干旱条件下内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

本研究分别比较了在温室不同水分处理条件和田间自然条件下,包括100%被内生真菌感染(E+)种群,未被内生真菌感染(E-)种群和50%带菌率的E+和E-植株混合种群(M)的3种不同多年生黑麦草(Lolium perenne)种群的生长情况,以分析内生真菌对其寄主多年生黑麦草生长的影响。在模拟田间最大持水量(Field Water Content,FWC)的15%(FWC_(15))、30%(FWC_(30))、45%(FWC_(45))和60%(FWC_(60))的4种不同水分处理的温室盆栽试验中,随着土壤水分含量的增大,E+、E-和M种群的株高、分蘖数、株高生长速率、分蘖生长速率、叶宽、叶长、地上组织含水量和地上生物量先逐渐增大,在FWC_(45)水分条件下达到了最大,然后在FWC_(60)水分条件下各项生长指标降低,均低于FWC_(45)水分处理,说明FWC_(45)水分条件最适宜黑麦草幼苗的生长,而FWC_(15)、FWC_(30)和FWC_(60)水分条件对黑麦草幼苗的生长具有抑制作用;在盆栽各水分条件下,E+种群的分蘖数、株高生长速率、分蘖生长速率、叶宽、地上部组织含水量均显著高于E-和M种群(P<0.05);E+种群的叶长显著大于E-种群(P<0.05);在FWC_(60)水分条件下,E+和M种群的地上部生物量差异不显著(P>0.05),但均显著高于E-种群(P<0.05),而在其余3个水分条件下,E+种群均显著大于E-和M种群(P<0.05),但是E-和M种群之间无差异。在田间自然条件下,E+种群的株高、分蘖数、株高生长速率、分蘖生长速率、叶宽、地上部生物量均显著高于E-和M种群(P<0.05);而E+种群的叶长和地上部组织含水量与M种群差异不显著(P>0.05),但显著高于E-种群(P<0.05)。这说明内生真菌在温室和田间均能促进多年生黑麦草的生长,并增强其抗旱性和对该地区的环境适应性,内生真菌带菌率越高,其优势越明显。

禾草内生真菌研究及应用进展

内生真菌感染大部分禾草形成互惠共生体,提高共生体对环境适应性,并进而对动物、微生物以及整个生态系统产生广泛的影响,使该领域成为近年来研究的热点问题。分子生物学技术、基因组学、蛋白组学和代谢组学以及相应的信息生物学技术的应用加快了禾草内生真菌的研究,尤其是内生真菌全基因组序列的测定,明确了次生代谢物多样性及其与基因的关系,鉴定相关的功能基因和蛋白,基因敲除技术阐释了维持内生真菌与寄主动态平衡的分子机制。利用基因组学等技术筛选对家畜无毒的内生真菌菌株,通过接种技术建立新的既具有抗逆性,又对家畜无毒的禾草-内生真菌共生体,提高禾草的品质并确保对动物的安全性,在牧草及草坪草育种上获得了巨大成功。但是内生真菌的寄主特异性限制了内生真菌可利用的范围,因此后续应继续利用基因组学和代谢组学新技术深入研究内生真菌与寄主相互作用的机制,利用基因工程技术人工创造无毒菌株,克服共生体创制的瓶颈。本研究旨在对以上内容进行综述,以期为更广泛利用内生真菌进行牧草和草坪草育种奠定基础。

不同生长条件下内生真菌对多年生黑麦草生理特性的影响

本研究通过比较带内生真菌(E+)、不带内生真菌(E-)和混合(M)3个种群的多年生黑麦草(Lolium perenne)在田间自然条件和温室不同水分处理下生理指标的变化,以解释内生真菌在不同生长条件下对多年生黑麦草内部生理机制的影响。结果表明,在温室条件下,土壤含水量为田间最大持水量(field water content,FWC)的15%(干旱)和60%(水淹)时,内生真菌侵染显著(P<0.05)提高了多年生黑麦草总叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性,同时降低了丙二醛含量和过氧化物酶活性,但在水分含量为45%FWC时,3个种群生理指标并无显著差异(P>0.05);说明在胁迫条件下,内生真菌通过提高保护酶活性以增加寄主的抗逆性。在田间条件下,黑麦草叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性的变化趋势依次为E+>M>E-,丙二醛含量和过氧化物酶活性的变化趋势依次为E->M>E+,表明在自然生长条件下,内生真菌仍然通过内部生理机制的改变促进寄主生长。

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