输分配[56 ̄57]ꎮ徐西红等[4]研究结果表明接种AMF能显著提高甘薯叶片净光合速率㊁气孔导度和蒸腾速率等光合参数ꎬ增强甘薯叶片蔗糖合成酶㊁蔗糖磷酸合成酶活性ꎬ从而促进光合产物的积累和淀粉的合成ꎮ接种AMF还能促进潜在块根分化㊁增强干物质向块根的分配和转运[5]ꎬ进而实现增产[58 ̄60]ꎮ因此ꎬAMF不但能扩库(促进块根分化)ꎬ还能增源(增强光合能力)ꎬ从而实现甘薯源库关系的平衡ꎮ综上所述ꎬ甘薯与AMF建立的共生关系主要通过三个方面调控甘薯对养分的吸收利用ꎬ进而影响块根形成和膨大ꎮ①AMF侵染甘薯根系后ꎬ其菌丝的延伸扩大了根系吸收养分的范围ꎮ②AMF产生的GRSP可以螯合土壤养分ꎬ改善根际环境ꎻAMF诱导甘薯根系分泌的有机酸有助于促使根际有益微生物聚集ꎬ提高土壤中多种酶的活性ꎬ活化土壤养分ꎬ促进甘薯对养分的吸收ꎮ③AMF通过增强甘薯的光合能力和潜在块根分化ꎬ调控源库关系ꎮ三方面共同影响甘薯对养分的吸收利用ꎬ调控甘薯块根形成和膨大ꎬ影响产量(图1)ꎮ图1㊀AMF对甘薯生长发育调节机制示意图Fig.1㊀RegulationmechanismofAMFonthegrowthanddevelopmentofsweetpotato4㊀问题及展望减肥增效㊁绿色生产是实现农业生态环境保护和粮食安全的保障ꎮ农田土壤中富含AMFꎬ合理运用AMF可以改善土壤特性ꎬ促进作物养分吸收ꎬ有助于实现减肥增效㊁绿色生产ꎮ因此ꎬ菌根技术为甘薯产业发展提供了新的发展机遇ꎮ然而ꎬ菌根在甘薯上的应用研究还存在明显的局限性:①AMF在种植甘薯土壤中的分离鉴定研究不够完善ꎮ甘薯在中国被广泛种植ꎬ然而在种植甘薯土壤中分离出的真菌仅4属8种ꎬ实验室接种应用多以摩西斗管囊霉和幼套近明球囊霉为主[15 ̄16ꎬ25]ꎮ由于ꎬAMF和甘薯之间存在选择适应性ꎬ因此开展更广泛的AMF菌种分离鉴定及其对不同品种甘薯的生长影响分析势在必行ꎮ②目前大多研究侧重AMF对甘薯的促生效应ꎬ但亦有研究发现施用AMF会对植物生长产生负效应ꎬ如高磷条件下AMF会阻碍甘薯块根的生长发育而导致减产[4]ꎬ因此ꎬ对不同气候和土壤环境下AMF应用的合理性㊁适宜菌种的选择等还需要进一步的系统研究ꎮ③接种AMF会影响氮㊁磷㊁钾等营养元素的分配过程ꎬ调控甘薯对养分的吸收和利用ꎬ但目前这方面的研究大多侧重在生理方面ꎬ而对AMF介导的甘薯根975石㊀琨等:丛枝菌根真菌在甘薯生产中的应用研究进展系吸收利用养分的分子机制缺乏深入研究ꎮLiu等[61]通过亚细胞定位分析和RT ̄PCR技术发现低钾胁迫下番茄菌根共生诱导的钾转运体基因SIHAK10在被菌丝侵染形成丛枝的细胞中特异表达ꎬ然而类似的分子生物学技术在甘薯菌根中还没有得到应用ꎮ未来研究还可以利用微生物组和代谢组技术深入探究AMF侵染甘薯根系后差异代谢物作为信号分子在根际有益微生物募集中扮演的角色ꎬ丰富甘薯菌根的共生效应研究ꎮ参考文献:[1]㊀黄艳飞ꎬ吴庆丽ꎬ万㊀群ꎬ等.丛枝菌根真菌的研究进展[J].现代农业ꎬ2019(12):9 ̄12.[2]㊀陆建珍ꎬ汪㊀翔ꎬ秦建军ꎬ等.我国甘薯种植业时空布局分析及产业发展建议[J].天津农业科学ꎬ2020ꎬ26(3):53 ̄62. 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丛枝菌根真菌在提高植物抗逆性与土壤改良中的作用与机制研究进展
