探讨:菌根菌的种类及发展前景

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探讨:菌根菌的种类及发展前景

2023-08-30 06:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

作用:

(1)吸收矿质养分

AMF在根部周围形成的菌丝网伸展到根际土壤中,扩大了植物根的吸收表面积,增加植物对矿质营养的吸收,改善植物生长状况。在玉米、牡丹等植物中接种AM真菌后,植物相对叶绿素含量增高,光合作用增强,促进对碳素营养吸收,增加植物生物量,同时可促进植物对氮和磷的吸收利用。

(2)提高植物抗逆性(抗旱、抗盐、抗重金属毒害)

抗旱:在干旱条件下接种AM真菌提高大豆、玉米、莴苣等植株生物量,同时提高叶片相对含水量、光合速率、蒸腾速率,降低气孔阻力,使宿主植物更有效地利用水分,从而增强抗旱能力。

抗盐:接种AMF能提高玉米、香蕉幼苗、黄瓜及番茄等植物耐盐胁迫能力。盐胁迫条件下,可通过AMF增强植株水分吸收,缓解生理性干旱;改变植物体内离子平衡,减轻质膜和酶受损程度;改善植物营养、激素水平变化、增强植物根系活力等也起到间接耐盐作用。

抗重金属毒害:AM能通过菌丝对重金属螯合、固持钝化而留于菌根中,从而减轻植物重金属毒害。

(3)改良土壤

许多废弃地极端贫瘠,重金属毒害严重,这是复垦土壤限制植物正常生长的关键因素。研究表明,AMF对土壤结构、养分和肥力具有一定作用。丛枝菌根及根外菌丝可在土壤中形成庞大的菌丝网络,通过网织、缠绕等物理作用形成大团聚体;另外,丛枝菌根分泌有机酸和多糖类物质可促进土壤水稳性团聚体的形成。

丛枝菌根真菌是大多数植物的根系和土壤密切联系的桥梁,菌根的形成能引起植物根系生理代谢活动的变化,引起菌根根际微生物区系组成和数量的变化,加速有机物质的分解,提供养分,改善肥力,稳定环境。

前景展望:

由于AMF能够增强盐胁迫下植物的生长、改变根系形态、提高光合作用和矿质元素的吸收、增强抗氧化作用,从而缓解盐胁迫对植物的伤害,有利于植物在逆境土壤环境生长。因此,AMF在盐碱土壤改良与植株恢复中应用前景广阔。

外生菌根菌(EMF)

外生菌根是菌根真菌菌丝体侵染宿主植物尚未木栓化的根部形成的,主要特征是菌丝在植物营养幼根表面形成菌套,并在菌根真菌不侵入细胞内部的情况下,有的向周围土壤伸出菌丝,代替根毛的作用。

作用:

(1)外生菌根的形成能降低某些根部病害的发病率,抑制病菌的生长发育。Sylvia等研究发现,当环境条件对外生菌根菌红蜡蘑(Laccaria laccatta)生长有利时,它显著抑制尖孢镰刀菌 (Fusarium oxysporum),反之抑制效果不明显。Chakravarty等研究表明,在纯培养红蜡蘑菌根菌对病原菌效果不明显,但当将其接种苗木时,苗木立枯病的发病率大大降低。栾庆书在多种病原菌的拮抗作用试验中发现,外生菌根菌均能抑制病原菌的生长速度、使重叠菌落死亡、控制病原菌繁殖体的形成,特别是柳钉菇还能产生抑菌圈。孟繁荣等研究发现,对兴安落叶松、樟子松裸根苗进行人工接种外生菌根菌,相比对照,猝倒病发病率兴安落叶松苗降低14%-22%,樟子松幼苗降低12%-20%。

(2)EMF能促进植物修复重金属污染土壤

植物在重金属污染的胁迫下,外生菌根菌会直接对重金属元素产生各种作用,以提高植物对重金属毒害的抗性。Kasuya对加勒比松菌根形成影响研究表明,不同菌种对 Al3+的耐力不同,但均表现出耐性。郭秀珍等在含超量Al、S、Mn、Cu和Fe等重金属的露天煤矿废墟上,用彩色豆马勃接种松树幼苗后造林成活率普遍提高,而接种其他菌种幼苗通常不能成活。Meharg发现很多外生菌根菌有转化持久性有机污染物(多卤化联苯、芳烃化合物、含氯苯酚、杀虫剂等)的能力,促进了宿主植物的生长发育。

前景展望:

外生菌根菌在森林生态系统中,特别在对植物种的适应性(如干旱、瘠薄等极端环境因子)、种间关系以及林分生产力等方面均具有特别重要的意义,而且外生菌根菌可通过人工培养而大量繁殖,因此对其的研究具有较高的应用价值。中国对外生菌根菌的研究虽然起步较晚,但发展迅速,至今已获得一些超过世界水平的研究成果,然而外生菌根菌的研究任重道远,在人工驯化方面遭遇瓶颈,希望从基础研究着手,不断成熟,完善实验技术,找到突破口使外生菌根菌资源得到真正的扩展利用。

杜鹃花类菌根ERM

(特殊的内生菌根菌)

杜鹃花泛指杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃花属( Rhododendron L.)植物,是我国传统花卉,中国是其分布最多的国家,约有530余种,仅特有种类就达400多种。杜鹃花具有极高的观赏及园林应用价值,在医药、植物生长促进剂、生物农药等领域应用前景广阔,成为近年来应用研究一大热点。

