微生物技术在农林草业生态保护与生态修复中的应用——以菌根真菌技术为例

微生物技术是近10年应用于生态保护与修复的替代性方法,因具备高效、绿色、无毒害等特点,研究与开发潜力巨大。菌根真菌作为提升植物产量、品质与抗逆性的微生物工具,在农林草业生态保护与修复领域被广泛研究并开发出众多专利及产品。通过梳理国内外现有研究,归纳总结了菌根真菌在提升植物养分吸收、改善土壤性质和污染修复利用的作用机理,并通过调研相关产品和技术,分析了当前菌根真菌技术发展的空白与现实挑战。旨在提升公众对菌根真菌技术的认识,以推动开发兼具生态效益与商业价值的微生物产品和修复技术,加快实现可持续农林草管理。

外生菌根真菌促进油松人工幼林生长的应用研究

从不同林型下分离获得的外生菌根真菌纯培养菌株中 ,选择了其中劣味乳菇、赫丝膜菌、褐环乳牛肝菌、毛边滑绣伞4株优良菌种 ,对油松人工幼林(5年生)进行菌剂混合接种试验。结果表明 :采用外生菌根真菌对油松幼林接菌 ,能够使土壤微生物种群数量发生变化 ;接菌后的土壤中的细菌、真菌、放线菌总数比不接菌的有明显的增加 ,其中真菌增加732.35 %。对接菌油松进行菌根侵染调查发现 ,接菌后的油松菌根侵染率为75 % ,不接菌的为20 % ;对连续两年接种菌剂的油松幼林调查发现 ,与不接菌剂的相比施用菌剂的油松地径、株高显著增加。由此认为 。

外生菌根真菌纯培养的生态学研究

本文研究了Boletus griseus Frost.(灰盖牛肝菌),Boletus sp.和Suillus grevillei (Klotz.) Sing. (厚环乳牛肝菌)3株菌根菌在纯培养条件下对温度、pH、盐浓度和水势等4个因子的生态适应性以及同油松和湿地松纯培养合成菌根的能力。结果表明,pH和盐浓度对菌根菌生长的影响比较小,而温度和水势则对真菌的生长具有很大的影响。其中B.sp.与S.grevillei具有很强的生态适应能力,而B.griseus则稍差。此外,结果还表明PEG4000可能会促进菌根菌在液体培养中的生长。在菌根纯培养合成研究中,共形成5种菌根,其中油松-B.griseus属新发现的外生菌根。5种菌根中,以油松-S.grevillei和湿地松-B.griseus较为理想。

外生菌根真菌对油松幼苗的接种效应

对商南县2年生油松苗木进行乳牛肝菌(Su illus bov inus)、褐环乳牛肝菌(S.luteus)和褐黄牛肝菌(B oletus luridus)3种外生菌根真菌菌剂的接种试验。结果表明,接种菌根真菌能明显提高苗木的菌根化水平,提高苗木的成活率,促进苗高和地径的生长,同时降低植株体内丙二醛含量,增加叶绿素含量,促进游离脯氨酸在植株体内的累积。

外生菌根在森林生态系统中的重要性(Ⅰ)──外生菌根对宿主树木的影响

文章根据国内外的菌根文献资料，综述了外生菌根形成对宿主树木的影响。外生菌根对宿主树木的主要作用包括：外生菌粮能扩大树木根系的吸收面积和吸收范围、增强宿主树木对营养元素的吸收和利用．菌根菌还能通过合成植物激素来调节共生双方。菌根还能提高宿主树木的抗病性和抗逆性。

优良外生菌根真菌的筛选及其菌剂的制备

对21株外生菌根菌依次有选择地进行了生长能力,拮抗作用,生态适应性,激素分泌等系列筛选实验。所筛选出的 Suillus grevillei(K1.)Sing.能在3种类型的培养基上迅速生长对 Rhizoctonia solani Kühn 有较强的拮抗作用,对各种生态条件有较好的耐受能力,离体培养能产生乙烯和玉米素。实验表明,液体深层发酵技术制备的S.grevillei 固体菌剂,对油松幼苗生长有很好的促进作用,从而验证了本文所提出的筛选程序与准则。