丛枝菌根真菌在提高植物抗逆性与土壤改良中的作用与机制研究进展杨沐;郭寰;段国珍;王占林;樊光辉;李建领【期刊名称】《中国粉体技术》【年(卷),期】2024(30)2【摘要】【目的】为深入了解植物抗逆性及土壤生态修复的机制,开展丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在分子水平上的研究,以实现对植物生长发育及抗逆性和土壤生态改良的精准调控。
【研究现状】综述AMF对宿主植物抗逆性和土壤生态改良的影响,概括AMF抵御生物胁迫和非生物胁迫的作用机制,总结AMF在非侵染性病害、土壤生态结构改良等方面的作用机制和实际应用潜力。
【展望】提出AMF在植物抗逆性提升与土壤生态结构改良方面的作用是生态学与农学研究的热点,继续研究AMF如何在分子层面影响植物的应激反应、免疫机制、与土壤微生物相互作用等方面的具体机制;AMF在不同植物种类、土壤类型和环境条件下的适用性也需要深入研究。
未来的研究应更加侧重AMF与植物互作的分子机制,特别是AMF在基因调控和信号传导方面的作用;探索AMF在干旱、高盐、重金属污染等极端环境下的功能多样性和适应性;AMF作为一种新兴的有机菌肥,将有助于推动农业的可持续发展,为应对全球农业面临的挑战提供新的解决方案。
【总页数】9页(P164-172)【作者】杨沐;郭寰;段国珍;王占林;樊光辉;李建领【作者单位】青海大学农牧学院;青海大学农林科学院;青海高原林木遗传育种实验室【正文语种】中文【中图分类】Q939.96;TB4【相关文献】1.丛枝菌根真菌提高植物抗逆性研究进展2.丛枝菌根真菌对玉米抗逆性增效机制的研究进展3.丛枝菌根真菌提高植物抵御低温胁迫能力的生理机制研究进展4.丛枝菌根真菌AMF提高植物抗逆性的组学技术研究进展5.丛枝菌根真菌提高植物耐盐性生理机制研究进展因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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据 %/S,N
上属于接合菌亚门 &V?W0>?@0XCYE#% 接合菌纲 &V?R
W0>?@QXQL #% 球 囊 霉 目 &’M0>EMQL #! 其 形 态 和 解 剖 特
征 主 要 构 造 包 括 泡 囊 %丛 枝 %菌 丝 %孢 子 和 孢 子 果 等 $ 植物接种 ,N 真菌后 ! 从 ,N 真菌的一种圆形 或卵形的繁殖器 官 孢 子 及 孢 子 果 萌 发 形 成 外 生 菌
性或耐旱性R?4S$ 贺学礼 "毕银丽等对小麦和玉米的研 究也得到类似的结果 $
K899 ;P 8NQ 利用 &湿筛倾析法 ’ 从土壤中直接分离出 丛枝菌根真菌的各种孢子 !’LNK0<; ;P 8NQ 利用 & 盆钵 栽培法 ’ 成功地繁殖丛枝菌根真菌后 6 丛枝菌根的研 究才取得了较快的进展 $ 近年来 6 随着科学的发展 !