杜鹃花科大多数植物根系与一些真菌在自然生境下形成内生菌根结构,即杜鹃花类菌根(Ericoid mycorrhiza-ERM),亦称欧石楠类菌根,是指杜鹃花科几个属植物根系上形成的菌根,是内生菌根中的一个特殊类型,在杜鹃花类植物的生长发育中扮演着重要角色。

作用:

(1)促进杜鹃植株的生长

目前,国内外报道的杜鹃花类菌根主要包括5个属共7种菌。刘振华等鉴定得到4种杜鹃花类菌根真菌;尹丽娟从不同自然生境的云锦杜鹃根系里分离出的5株菌根真菌均能促进其幼苗生长,即使无N源供应,接种苗生长状况均好于其他菌株接种苗和非接种苗;张春英等从云锦杜鹃中分离出15个ERM菌株并接种到其幼苗中,发现15个供试菌株均对其接种幼苗生长表现出正效应,但不同菌株对其幼苗的生长促进效应差异明显。

(2)促进杜鹃植株的营养吸收

在土壤营养贫瘠的石楠灌丛生态系统中,ERM菌根会促进顽固有机氮和磷的吸收。ERM促进营养吸收的原因:①菌根扩大了根部与土壤的接触面积;②推测其根内真菌有类似固氮菌的作用,能把不能利用的硝态氮转化为容易吸收的其他N源形式;③真菌能产生许多水解和氧化的酶类,帮助真菌分解土壤中的有机氮源和磷源供寄主植物生长。

(3)提高杜鹃抗性

高侵染率对于帮助植物抵抗环境胁迫具有重要意义。杜鹃内生真菌本身具有很强的抵抗水分胁迫的能力,并且可能在寄主抵抗水分胁迫时起作用,但还需验证。杜鹃花科植物常成为重金属污染严重地区的主要植被,这一现象引起人们对杜鹃研究兴趣。研究表明,无论铜来源地的状态是什么,杜鹃菌根植物能抗铜。但无法辨明是杜鹃自身的作用?杜鹃真菌的作用?或是两者的相互作用?机理也尚不清楚。可能原因:①ERM真菌能固定和结合有毒金属,使其失去活性;②ERM真菌能分泌有毒金属的解毒蛋白;③有毒金属物质被分隔到特殊组织中,不参与杜鹃的生长代谢;④ERM真菌能分泌多种酶类,促进重金属的吸收和转化。

前景展望:

杜鹃能在重金属污染环境下优于其他物种存活,很大原因是因为杜鹃内生真菌有促进杜鹃生长发育、提高杜鹃抗性的作用,但其机理至今不明,且不同ERM真菌对寄主的侵染率有很大差异,对增加寄主抗性的能力也有很大区别,同一菌种来源不同,研究结果也不同。这可能是导致ERM真菌还没有大量运用到杜鹃推广栽培的原因之一。

观赏植物菌根菌ECM

观赏植物是重要的依赖菌根真菌的植物类群,对于美化环境、改善生态条件、促进经济发展等方面均具有重要价值,人们给予了众多研究,其中,观赏植物菌根真菌多样性研究表明观赏植物菌根真菌具有丰富的形态、物种和功能多样性。

作用:

(1)促进观赏植物生长发育

菌根真菌能促进观赏植物营养生长和生殖生长。

(2)改善土壤理化性质、保持土壤健康

观赏植物菌根真菌能改良土壤、修复退化土壤,从而提高土壤质量,这对荒漠化生态系统土壤修复、改善土壤理化性状、促进园林绿化和植被恢复等均具有一定作用。

(3)促进N、P、K 等养分吸收,改善营养状况

菌根真菌能够扩大根系吸收面积,提高植物对磷、氮、钾、锌、铜、铁、硫等吸收效率,加速碳元素在生态系统中的循环,从而促进观赏植物养分吸收转运和代谢。

(4)提高观赏植物抗逆性

菌根真菌能改变观赏植物内源激素平衡状况,影响观赏植物如玫瑰叶片水势、蒸腾速率、气孔导度、光合作用和永久凋萎点等,提高植物抗旱性;盐胁迫下菌根真菌对观赏植物的促进作用被认为是对植物形态、生理和生物化学等多方面影响的综合结果;接种菌根真菌能提高观赏植物耐盐性、可缓解重金属对观赏植物的毒害。施用污泥的土壤中接种AM真菌能显著提高观赏植物体内N、P、Zn、Mn、Cu、Ni、Cd、Pb、Co等含量。

前景展望:

整体看,观赏植物菌根研究尤其是菌根真菌资源与多样性研究比较零散。值得注意的是,观赏植物ECM真菌和AM真菌更易同时侵染一种植物而形成复合菌根,即同一株植物根系上同时形成多种菌根,因此其菌根形态多样性、菌根菌物种多样性和功能多样性就会发生复杂变化,值得深入探索。

菌根真菌对观赏植物生长发育具有不可替代的多种生理生态作用,随着技术的发展和研究的深入,菌根真菌在观赏植物上的应用将会取得成功并获得经济效益。

以上为诺曼利尔对于菌根菌种类及发展前景的探讨,以后也将持续关注菌根菌技术的研究进展,推进其在盐碱地土壤修复、工业污染土壤治理、荒漠化土地植被覆盖、农业农产品繁殖生长、植物生长等方面的应用。返回搜狐,查看更多



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