外生菌根菌对樟子松苗木生长的影响

以内蒙古大兴安林樟子松分布区较典型的6个乡土菌种与本实验室从法国引进的宿主范围较广的2个菌种及内蒙古地区分布广泛的土生空团菌为研究对象,采用固体和液体两种菌剂类型,对出苗30d左右的樟子松实生苗进行外生菌根菌接种试验,接种130d后观察菌根侵染情况及生长特性,同时对菌根化的樟子松苗木进行自然干旱胁迫,研究外生菌根菌接种对樟子松苗木生长及抗逆性的影响。结果显示:(1)5个乡土菌种和1个法国引进菌种均能够与樟子松实生苗共生菌根,菌根化苗木较对照的苗高增长10.5%～111.4%、地茎增长4.55%～92.8%、苗木干重增加6.8%～184.5%,且固体菌剂效果优于液体菌剂。(2)在干旱胁迫下,菌根化苗木叶绿素含量较对照增加5.82%～36.92%、净光合速率提高120.2%～217.03%,叶片推迟10.3～25h出现萎蔫,临界致死时间推迟13.8～38.2h。(3)接种菌种厚环乳牛肝菌和点柄乳牛肝菌的苗木菌根侵染率、苗木生长量、干旱胁迫下各项生理指标均显著优于其他菌种和对照。研究表明,樟子松实生苗菌根化对苗木生长有明显的促进作用,能够提高苗木对干旱胁迫的抵御能力;厚环乳牛肝菌和点柄乳牛肝菌是有潜在研究和应用价值的优良菌株,这两个菌株的固体菌剂可用于樟子松菌苗生产。

红皮云杉外生菌根菌对苗木生长的影响

2000年8～10月自大兴安岭新林林业局和兴隆林业局采集各种林型下的伞菌担子果,进行分离培养、纯化,获得36个菌株。经对红皮云杉室内接种试验获得6个可与红皮云杉共生形成外生菌根的菌株。室内接种试验结果表明,在红皮云杉播种苗上接种菌根菌的时期应在出苗后30d左右。菌根形成的适宜温度为20℃左右。筛选得到的6个菌株对红皮云杉幼苗的生长有明显的促进作用。接种林地菇(Agaricussilvaticus)、031和L15菌株的苗木叶绿素a含量明显高于其他菌株和对照;接种009、004、林地菇和L15菌株的苗木叶绿素b含量也明显高于其他菌株和对照;接种林地菇、L15、031、009和025菌株的苗木与对照苗木在重量上差异显著;其中接种林地菇和L15菌株的苗木比对照苗木分别增加了19.23%和23.08%;接种6个菌株的苗木与对照苗木高度比较差异非常显著,接种林地菇和L15菌株的苗木与对照相比分别增加17.83%和16.37%。室外接种结果表明,接种林地菇的苗木高生长最好,接种70d高于对照9.24%;接种菌株L15的苗木地径生长最好,接种70d高于对照9.92%;接种菌株009的苗木侧根数最多,接种70d高于对照51.91%;接种菌株009的苗木主根最长,接种70d高于对照3.36%;而接种菌株031的苗木全株感染菌根率最高,接种70d高于对照13.90%;接种菌株031的苗木光合作用最强,高于对照20.02%。从几项主要的指标综合来看,菌株L15、菌株009和菌株031是有潜在研究和应用价值的优良菌株。

外生菌根真菌同立枯丝核菌重寄生关系的研究

研究了18株外生菌根菌对Rhizoctonia solani Kueho的重寄生作用。在光学显微镜下观察到8株菌根真菌同R.solani具有重寄生关系,通常表现为吸附生长,缠绕,侵入,消解等4种作用形式。首次将扫描电镜和能谱仪(EDAX)应用到真菌间相互作用关系的研究上,对3株菌根菌Gomphidius roseus、Laccaria bicolor、Lactarius deliciosus进行了扫描电镜观察和X-射线微区分析。发现了在吸附生长,缠绕和侵入等3种作用形式中,R.solani和菌根菌菌丝之间有物质流的存在,物质流主要含有P、S、K、Ca等元素物质,流向是由R.solani菌丝到菌根菌菌丝。而在消解作用中则没有发现这种物质流。