AE@QEQ 原囊霉科 %cEAEWM0>E@QEQ 类球囊霉科 %’CWELR b0AE@QEQ # : 属 &!"#$%& 球囊霉属 %’()%"#&*#+) 无梗 囊 霉 属 %,-.+#*/#&*#+) 内 养 囊 霉 属 %!01)&*#+E 巨 孢
囊 霉 属 %2(%.3""#&*#+) 盾 巨 囊 霉 属 %’+(/)3#&*#+) %
$ 丛枝菌根
=EAJKL@KMEA >?@0AABCDE!&NF 是一种最常见的内生菌
根 ! 原称泡囊 6 丛枝 菌 根 OPQLC@KMEA6EAJKL@KMEA >?@R
0AABCDE!S,NT! 其真菌菌丝体可侵入植物细胞组织
内部 ! 在根部皮层细胞产生 真 菌 的 构 造 ! 因 其 孢 内 菌丝体呈泡囊状 =PQLC@KMEAT 和丛枝状 =EAJKL@KMEAT 而得 名 $ 研究发现 !并非所有类型的该类真菌都形成泡
寸 " 重量 " 植株高度 " 叶数和叶面 积 + 均 显 著 优 于 对 照 ! 并发现 ,I 菌能够促使百合开花 ! 其中接种 ? 号菌剂的处理比未接种对照花期提早近 ? 个月 $
R[S
[H1?\ R?HS$ 对番石榴 U:a8b8^ 接种丛枝菌根 7#*%$& %*&&2/2! 使 其 枯 萎 病 UcLNP =LJ;8J;^ 的 发 病 率 分 别 由 @4QB\ U 施 肥 条 件 ^ 和 ?44\ U 不 施 肥 条 件 ^ 下 降 为 55Q@\和 [TQ3\!增强了植株对枯萎病的抵抗能力R?5S$ 5+增强抗土壤污染能力 $ 对杉树接种丛枝菌根 7#*%$& %*&&2/2! 增强了杉树对土壤中抑制杉树生
促进两种植物生长 ! 两 种 植 物 的 植 株 高 度 % 鲜 重 均 显 著 高 于 对 照 植 株 RBS$ 对 百 合 (!"#"$% &’( U,JL8PLM
VWX<L= Y’<89 Z8<8=LJ0Y) 接 种 ,I 菌 )#*%$& "+, -././0"12& !结果表明接种 ,I 菌的生长指标 * 鳞茎尺
生存历史最长的菌根 ! 可能形成于陆生植物形成的 初期 # 但对丛枝菌根真正开始研究并做出贡献的要 算 是 法 国 的 微 生 物 学 家 789:;8<=>?@ABC ! 他 详 细 研 究了杨树的 D, 菌根 ! 精细地绘制了杨树菌根的泡 囊 " 丛枝以及菌丝中的 油 滴 等 形 态 特 征 图 ! 并 对 其 进行了鉴定 ! 使人们对 D, 菌根有了初步的了解 $ EF 世 纪 3F GHF 年 代 6I0JJ; %’;<=;K899 和 /LM0NJ09 等 对丛枝菌根进行了大量的研究工作 ! 并用人工接种 方法证实了 丛 枝 菌 根 都 是 由 内 囊 霉 科 的 真 菌 所 形 成 ! 但由于丛枝菌分离纯培养技术问题未及时得到 解 决 而 一 直 难 以 深 入 研 究 $ 直 到 BF 年 代 !’;<=;O
丛枝 菌 根 真 菌 菌 丝 没 有 横 隔 ! 多 核 ! 在 分 类 学
H%YXQAYEXC0YEM )KMXKAQ )0MMQ@XC0Y 0a OSQLC@KMEAT ,AJKL@KMEA N?@0AABCDEM ZKYWCI 网 站 的 最
新资料 ! 将丛枝菌根真菌分为 ^ 科 &’M0>E@QEQ 球囊 霉 科 %,@EKM0Lb0AE@QEQ 无 梗 囊 霉 科 %,A@BEQ0Lb0R
4)+)1"#$%&#!已命名 \8‘ 种 $
收稿日期 !3445647638 作者简介 ! 王保民 "79::; #! 男 ! 河南安阳人 ! 助教 <
湖北农业科学
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/012 ! 3445
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丛枝菌根的应用研究
丛枝菌根真菌应用研究的历史与现状 据分析6 丛枝菌根是所有菌根中出现时间最早 "
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湖北农业科学
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/012 ! 3445
文章编号 !‘5G96]775&3‘‘5#‘G6‘‘^86‘G
丛枝菌根应用研究进展
王保民 \! 任萌圃 3
&7< 河南安阳大学园艺系 ! 河南 安阳
5^^‘‘‘ ’ 3< 北京林业大学园林学院 ! 北京
7‘‘‘]G#
3‘ 世纪 8‘ 年代 ( 纯盆培养法 ) 和 ( 湿筛倾析法 ) 的相 继建立 ! 标志着 ,N 真菌分类学开始进入快速发展
阶段 ! 尤其最近 7‘ 年更为迅速 $ 分类方法 % 分类概 念和分类系统都有了新的发展 $ 现代分子生物学和 生化技术在分类学中的应用越来越受到重视 HGI$ 根
!
