固氮植物菌根的普遍性及其联合共生的研究

豆科和非豆科固氮植物不仅能够固定大气中氮素，增加土壤中的氮素营养，而且由于具有较强的抗逆性，是恢复和重建退化农林生态系统的优良先锋树种。但在逆境条件下对固氮植物的固氮能力最经常的限制因子就是磷素供应，而菌根的形成保证了固氮作用对磷素的需求。目前国内外针对固N植物菌根这样联合共生的研究多停留在现象的描述上，对其机理缺乏深入研究。本文针对典型的固氮树种进行联合共生体人工纯培养研究，试图探讨联合共生体之间相互关系及作用机理，为更好地利用固氮植物资源及菌根技术提供理论依据。通过对共生资源的收集、培养及刺槐联合共生体的纯培养研究，得出如下结论：(1)固N植物同时受菌根侵染不仅具有普遍性，更有其生态学意义。在半干旱地区刺槐林下的VA菌主要有摩西球囊霉(Glomus mosseae)、聚丛球囊霉(G. aggregatum)、细凹无梗囊霉(Acaulospora scrobiculata)三种，外生菌根真菌有尖顶地星(Geastrum triplex)、笼头菌(Clathrus sp.)两种，初步证实了刺槐除具根瘤外以同时受VA菌和外生菌根真菌的侵染；在沙棘林下优势种较明显只有一种，即聚丛球囊霉(G. aggregatum)。(2)对外生菌根菌进行了营养条件的选择实验，供试菌种对碳源的利用较为广泛，葡萄糖、果糖为其最适碳源，平均生长量比对照高出4.4倍；供试菌种对有机氮的利用利用机氮，平均生长量比无机氮源高出1.6倍。(3)在人工纯增减条件下，接种的VA菌、外生菌根菌和根瘤菌均成功侵染了刺槐无菌苗，并形成了内生、外生菌根和根瘤，更充分地证实了刺槐与VA菌、外生菌和固N菌之间的联合共生关系。(4)联合共生对刺槐生长、菌根侵染、根瘤菌的结瘤固N能力均有不同程度的促进作用。VA菌根菌中的苏格兰球囊霉(G. caledonium)和外生菌根菌中的毛边华狙伞(H. mesophaseum)是刺槐比较适合的菌根菌；VA菌和外生菌双接种对宿主植物生长有明显的促进作用，混合接种苏格兰球囊霉(G. caledonium) + 毛边华锈伞(H. mesophaseum) + 劣味乳菇(L. insulsus)及混合接种摩西球囊霉(G. mosseae) + 苏格兰球囊霉(G. caledonium) + 毛边华锈伞(H. mesophaseum)的组合效果最好；接种固N菌对菌根菌的影响不明显，而接种菌根菌对刺槐固N能力有明显的促进作用，尤以两种VA菌混接和两种外生菌混接对刺槐根际结瘤量和固N活性的促进作用最为明显；同时接种VA菌、外生菌和固N菌无论是对刺槐生长、结瘤固N还是菌根侵染都有显著的促进作用。其中最佳接种组合是苏格兰球囊霉(G. caledonium) + 毛边华锈伞(H. mesophaseum) + 劣味乳菇(L. insulsus) + 根瘤菌，宿主植物株高、地径、生物量、侧根数分别比对照增加46%、102%、213%、82%，结瘤量、固N活性分别比单接种固N菌增加500%、451%，菌根侵染率高达100%。(5)接种Frankia菌同时配合适度的P肥施用对沙棘的结瘤固N有明显的促进作用。由于沙棘的固N和供N作用，杨树-沙棘混交林中土壤有效态N、P的含量比杨树纯林分别增加36.7%、17.1%。综上所述，本文在刺槐联合共生体人工纯培养实验中得出具有重要意交的结论：从形态解剖上观测到了VA菌、外生菌根菌的侵染特征；定量研究了不同接种方式对刺槐生长、菌根菌的发育状况及结瘤固N能力的影响，选择出了最佳的接种组合。对宿主植物、菌根菌、固N菌之间相互作用及机理进行了初步的探讨。为固N植物联合共生体接种技术提供了理论依据。

