丛枝菌根

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菌根分类
AM:丛枝菌根(苔藓、蕨类、裸子、被子)
ECM:外生菌根(蕨类、裸子、被子)
EM:内生菌根
EEM:内外兼生菌根(裸子、被子)
ARM:浆果鹃类菌根
MM:水晶兰类菌根
ERM:欧石楠类菌根
OM:兰科菌根
结构
AM真菌包括;菌丝、丛枝、泡囊、辅助细胞、孢子和孢子果等结构
1)菌丝(Hyphae)
任何一种菌根都由植物根系、两个相关的菌丝系统三部分组成,其中菌丝系统一个是分布于土壤中的,另一个是分布于根系内的。

AM真菌中,分布于土壤中的菌丝称为外生菌丝或根外菌丝,通常呈网状结构,有时形成二分叉吸收结构。

根外菌丝从形态上又可分为两种:厚壁菌丝和薄壁菌丝。

根外菌丝对损伤的愈合能力较强。

在较粗的根外菌丝上可以产生大量的休眠孢子。

分布于根系内的菌丝称为内生菌丝或根内菌丝。

内生菌丝又可分为胞间菌丝和胞内菌丝。

胞间菌丝是在皮层薄壁管胞中间由圈状菌丝或由侵入菌丝分叉直接形成。

(2)丛枝(Arbuscule)
AM真菌侵入宿主植物根系皮层细胞内,经过连续二叉分枝生长形成树枝状或花椰菜状结构,即丛枝。

丛枝是AM真菌最重要的结构,它是AM真菌侵染宿主植物根细胞组织内部进一步延伸的端点,被认为是宿主植物与AM真菌进行物质和能量交换的优势位点或主要场所。

(3)泡囊(Vesicle)
泡囊是由根内菌丝顶端膨大而形成的球形、棒形、圆柱形、椭圆形或不规则形结构,可在根系皮层细胞内或细胞间生长发育。

并非所有的AM真菌都产生泡囊,如巨孢囊霉属和盾巨孢囊霉属的真菌则不再根内产生泡囊。

关于泡囊的功能有两种观点:一种认为它是繁殖器官;另一种则认为它是储藏器官。

(4)辅助细胞(Auxiliary cell)
辅助细胞是巨孢囊霉真菌所特有的结构,这个科的真菌不在根系皮层细胞内或间隙产生泡囊。

巨孢囊霉科菌根真菌的繁殖体萌发而尚未侵染寄主根系的过程中,及侵入根系后,菌丝在根外分叉,末段隆起、膨大形成辅助细胞(根外泡囊)。

巨孢囊霉科的根外辅助细胞与球囊霉科和无梗囊霉科的根内泡囊一样,被认为是储存营养的器官。

但研究表明球囊霉的泡囊可以作为繁殖体,而巨孢囊霉科在建立菌根共生体后,产生的根外辅助细胞是否具有同样的功能还不清楚。

(5)孢子和孢子果(Spore and sporocarp)
AM真菌的孢子及孢子果是一种繁殖器官,是分类学的重要依据。

孢子是土壤菌丝或根内菌丝的膨大形式,内含有脂肪、细胞质和多核。

孢子一般为圆形、近圆形或椭圆形,体积较大,直径为50-500μm。

孢子的大小、形态与结构因菌根真菌的种类而不同。

与孢子相连的菌丝称为连胞菌丝(subtending hypha),不同属种菌根真菌,连胞菌丝的数目、颜色、形状、宽度甚至菌丝壁的结构都有很大的差异。

孢子在土壤中的寿命约1年。

孢子聚集称为孢子果,孢子果的形状、大小、果内孢子的排列方式等特征都与菌根真菌的种类有关系。

孢子果中的孢子呈串珠状排列或辐射状排列。

孢子鉴定
目前AM真菌尚不能纯培养,主要是根据AM真菌生殖孢子和孢子果的形态学特征,来对孢子进行鉴定。

但是由于微生物的形态特征很容易受到周围环境的影响而发生变异,例如孢子的形态特征在不同的发育阶段、不同的储存时间和不同的浮载剂中都会有很大的差别,这样使得在鉴定时会有错误判断。