太白山自然保护区金背杜鹃菌根调查研究

首次报道了在太白山自然保护区巴山冷杉林下采到的金背杜鹃 ( Rhododendronclementinae Forrestex W.W.Smith subsp.aureodorsale W.P.Fang)共生真菌 3种 :卷缘网褶菌 ( Poxillus involotes( Botsch) Fr.)、亚褐环粘盖牛肝 ( Suillus subluteus( Peck)Snell ex Slipp &Snell.)、黄粉牛肝菌 ( Pulveroboletusravenelii Berk.et Curt.) ,且这

外生菌根真菌纯培养中生理活性物质代谢的研究

随着外生菌根研究的不断深入,越来越多的菌根工作者开始注意到了外生菌根真菌生理活性物质研究的重要价值。T.Santoro et al.,G.N.Krywolap et al.,D.H Marx等先后研究了外生菌根菌在各种培养条件下产生拮抗活性物质及这些拮抗物的理化性质和生物学功能,证明了外生菌根具有生物防治效应的部分原因是由于真菌抗生素的分泌。80年代以来,发现外生菌根及其真菌产生的植物激素在形成菌根及促进寄主植物生长方面起重要作用。如J.H.Graham et al.

太白山自然保护区外生菌根及菌根真菌调查研究

报道了太白山自然保护区外生菌根及菌根真菌的调查研究结果。共获得外生菌根真菌 2 8种 ,隶属6科 18属 ;查明主要菌根树种是巴山冷杉 (Abiesfargesii Franch)和太白红杉 (L arix chinensis Beissn)。主要菌根真菌是红菇 (Russuluceae)和牛肝菌 (Boletaceae)。并对其生态分布进行了分析 ,以亚高山 (Subalpine belt)南坡 2 85 0～3 30 0 m、北坡 3 0 0 0～ 3 2 0 0 m区带最适合于菌根 (Mycorrhiza)及菌根真菌子实体 (Mycorrhiza fungi fruit bodies)的形成。

陕西省杨树外生菌根种类的调查研究

对陕西省３５种杨树外生菌根的调查研究，鉴定出９种外生菌根真菌。研究证明，一种外生菌根真菌可侵染不同种杨树；一种杨树又可被不同的菌根真菌侵染，并观察到在同一小根上顶端形成菌套，中部和下部形成泡囊丛枝这一混合型菌根形态。

全球变化下菌根真菌的作用及其作用机制

全球气候、环境、经济与社会的发展变化,对环境与资源造成严重挑战和新的发展机遇。菌根真菌是陆地生态系统中的重要生物组份,占据不可替代的重要地位,充当调控生态系统稳定和保持可持续发展的多重角色。分析了全球变化对菌根真菌的影响,探讨了全球变化下菌根真菌的地位、角色和作用,以及菌根真菌应对全球变化的可能作用机制,旨在为加强全面应对全球变化提供新的思路和途径。

外生菌根菌与森林树木的相互关系

生态系统的每个过程都伴随着各种微生物的活动 ,其中最重要的功能群之一是菌根真菌 (菌根菌 )。一般认为 ,菌根菌是自然界多数植物生存最基本的组成部分 ,陆地上约 90 %以上的高等植物都具有菌根菌。这些菌类的菌丝体与植物根系结合形成菌根 ,使植物生长成为可能 ,使不同种类植物的根系联在一起。根据菌根菌入侵植物根系的方式及菌根的形态特征 ,菌根可分为外生菌根、内生菌根和内外生菌根 3组共 7种类型。外生菌根主要出现在松科、桦木科、壳斗科等树种的森林生态系统中 ,在根系表面形成菌丝鞘 ,部分菌丝进入根系皮层细胞间隙形成哈氏网表面。菌根菌剂在森林经营中得到广泛地应用。外生菌根菌对森林树木的作用可归纳为 :1)促进造林或育苗成活与生长 ;2 )提高森林生态系统中植物的多样性、稳定性和生产力 ;3)对森林生态系统的综合效应 ,主要表现在增加植物 -土壤联结 ,改善土壤结构 ,促进土壤微生物 ,增强植物器官的功能 ;4 )抗拮植物根命病宫病原菌等。树木与菌根菌相互关系研究主要包括 :1)菌根共生的机理 ;2 )菌根菌在退化森林生态系统恢复与改造中的作用 ;3)菌根菌的分布格局与森林生态系统服务功能的关系 ;4 )菌根菌对森林生态系统的综合效应 ,如菌根菌与森林植物群落结构。