PHCs污染土壤中植物-AM真菌联合生态效应研究

AM真菌的形成，对共生植物有许多有益的作用。近年来，科学家又将菌根用于修复污染的土壤。对辽河油田和沈抚污水灌区进行了AM菌的调查，结论如下：I)辽河油田和沈抚污水灌区的主要的AM真菌是Glomus mosseae, G. geospora, G. constrictum, Paraglomus occultum，其中优势属为Glomus。因北方冬季的严寒，经过一个冬季，土壤中的抱子密度减少80％以上。在资源调查的基础上，以三叶草、万寿菊和大豆作为供试植物，做盆栽模拟实验，结果为：I )当柴油浓度高达30 000 mg·kg~(-1)时，AM菌仍能侵染菊花，和菊花形成共生体；2）随着油浓度的增加，侵染率先增加，而后降低。3)随着油浓度的增加，叶绿素总量先略微增加，当油浓度高达30 000 mg·kg~(-1)时，叶绿素含量下降；4）随着油浓度的增加和灭菌，植物的营养生长和生殖生长受到抑制，而接AM菌、细菌和固氮菌能缓和这种抑制；5）随着油浓度的增加和AM菌的生育进程，AM菌的接种效应在增强。6）对接菌和不接菌的处理来说，随着油浓度的增加，降解率先增加，5000 mg·kg~(-1)时达到最大，分别为94.280la和93. 16%;然后降解率降低。低浓度时接入AM菌，能促进柴油的降解；而当油浓度高达30000mg·kg~(-1)时，不接AM菌反而降解效果会好些。

长白山赤杨从枝菌根真菌DNA分子多态性的研究

丛枝菌根是自然生态系统中分布最广的内生菌根，在促进植物生存与生长、植被恢复以及生物多样性保护等方面有着非常重要的作用。随着现代分子生物学技术的发展，丛枝菌根真菌的研究得到空前发展。大量DNA分析新技术在丛枝菌根真菌的分子遗传、分类鉴定、种间及种内亲缘关系、菌株持久性等方面得到应用，与传统菌根研究方法相比，表现出巨大的优越性。但相比国际而言，国内针对菌根真菌分子水平上的研究发展较为缓慢。本项研究对中国吉林长白山东北赤杨、西伯利亚赤杨、色赤杨丛枝菌根真菌DNA分子多态性进行初步研究，试图揭示其一般规律，为更好地利用这一资源提供理论依据。通过比较与筛选，得到丛枝菌根真菌痕量DNA快速、简便的提取纯化方法—改良CTAB法。经PCR检测，所得DNA满足进一步研究的要求。根据丛枝菌根真菌185 rRNA小亚基核基因片段的特点，利用“科”特异性引物进行半巢式标记PCR（Labelled Primers-PCR，LP-PCR）扩增，再经单链构象多态性（Single-Stranded Conformation Polymorphism，SSCP）分析来检测其DNA分子在“种”水平上表现出的多态性。研究结果显示：丛枝菌根真菌在“种”的水平上并未随各宿主的变化表现出丰富的多样性；长白山地区赤杨属植物至少有东北赤杨、西伯利亚赤杨和色赤杨三个树种在自身“属”的水平上与共生的球囊霉科（Glomaceae）至少一个“种”的丛枝菌根真菌，即根内球囊霉（Glomus intradix），在“种”的水平上表现出不相关于宿主海拔高度的某种相互选择性。