至今,对AM真菌的鉴定在很大程度上仍然依赖于鉴定者的经验及其对鉴定资料的掌握。

另一方面,根据形态特征来鉴定孢子,会有一定的局限性、不一致性和偶然性。

但是,迄今为止,仅有孢子的形成方式和亚细胞结构等特征至少在150个已发现的AM真菌中表现各异而且稳定。

虽然分子鉴定方法比传统方法更具有科学性,但是分子鉴定方法目前尚不够完善,当前的鉴定方法仍然是以形态鉴定方法为主,分子鉴定法仅作辅助手段。

本调查采用的是形态学鉴定方法。

意义
1、AM真菌在与植物的根形成共生体的同时,真菌的菌丝高度分枝在土壤中构成一个菌丝网络,形成菌丝桥,将不同植物的根系连接起来,而AM真菌的菌丝对矿质营养的吸收比植物的根系快,这不仅可以提高营养物质的利用效率,还对生态系统不同组分之间的物质交换,能量流动、信息传递,生物的演化与分布,保持生态系统的植物多样性和稳定性方面都具有重要意义。

根是植物主要的水分和营养吸收器官,一种植物根系在一定环境中的吸收面积是固定的,特别是在水分和营养匮乏地区,根系生长更加受到限制。

研究发现菌根真菌能够扩大根系吸收面积,提高植物对磷、氮的吸收效率,加速碳元素在生态系统中的循环。

国内外对AM真菌对提高植物抗旱、抗寒、抗重金属污染和抗病性的报道不断
2、土壤退化包括土壤侵蚀、贫瘠化、盐碱化、沙化、酸化等,使得土壤持水能力下降,供水能力降低,土壤结构劣化、土壤质地和孔隙性变差。

土壤退化严重影响人类食物安全、环境质量及人畜健康,所以对退化土壤的修复研究已成为热点。

AM真菌可以促进土壤循环、改善土壤理化性质和稳定土壤结构。

AM真菌还可以产生生长素或生长素类似物,促进贫瘠土壤中植物的生长。

在陆生生态系统中,土壤肥力和营养循环就是有机物质的分解过程,AM真菌能够加速有机物质的分解,增强土壤肥力。

化学农药的长期使用引起了严重的土壤污染,不仅改变了
土壤的正常结构和功能,影响植物的生长发育,而且可通过食物链影响人体健康。

AM真菌在环境污染方面也也起了关键作用,能把一些有机成分转化为菌根真菌和植株的养分源,降低农药对土壤的污染程度。

3、AM真菌不仅可以作为生物肥料,而且还可以作为生物调节剂和生物保护剂,它可以降低化学肥料和农药的投入,同时能够保证作物的产量和品质。

世界各国都已经发现了AM真菌的重要作用,生物学家和林业家积极的将它运用在农业、林业、生产中。

AM真菌接种剂已经大量应用在了多种园艺作物和林木上。

研究方法
碱解离-酸性品红染色法
(1) 净化将根段或经过FAA固定液固定的根系剪成长约lcm的根段,置于试管内,加入5%KOH溶液,使根样完全浸泡在溶液中,放在90℃水浴锅内水浴加热30-60min,不同根系时间有差异,幼嫩根系时间可短些,老硬根系则需较长时间,用以除去根皮层细胞的细胞质,便于染料迅速进入;
(2) 清洗倒去KOH溶液,用蒸馏水轻轻冲洗根系数次,直至漂洗液不再呈黄色;
(3) 酸化加入1%的HCI溶液浸泡5min,使根样酸化,倒去溶液,不用清洗;
(4) 染色加入0.01%的酸性品红乳酸甘油染色液,使根样完全浸入此溶液中,再置于90℃水浴锅内水浴加热30-60min,或室温下过夜,使染料渗透到根组织和AM真菌的细胞中去;
(5) 脱色将染色后的根样取出,加入乳酸甘油分色,以便除去根细胞中多余的染料,使AM真菌的菌丝、泡囊和丛枝保持染色状态,然后将根样放入甘油中,以免过度褪色;
(6) 制片将处理好的带有甘油根段排列在洁净载玻片上,盖上盖玻片,用玻璃棒轻轻滚压,使根舒展开来,并排出其中的气泡。

每一份样品随机挑取100条染色根段压片;
(7) 镜检显微镜下观察其中的AM结构,并做好记录。

菌根侵染率(%)=∑(0×根段数+10%×根段数+20%×根段数+30%×根段数+……+100%×根段数)/观察总根段数
湿筛法
取根际土样10g,装入离心管中,加入蒸馏水,用玻璃棒搅拌均匀,放入离心机先进行3000转每分钟3分钟离心,去掉上清液;然后加入50%蔗糖溶液,再次配平搅匀后迅速进行1500转每分钟1.5分钟离心,离心后将上清液迅速过400目筛,并用生理盐水轻轻冲洗筛子上面的孢子和孢子果,收集于培养皿中,观察。

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