丛枝菌根的形态特征 "结构及分类
3Q3Q3
提高植物的产量和品质 对草莓接种丛枝菌根 ! 无论土壤消毒与否 ! 均
显著提高草莓单果重 " 单 株 果 数 和 单 株 产 量 ! 其 中
?AQ?@\RAS$ 3Q3QH 增强植物的抗性 ?+增强植物的抗旱性 $ 在水分胁迫下对绿豆接 种 D& 菌 根 真 菌 7#*%$& %*&&2/2! 7( &’( 和 7( 1/#20*+"$%! 结果表明 ! 接种 D& 菌根真菌明显改善 了植株的水分状况 ! 在土壤含水量为 ?3\ 时菌根绿 豆叶片 (]. > 相对含水量 ^ 值比对照 (]. 值高出 ?TQH\G35QT\ ! 而在土壤含水量为 35\ 时接种比对 照 (]. 值高出 ?4Q4\G?5Q?\ ! 增强了绿豆的抗旱
长的酚类物质的抗性 ! 促进了杉树干物质的积累 $ , 在水培试验中 ! 非菌根化苗在 TK: *‘? 的邻香草醛 溶液中就出现被抑制现象 U 树苗 死 亡 ^ ! 而 菌 根 化 苗 , 中 ! 在 54K: *‘? 才出现完全被抑制现象 R?TS$ 试验表 明 ! 接种丛枝菌根能够减轻污水灌溉对小麦生长的
菌根=>?@0AABCDEF是自然界中一种普遍的植物共 生现象 $ 它是土壤中的菌根真菌与高等植物营养根 系形成的一种共生体 $ 根据菌根形态学及解剖学特 征的不同 ! 人们 将 菌 根 分 为 G 个 主 要 的 类 型 ! 即 外生菌根 % 内生菌根及内外生菌根
H7I
丝 = 根外或根表生长的菌丝 T ’ 当菌丝 与 宿 主 植 物 吸 收根接触时 ! 变细或形 成 膨 大 的 附 着 孢 ! 产 生 菌 丝 楔 ! 直接侵入或通过根 毛 侵 入 根 表 皮 ! 形 成 内 生 菌 丝 = 胞间菌丝 T ’ 有的内生菌丝产生尖 细 的 菌 丝 楔 或 穿透根表皮细胞壁 ! 侵 入 到 根 表 皮 细 胞 内 ! 又 经 过 多次分叉 ! 形成专门进行养分吸收和交换的丛枝状 结构或卵形 % 长椭圆形的泡囊 $ 植物根被丛枝菌感 染后 ! 根皮层组织中有丛枝 % 内生菌丝 ! 在根的表面 和根际土壤中有外生菌丝 % 孢子和孢子果等结构 $ 在以形态特征为主的分类方法中 ! 丛枝菌根的各个 组成部分以及它们的形态 % 大小 % 颜 色 % 结 构 特 征 % 数目及着生或分枝方式等 ! 都可作为重要的分类特 征与依据H7I$ 自 从 ZAEY[ &\]]^# 发 现 菌 根 及 +BE_MXQA &\933# 提出内囊霉科的分类以后 ! 直到 3‘ 世纪 ^‘ 年代 ! 分类学研究一直停滞不前 ! 分类归属也非常混乱 $
现代生理学 % 分子生物学及基因工程等现代高新科 技的发展与渗透 6 丛枝菌根的研究进入一个新的发 展阶段 $
R5S
3+增强植物的耐盐性 $ 在盐胁迫下对洋葱接种
丛枝菌根 ! 不仅能 够 显 著 增 加 植 株 高 度 " 茎 秆 和 鳞 茎的鲜重和干重 ! 而且显著增加植株的耐盐性R??S$ 在 盐胁迫下对大豆接种丛枝菌根菌 7#*%$& %*&&2/2! 和 7( &’Q!结果显示 ! 丛枝菌根菌对大豆耐盐性有显 著影响 $ 在 4Q4"4QT "?Q4: , _:‘? H 个 /8)N 水平下 ! 接 种处理的植株生物产量均比相应的对照显著增加 $ 随着土壤中 /8)N 水平提高 ! 3 种丛枝菌根真菌对 大豆生长的促进作用也增加 $ 在 414" 41T "?14: , _:‘?