FACE对农田土壤微生物及VA菌根的影响

大气CO_2浓度升高对整个陆地生态系统产生巨大影响。微生物是土壤中重要而又活跃的组成部分，是自然界物质循环不可缺少的成员，行使着许多对陆地生命至关重要的功能。因此，了解土壤中微生物的变化，是了解整个陆地生态系统对大气CO_2浓度升高响应的关键。木文利用在江苏省无锡市建立的稻一麦轮作FACE系统研究平台，研究了CO_2浓度升高对农田土壤微生物及VA菌根的影响。结果发现在FACE条件下，土壤细菌、真菌和放线菌的数量都随着小麦和水稻的生长而发生变化，分别在小麦返青期和水稻拔节期偏大，随后均有所下降，与对照相比，CO_2浓度升高增加土壤细菌、真菌和放线菌的数量；小麦根区土壤中议菌根真菌的抱子以球囊霉属（Glomus）为优势属，以摩西球囊霉（Glomus mosseae）为优势种；在小麦拔节期和孕穗期观察到VA菌根真菌侵染，侵染率在拔节期偏高，后逐渐降低，CO_2浓度升高使小麦VA菌根侵染率增加，而在水稻根系没有观察到VA菌根真菌侵染；根系活力分别在小麦拔节期和水稻抽穗期偏高，到成熟期均降低，CO_2浓度升高使根系活力增强；小麦VA菌根侵染率与根系活力存在正相关关系。总之，大气CO_2浓度升高对农田土壤细菌、真菌和放线菌的数量、VA菌根侵染率及根系活力都表现出一定的促进作用。

不同丛枝菌根真菌对万寿菊生长及柴油降解率的影响

在盆栽条件下,用沈抚污灌区非灭菌水稻土,研究了柴油浓度为5 000 mg·kg-1时接种3种AM真菌(Glomus mosseae,G.geospora,G.constrictum)和细菌对万寿菊(Tagetes erecta)耐油性的影响.结果表明,在此浓度下,AM菌仍能和万寿菊形成共生体,白色万寿菊比黄色万寿菊耐油能力强,总生物量增加63.1％;接种AM真菌的处理,其侵染率比对照高3.5％～29.9％.G.mosseae和G.geospora是较好的菌种,总生物量分别比对照增加9.0％和42.7％;混接AM真菌效果一般.施入细菌菌剂虽然抑制了AM菌对万寿菊的侵染,但促进了菌根化植物的营养生长和生殖生长.5种接菌处理中,以接种G.geospora和混接AM菌和细菌的处理最好,对柴油的降解率分别比对照增加16.51％和14.05％.

Ferrugem da mandioca.

Historicamente a ferrugem da mandioca, causada pelo fungo Uromyces manihotis Henn. não tem sido considerada uma doença importante para o Brasil. Todavia, nos últimos dois anos, severas epidemias têm sido detectadas em diferentes regiões do Nordeste brasileiro como Aracaju, no Estado de Sergipe, e São Miguel das Matas, Tancredo Neves, Porto Seguro e Ilhéus, no Estado da Bahia. No Extremo Sul da Bahia a doença foi encontrada com alta intensidade nas variedades Caravela e Platina.

Análise da diversidade micorrízica na rizosfera de genótipos de milho (Zea mays L.) contrastantes para eficiência no uso de P utilizando eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE).

A diversidade genética de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) presentes na rizosfera de genótipos de milho tropicais, selecionados como contrastantes para eficiência no uso de fósforo (P), foi avaliada pela técnica de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). Fragmentos de DNA ribossômico (rDNA) foram amplificados por PCR, utilizando primers específicos para as famílias Acaulosporaceae e Glomaceae de fungos micorrízicos. Na análise por DGGE, os primers para as famílias Acaulosporaceae e Glomaceae foram eficientes na diferenciação das populações micorrízicas. Os genótipos de milho tiveram uma maior influência na comunidade de FMA da rizosfera do que o nível de P no solo. Os perfis de DGGE revelaram bandas que estavam presentes somente nos genótipos eficientes no uso de P (L3 e HT3060), sugerindo que alguns grupos de FMA foram estimulados por estes genótipos. As espécies Acaulospora longula, A. rugosa, A. scrobiculata, A. morrowiae e Glomus caledonium foram encontradas somente na rizosfera dos genótipos de milho eficientes no uso de P cultivados em solos com baixo teor de fósforo. Uma maior diversidade micorrízica foi encontrada nas amostras coletadas em solos de plantio direto, comparados com solos de plantio convencional. A efetiva colonização das raízes por FMA pode aumentar a eficiência de uso de P de cultivares em solos sob baixo P, influenciando a produção de milho em solos ácidos do Cerrado.

Análise molecular de fungos micorrízicos arbusculares em raízes de milho.

