宿主和培养基质对根内根生囊霉菌剂扩繁的影响及菌根化魔芋栽培

【目的】研究不同宿主和培养基质对丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)根内根生囊霉(Rhizophagus irregularis)菌剂扩繁的影响,以及扩繁菌剂对正茬和重茬魔芋生长的影响,为利用AMF缓解魔芋连作障碍,实现绿色栽培提供科学依据。【方法】在室内盆栽条件下,研究不同宿主植物(玉米、魔芋)和培养基质(纯沙、纯土和沙土混合)对根内根生囊霉的侵染程度、菌丝密度、产孢量及宿主地上部干质量和地下根系干质量的影响。利用扩繁的根内根生囊霉菌剂进行正茬和重茬盆栽魔芋菌根化栽培,以不接种AMF为对照,研究不同处理对魔芋产量、植株含磷量和魔芋软腐病发病率的影响。【结果】(1)根内根生囊霉以魔芋为宿主植物在纯土基质中的扩繁效果最佳,魔芋的菌根侵染强度、产孢量和菌丝密度分别为86.17%,76个/cm^(3)和0.93 m/g,同时魔芋的地上部干质量和地下根系干质量也高于其他处理。(2)在盆栽条件下,接种根内根生囊霉菌剂的正茬和重茬魔芋软腐病相对防效分别为100.0%和77.9%。正茬菌根化的魔芋单株块茎鲜质量、单株根系数、茎和叶中磷含量分别较正茬对照显著增加18.2%,18.4%,7.5%和6.3%(P<0.05);重茬菌根化的魔芋单株块茎鲜质量、单株根系数、根和茎中磷含量分别较重茬对照显著增加19.0%,20.9%,3.7%和17.6%(P<0.05)。【结论】在本试验条件下,根内根生囊霉扩繁的最适宿主是魔芋,最适基质是纯土。接种自繁的根内根生囊霉菌剂可以增强正茬和重茬魔芋软腐病的防治效果,促进魔芋生长,改善植株磷营养。

花魔芋响应软腐病菌侵染初期的转录组分析

为探讨花魔芋抵御软腐病害的分子机制,分别以染病初期和健康的花魔芋球茎为材料进行转录组测序。结果表明,健康和染病初期花魔芋两组出现3222个差异表达基因,其中2660个基因上调表达,562个基因下调表达,差异表达基因主要涉及细胞组分、生物学过程及分子功能等生理生化过程。表达量上调和下调最大的前10个基因包含编码MiAMP1抗菌蛋白、热激蛋白、胰蛋白酶与蛋白酶抑制剂、胰凝乳蛋白酶抑制剂等与抗病相关的基因。GO功能分类和KEGG通路分析表明,类黄酮和苯丙烷类物质在花魔芋抵御软腐病菌侵染初期发挥重要作用。值得关注的是,硒化合物代谢、维生素B6代谢、类黄酮生物合成、N-聚糖生物合成及链霉素生物合成通路等抗病相关的差异表达基因在花魔芋染病初期全部或大部分受诱导表达。利用高通量测序获得大量花魔芋转录组信息,有助于挖掘与花魔芋抗软腐病相关的关键基因,也为魔芋抗病分子育种提供理论参考。

丛枝菌根菌丝桥介导刺槐-魔芋间碳转运和磷吸收

明确间作和接种丛枝菌根真菌(AMF)对刺槐(Robinia pseudoacacia)与魔芋(Amorphophallus konjac)碳转运和磷吸收的影响,可为揭示间作刺槐对魔芋的防病促生机制和推广刺槐林下魔芋绿色高产栽培技术提供科学依据。该研究使用孔径25μm尼龙网设置两室根箱隔网系统,分为A室(刺槐不接种/接种AMF)和B室(单作刺槐/刺槐间作魔芋);采用13C稳定性同位素技术对A室刺槐叶片进行标记,研究其同化的碳与B室魔芋之间的传递,以及AMF定植对两种作物的农艺性状、13C丰度和磷含量的影响。结果表明:(1)在接种条件下,菌丝桥对B室刺槐和魔芋的侵染率分别达到47.1%和60.4%;其中,刺槐侵染率与单作直接接种处理相比降低14.1%。在间作体系中,接种AMF提高了魔芋的生物量,其地上干质量和地下根系干质量分别较未接种处理显著增加9.7%和36.2%。(2)与单作未接种处理相比,间作未接种、单作接种和间作接种的刺槐同化的碳被更多地分配到根系和根际土壤(A室),并以根系分泌物的形式穿越尼龙网到达邻近作物根际(B室)。(3)与各自未接种处理相比,单作或间作接种显著提高B室刺槐和魔芋叶片、茎/叶柄、根系和全株磷含量。综上,AMF定植促进了刺槐向魔芋根际土和植株体内的碳转运,且间作栽培可促进AMF的定植和宿主作物对磷的吸收。

连作花魔芋软腐病株与健株根域丛枝菌根真菌群落多样性

【目的】解析不同连作年限花魔芋软腐病株、健株根域的丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizalfungi,AMF)群落多样性。【方法】使用AMF18SSSUrRNA基因特异引物AMV4.5NF/AMDGR对正茬及连作2年和3年的软腐病株、健株魔芋根系和根际土壤DNA扩增建库,通过高通量测序和生物信息学分析探究魔芋软腐病与其根域AMF群落多样性的关系。【结果】魔芋根系具有明显的AMF菌丝、泡囊和丛枝等结构。在相同连作年限条件下,健株根系AMF总侵染率、侵染强度和孢子密度均显著高于病株(P<0.05);在不同连作年限条件下,病株根系AMF总侵染率和侵染强度随连作年限延长而降低。从所有样品中共鉴定到9属53种AMF,其中有49个已知种和4个新种。球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Claroideoglomus)是AMF群落的优势属,其AMF种分别占总AMF种数的41.5%和26.4%;丰度最高的Paraglomus sp.VTX00308是所有样品的共有种。连作、软腐病及二者的交互作用显著影响根系AMF群落的Shannon指数和Simpson指数及根际土壤AMF的Chao1指数(P<0.05)。通过丰度差异分析发现6个在连作软腐病发生后丰度差异显著的AMF种(P<0.05);NMDS分析表明,不同连作年限的魔芋软腐病株与健株之间的根域AMF菌种组成、相对丰度和群落结构存在差异。相关性分析表明,软腐病发病率和病情指数与魔芋根系和根际土壤AMF的Shannon指数、根系AMF的Chao1和Simpson指数以及AMF总侵染率、侵染强度和孢子密度极显著负相关(P<0.01)。【结论】比对健株,连作魔芋软腐病株根际土壤AMF孢子密度以及根系AMF侵染率、种数和多样性均降低,其群落结构显著改变。