菌根真菌与植物激素相互作用研究进展

菌根真菌生长及其与植物共生过程中可直接合成或诱导植物产生多种激素类物质,如生长素(auxin)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)、乙烯(ET)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)等,这些物质除了调节植物自身生长发育、控制植物形态建成和生理代谢外,还能在菌根真菌与植物相互识别、菌根形成、诱导植物抗逆性等方面发挥作用。本文总结了菌根真菌对植物激素种类、形态和含量的影响,以及植物激素对菌根真菌生长发育、侵染、产孢和功能的影响。旨在为进一步研究菌根真菌与植物激素相互作用关系、探索菌根真菌生理代谢特点提供依据。

外生菌根真菌与丝状真菌混合对红松凋落物降解效能的影响

实验以原始红松林中高频出现的丝状真菌(链格孢Alternarria sp.)和两种外生菌根真菌(细粉绒牛肝菌.XerocomusPulverulentus、大杯伞Clitocybe maxima)为供试菌株,以粉碎的新鲜红松凋落物为分解底物,发酵培养后测定底物的质量损失率,酶活性以及营养元素的变化情况。结果表明,AX处理(Alternaria sp.和X.PulveRrulentus混合菌株组合)在60天内质量损失率最高,为18.33%,而混合菌AC处理(Alternaria sp.和C.maxima混合菌株组合)由于产生拮抗作用质量损失较低,为13.27%;20天时,X处理(X.Pulverulentus)产生漆酶活性较高为0.093 U·mL^(-1),C(C.maxima)和AX处理的酶活性的最高值分别为0.063 U·mL^(-1)和0.047 U.mL^(-1),而A(Alternaria sp.)处理的纤维素酶活性为0.59 U·mL^(-1),AC处理为0.57 U·mL^(-1),AX为0.53 U.mL^(-1),但是AX处理在50天时再次出现高峰,为0.48 U·mL^(-1):AX处理底物的营养元素N含量减少幅度最为明显,减少百分率为12.21%,同时,P元素的减少幅度也最大,减少百分率25.82%。研究结果进一步揭示了森林生态系统中不同功能真菌类群对林木有机凋落物降解过程中的作用机制,及真菌类群间的相互作用关系。

外生菌根与植物营养

外生菌根与植物营养周崇莲，齐玉臣（中国科学院沈阳应用生态研究所，１１００１５）ＥｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａａｎｄＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎ￥ＺｈｏｕＣｈｏｎｇｌｉａｎ；ＱｉＹｕｃｈｅｎ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，ＡｃａｄｅｍｉａＳｉｎｉｃａ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１５）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ，１９９３，１２（１）：３７－４４。ＴｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｒｏｌｅｏｆｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌｆｕｎｇｉｉｎｐｌａｎｔＣａｎｄＮｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｓ，ｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｕｔｒｉ－ｔｉｏｎｏｆＰａｎｄＫ，ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｏｒｍｏｎｅａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌｆｕｎｇｉ．Ｉｔｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｒｏｌｅｏｆｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｉｓｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅｏｆｎｕｔｒｉ－ｅｎｔｓｆｏｒｐｌａｎｔｓ．

波氏块菌与锥连栎合成菌根苗技术初探

波氏块菌是一种经济价值较高的菌根食用菌。对波氏块菌与锥连栎合成菌根苗的技术进行了研究,结果显示,用波氏块菌孢子液接种锥连栎树苗后,第1个至第2个月可形成淡黄色、黄褐色外生菌根。外生菌根为单轴状、羽状和不规则分支状,单根菌根长0.35 mm～1.99 mm,直径为0.18 mm～0.29 mm。菌根延伸出外延菌丝,其外延菌丝为排列整齐的刚毛,呈半透明状。菌根老化后变暗褐或萎缩,外延菌丝呈透明、半透明、排列整齐的刚毛是波氏块菌与锥连栎形成的菌根最重要的形态特征。

华南地区松、桉树种外生菌根调查

室外调查结果表明,华南地区的松、桉树种已知有菌根真菌11种,其中彩色豆马勃与多根硬皮马勃为本地区的常见种,可与多种松、桉形成外生菌根。在平均气温达20℃以上,相对湿度达80％以上及有相当降雨量的条件下,子实体产生较多;不同立地条件下,外生菌根菌的分布也不相同。