A comunidade nativa de fungos micorrízicos arbusculares (FMA), presente em amostras de raiz e de solo rizosférico de 15 genótipos de milho contrastantes para eficiência no uso de fósforo, foi avaliada pela técnica de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). Foram amplificados fragmentos do DNA ribossomal com primers específicos para as famílias Acaulosporaceae e Glomeraceae. Os primers para a família Glomeraceae foram eficientes em diferenciar a estrutura da população de fungos micorrízicos, indicando grande diversidade da comunidade entre os genótipos. No DGGE específico para Glomeraceae, foram observadas bandas exclusivas nas linhagens eficientes L228-3 e L3, ambas cultivadas sob baixo teor de fósforo, indicando uma associação preferencial entre os genótipos e os simbiontes, que pode resultar em melhor eficiência na aquisição de fósforo. Além disso, a presença de Glomus clarum nestas duas linhagens eficientes, cultivadas sob baixo P, indica uma possível relação dessa espécie à tolerância ao estresse de P nesse solo. Com relação à família Acaulosporaceae, a técnica de DGGE detectou pouca variação entre os genótipos cultivados em baixo P, além de menor diversidade de fungos micorrízicos dessa família colonizando as raízes de milho.

Efecto de la inoculación con hongos micorrícicos arbusculares en plantines de olivo sobre diferentes sustratos

El olivo es un cultivo que se encuentra en fase de expansión, siendo Catamarca una de las principales provincias productoras de Argentina. La meta de los viveros olivícolas es obtener cantidad, calidad y rápido crecimiento de plantines de olivo con el menor costo. El objetivo de este trabajo fue evaluar la mejor combinación hongo (cepa) - sustrato (características) en la producción de plantines de olivo. Para ello, se seleccionaron plantines en la etapa de endurecimiento, los cuales se colocaron en macetas con cuatro sustratos diferentes: arena (SA), arena/turba (SB), arena/turba/suelo de monte (SC) y suelo de monte (SD). Las plantas fueron inoculadas con dos cepas de micorrizas de la especie Glomus intraradices. Las variables evaluadas fueron: supervivencia, crecimiento, estado nutricional y porcentaje de colonización. Siendo el margen bruto la principal variable económica analizada. Los resultados muestran que la inoculación con HMA y las características de los sustratos no afectan la supervivencia de plantines de olivo en etapa de cría, pero la inoculación influye positivamente en crecimiento y estado nutricional. Sin embargo, el sustrato utilizado es el principal factor que determina el tiempo de obtención de las plantas, ya que sus características físicas y químicas condicionan las variables de crecimiento, nutrición y costos productivos. La madurez fisiológica junto a la fertilidad química de los sustratos disminuyen la infectividad de los HMA.

Acción de las micorrizas vesiculares arbusculares en la nutrición y crecimiento del portainjerto cítrico Limonero Rugoso (Citrus jambhiri Lush)

p.293-298

Arbuscular mycorrhizal fungi and collembola non-additively increase soil aggregation

Soil aggregation is a principal ecosystem process mediated by soil biota. Collembola and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are important groups in the soil, and can interact in various ways. Few studies have examined collembola effects on soil aggregation, while many have quantified AM effects. Here, we asked if collembola have any effect on soil aggregation, and if they alter AM fungi-mediated effects on soil aggregation.

We carried out a factorial greenhouse study, manipulating the presence of both collembola and AM fungi, using two different plant species, Sorghum vulgare and Daucus carota. We measured root length and biomass, AMF (and non-AMF) soil hyphal length, root colonization, and collembolan populations, and quantified water stable soil aggregates (WSA) in four size classes.

Soil exposed to growth of AMF hyphae and collembola individually had higher WSA than control treatments. Moreover, the interaction effects between AMF and collembola were significant, with nonadditive increases in the combined application compared to the single treatments.

Our findings show that collembola can play a crucial role in maintaining ecological sustainability through promoting soil aggregation, and point to the importance of considering organism interactions in understanding formation of soil structure. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Arbuscular mycorrhizal fungi confer enhanced arsenate resistance on Holcus lanatus

The role of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in arsenate resistance in arbuscular mycorrhizal associations is investigated here for two Glomus spp. isolated from the arsenate-resistant grass Holcus lanatus. Glomus mosseae and Glomus caledonium were isolated from H. lanatus growing on an arsenic-contaminated mine-spoil soil. The arsenate resistance of spores was compared with nonmine isolates using a germination assay. Short-term arsenate influx into roots and long-term plant accumulation of arsenic by plants were also investigated in uninfected arsenate resistant and nonresistant plants and in plants infected with mine and nonmine AMF. Mine AMF isolates were arsenate resistant compared with nonmine isolates. Resistant and nonresistant G. mosseae both suppressed high-affinity arsenate/phosphate transport into the roots of both resistant and nonresistant H. lanatus. Resistant AMF colonization of resistant H. lanatus growing in contaminated mine spoil reduced arsenate uptake by the host. We conclude that AMF have evolved arsenate resistance, and conferred enhanced resistance on H. lanatus.

Étude du polymorphisme intra- et inter-spécifique du gène β-tubuline chez des espèces de champignons mycorhiziens à arbuscules en vue de développer des marqueurs moléculaires

Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA), classés dans le phylum Glomeromycota, ne peuvent pas être facilement identifiés par la morphologie de leurs spores et leurs mycélia à l'intérieur ou à l'extérieur des racines de leurs hôtes. Ce problème fondamental d'identification rend l'étude de leur diversité, en particulier dans leur habitat naturel (sol et racine) extrêmement difficile. Les gènes ribosomaux ont été largement utilisés pour développer des amorces spécifiques et en inférer des arbres phylogénétiques. Cependant, ces gènes sont très polymorphes et existent en plusieurs copies dans le génome des CMA, ce qui complique l’interprétation des résultats. Dans notre étude, nous avons étudié le polymorphisme intra- et inter-spécifique du gène β-tubuline, présent en faible nombre de copies dans le génome des CMA, afin d’obtenir de nouvelles séquences nucléotidiques pour développer des marqueurs moléculaires. Les gènes β-tubuline amplifiés à partir de l'ADN génomique de cinq espèces du genre Glomus ont été clonés et séquencés. L’analyse des séquences indique un polymorphisme intraspécifique chez trois espèces de CMA. Deux séquences paralogues très variables ont été nouvellement identifiées chez les G. aggregatum, G. fasciculatum et G. cerebriforme. Aucun polymorphisme n’a été détecté chez les G. clarum et G. etunicatum. Toutes les séquences montrent la présence de deux introns hautement variables. La majorité des substitutions ont été localisées dans les exons et sont synonymes à 90%. La conservation des acides aminés suggère un niveau élevé de sélection négative sur le gène β-tubuline et nous permet de confirmer que les CMA représentent un ancien groupe fongique (400 million d’années). L’analyse phylogénétique, réalisée avec vingt et une séquences nucléotidiques du gène β-tubuline, a révélé que les séquences des Glomaceae forment un groupe monophylétique bien supporté, avec les Acaulosporaceae et Gigasporaceae comme groupe frère. Les séquences paralogues nouvellement identifiées chez les G. aggregatum et G. fasciculatum n'ont pas été monophylétiques au sein de chaque espèce. Les oligonucléotides ont été choisis sur la base des régions variables et conservées du gène β-tubuline. Le test PCR des amorces β-Tub.cerb.F/ β-Tub.cerb.R a révélé des bandes spécifiques de 401 pb pour les séquences paralogues du G. cerebriforme. Deux paires d’amorces ont été développées afin d’identifier les séquences du groupe nommé Tub.1. Les tests PCR nous ont permis d’identifier certaines séquences du groupe Tub.1. Une paire d’amorce β-Tub.2.F/ β-Tub.2.R nous a permis d’identifier certaines séquences paralogues du groupe nommé Tub.2. L’analyse d’autres gènes combinée à celle du gène β-tubuline permettra le développement de marqueurs moléculaires plus spécifiques pour l’identification de CMA.

Reproduction et échanges génétiques horizontaux chez les champignons mycorhiziens à arbuscules

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Diversité des champignons endophytes mycorhiziens et de classe II chez le pois chiche, et influence du génotype de la plante

réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar.