低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料.土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性.通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异.结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86(P＜0.05);β-多样性分析表明土壤细菌或真菌群落组成在86R27-3与MH86间均没有显著差异;但在水稻齐穗期:86R27-3 土壤的放线菌门(Actinobacteria)、罗泽真菌门(Rozellomycota)的相对丰度显著高于MH86(P＜0.05),而酸杆菌门(Acidibacteria)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度显著低于MH86(P＜0.05);土壤微生物群落功能预测显示,86R27-3 土壤氮、硫和锰代谢细菌功能群丰度显著低于MH86(P＜0.05),如分蘖期的土壤硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、硫代硫酸盐呼吸及硫呼吸,齐穗期和成熟期的好氧亚硝酸盐氧化及成熟期的锰氧化等;与MH86相比,86R27-3的土壤真菌功能群丰度有减有增,如在水稻不同生育期内的其未定义腐生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P＜0.05),而其分蘖期的动物内共生体腐生生物毕赤酵母属和未定义腐生物马勃科功能群丰度显著提高(P＜0.05).定量PCR分析表明86R27-3 土壤中的产甲烷细菌mcrA基因丰度显著低于MH86(P＜0.05),同时,土壤固氮菌nifH基因、氨氧化细菌amoA基因及反硝化细菌nirS基因的丰度在86R27-3土壤中也显著降低(P＜0.05).综上所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度.

营造乡土树种人工林和桉树人工林是我国南亚热带森林经营的常见模式.为探究土壤真菌群落多样性及功能对乡土树种和桉树人工林的响应特征与机制,该研究以南亚热带 4 个乡土树种人工林[马尾松(Pinus massoniana)、火力楠(Michelia macclurei)、米老排(Mytilaria laosensis)、红锥(Castanopsis hystrix)]和外来树种尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林为对象,基于各林分土壤(0～20 cm)真菌 18S rRNA高通量测序数据,利用FUNGuild数据库,比较分析乡土树种与尾巨桉人工林土壤真菌群落多样性和功能类群的差异特性及影响的主导土壤环境因子.结果表明:(1)5 个研究林分的土壤真菌优势门均为子囊菌门和担子菌门,但不同乡土树种林分与尾巨桉林的土壤真菌优势目存在差异.(2)尾巨桉林土壤真菌群落α多样性高于乡土树种人工林,其群落组成结构也与乡土树种人工林存在显著差异(P<0.05).(3)4 个乡土树种人工林土壤的腐生营养型的相对丰度高于尾巨桉林,并且火力楠林和米老排林土壤丛枝菌根真菌的相对丰度明显高于尾巨桉林,尾巨桉林土壤共生营养型以及外生菌根真菌和木材腐生菌的相对丰度明显高于乡土树种人工林.(4)pH是导致尾巨桉林与乡土树种人工林土壤真菌群落多样性和功能类群差异的主要土壤环境因子.综上认为,在南亚热带地区将尾巨桉林改建成火力楠林或米老排林可提高土壤养分水平,提升土壤生态功能.

入侵杂草南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)的优势生长严重危害本土植物群落和生态系统的稳定性.近年来,化学防治依然是最主要的杂草防控手段.丛枝菌根真菌(AMF)作为一种菌根共生体,在宿主植物的生长和抵抗外界环境胁迫中起到重要的作用.该研究通过温室控制实验设置4种处理方式:对照组、只接种AMF、只喷施除草剂以及喷施除草剂并接种AMF,以验证AMF是否在入侵杂草南美蟛蜞菊响应除草剂中起到重要作用.结果显示:在草甘膦铵盐除草剂的胁迫下,南美蟛蜞菊的菌根侵染率、泡囊数以及菌根侵染丰度等级占比都显著上升;相比于只喷施除草剂处理,接种AMF显著增加南美蟛蜞菊的叶面积、地上生物量和根冠比,显著减少黄酮醇相对含量以及叶片损害数.首次发现与AMF的共生能缓解除草剂对入侵杂草南美蟛蜞菊的胁迫.因此,在杂草的化学防治过程中,与AMF的共生可能极大提高杂草对除草剂的抗性,可为入侵杂草的有效防控提供新的思考途径.

接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌可以提高棉花对氮(N)的吸收,但光照强度和N素形态对棉花-AM真菌共生体生长及碳氮(C-N)代谢的影响鲜有报道.本研究以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和AM真菌异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)为研究对象,以不同光照强度(20%2 390 lux、60%7 170 lux、80%9 598 lux)和总N浓度为4 mmol/L不同形态N素(硫酸铵、硝酸钾、尿素、谷氨酰胺)为试验因子,采用三室培养法和同位素示踪技术探究不同光照强度和N素处理对棉花-AM真菌共生体生长及C-N代谢的影响.研究发现硫酸铵或尿素处理下,菌根15N丰度随光照强度增强而升高,说明当光照强度增强时,寄主植物可能传递更多的C给AM真菌,从而使AM真菌根外菌丝同化和转运更多的外源N(特别是含NH4+的N源)给寄主植物.60%与80%光照处理下,各N素处理AM真菌侵染强度均显著高于 20%光照处理,但 60%与80%光照处理相比,各N素处理AM真菌侵染强度无显著差异.20%和60%光照处理下,施加尿素或硫酸铵更有利于菌根化棉花N、磷(P)、可溶性糖及叶绿素的积累,80%光照处理下,施加硫酸铵对共生体N、P积累最有利,施加硝酸钾对共生体可溶性糖和叶绿素积累最有利,但与各N素组内 20%光照处理对比,80%光照下,共生体N、P及叶绿素积累均有所下降.综上所述,60%光照强度,施加4 mmol/L 铵态氮(NH4+-N)更有利于棉花-AM真菌共生体的生长发育及C-N代谢.

从长白山自然保护区苔原带典型植物牛皮杜鹃、毛毡杜鹃、笃斯越橘、仙女木的根系分离获得深色有隔内生真菌(DSE)菌株,研究其侵染定殖情况.采用形态特征与rDNA ITS序列分析相结合进行分类鉴定,研究了 4种苔原植物的DSE真菌群落组成和物种多样性.结果表明:4种苔原植物的根系内均形成DSE的典型结构"微菌核".共分离出69株DSE菌株,分属于10个属12个种,分别是福廷瓶头霉、链格孢、细极链格孢、黑附球菌、小孢金丝酵母、白蜡树炭疽菌、茶树炭疽菌、小球腔菌属、枝状枝孢霉、茎点霉属、淡领瓶霉属、Discosia italica,具有丰富的物种多样性,且所有种均为我国高山苔原带首次报道的DSE真菌,其中福廷瓶头霉为各苔原植物的共有种和优势种.4种苔原植物DSE真菌的Simpson、Pielou和Shannon多样性指数均差异显著.表明苔原植物具有丰富的DSE真菌多样性,且二者能够形成良好的共生关系,增强苔原植物对环境的适应性.

分解作用是农业生态系统养分循环的重要环节,也是影响农田土壤肥力和生产力的关键过程.土地利用方式不仅显著影响了农田中的土壤微生物和线虫等小型分解者群落的结构特征,还可能改变其生态功能,进而影响分解作用.但是,农业生态系统中的生境变化如何影响了分解作用速率仍不明确,不同土地利用方式下环境因子、土壤生物群落和分解作用之间的动态关系如何也不清楚.利用"茶包指数"量化了彭州市典型农区内农田、撂荒地、经济林和杂木林四种生境下的分解速率,并调查比较了各生境下的环境因子和土壤小型分解者群落结构和功能的差异.研究结果发现杂木林和撂荒地的分解速率最快,其次为经济林和农田.有乔木覆盖的生境中土壤小型分解者的丰度相对更高,食物网趋于成熟稳定.在人为管理更频繁的农田和经济林,共生和腐生真菌的丰度显著下降,地下食物网的连通性也弱于受干扰程度低的半自然生境,但病原菌的丰度也较低.土壤细菌是调控分解速率最重要的分解者类群;生境中地上植物丰富度的增加、土壤pH、容重和含碳量的升高均有助于加快分解速率.在彭州市推行农林间作模式,增加地上生境复杂度并合理进行人为管理能够更好地维持地下食物网复杂度和连通性,促进分解作用快速、彻底地进行,对维持土壤养分和健康,提高生产力具有重要意义.

目的 探索黑翅土白蚁Odontotermes formosanus Shiraki巢内菌圃上关键共生真菌蚁巢伞Termitomyces spp.的来源,为黑翅土白蚁的防治提供科学依据.方法 在野外捕捉黑翅土白蚁分飞繁殖蚁,待其脱翅配对后,分成4组(土壤带菌与不带菌、白蚁体表用蒸馏水冲洗与不冲洗)在室内条件下饲养,130 d后拆开蚁巢检查巢内菌圃修建和白蚁生长情况.结果 分飞期捕捉到的黑翅土白蚁繁殖蚁室内配对后,在无外来菌种供给的情况下可成功建立具有蚁巢伞的菌圃,这类新巢群的比例占配对总数的20％～22％,使用蒸馏水反复冲洗繁殖蚁体表不影响菌圃出现蚁巢伞的新巢比例(20％);利用野外未灭菌的土壤饲养配对的黑翅土白蚁繁殖蚁,其菌圃内具有蚁巢伞的新巢比例明显提高,达到了 33％.结论 黑翅土白蚁新巢内菌圃上蚁巢伞的菌种传播方式为垂直传播,新巢内菌圃上的蚁巢伞来源于繁殖蚁体内的肠道系统.不过,黑翅土白蚁的工蚁也可从自然环境中采集蚁巢伞真菌孢子,构建具有蚁巢伞的菌圃,提高新建巢群的存活比例.

植物免疫受体感知病原信号分子并迅速激活自身免疫反应,对植物抵御病原微生物入侵至关重要.但在未受到病原侵染时,这些免疫受体的活性需受到严密控制,以保证植物的正常生长.水稻(Oryzasativa)受体激酶OsCERK1是重要的免疫受体或共受体,可感知病原真菌细胞壁组分几丁质.同时,OsCERK1还对感知丛枝菌根真菌的共生信号菌根因子不可或缺.最近的一项研究发现OsCERK1的一个精密调控机制,既能在植株正常生长时有效抑制OsCERK1活性,又能保证病原入侵时OsCERK1充分激活免疫反应.他们发现,正常情况下,水稻E3泛素连接酶OsCIE1通过泛素化修饰OsCERK1的激酶结构域,抑制后者的激酶活性,从而抑制免疫过度激活以保持稳态;被几丁质激活后,OsCERK1又能通过特异磷酸化OsCIE1的关键位点,阻断后者的E3连接酶活性,进而解除OsCIE1对OsCERK1的抑制.该发现对利用免疫受体进行水稻抗病改良具有重要意义.

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)是球囊菌门真菌与植物根系组成的共生体系,71%的维管植物有AM.球囊菌门(Glomeromycota)现下设 1 纲 4 目 11 科 27 属,约有 300 种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF).AMF可以提高植物对干旱、盐度、重金属等非生物胁迫和由其他生物引起的生物胁迫的抵抗力以及调节植物次生代谢产物的合成.本文综述了AMF对植物逆境胁迫和次生代谢产物影响的研究进展.阐述了AMF对植物形态结构、生理生化、基因表达和次生代谢等生命活动的影响.总结了AMF提高植物逆境胁迫抗性和调节植物次生代谢产物合成方面的作用机理.旨在为深入研究AMF响应植物逆境胁迫和调节植物次生代谢产物合成的作用机理提供参考.

为了探究氧化石墨烯(GO)对黑麦草种子内生真菌群落结构和多样性的影响,将黑麦草种子在0.4％、0.8％和1.2％水平的GO溶液中胁迫4 d,采用高通量测序技术,分析GO胁迫下黑麦草种子内生真菌群落组成和多样性的变化.结果显示,4个样本所有样品共分离获得303种真菌,归属于10门39纲84目160科240属.在门分类水平上,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是主要的内生真菌类群;在属分类水平上,各处理的共有优势菌属为链格孢属(Alternaria).不同GO处理黑麦草种子内生真菌群落结构存在差异,随着GO浓度的增加,子囊菌门的丰度出现下降,0.8％和1.2％GO处理较对照分别显著降低了 19％和20％(P＜0.05);所有GO处理的担子菌门丰度均显著高于对照(P＜0.05);1.2％处理链格孢属的丰度较对照显著降低了 37.36％.与对照相比,1.2％GO处理内生真菌的丰富度和多样性显著增加,ACE、Chao1和Shannon指数分别增加了123.5％、127.4％和117.5％(P＜0.05).主坐标分析(PCoA)分析表明,1.2％GO处理内生真菌群落结构与其他处理有较大差异;线性判别分析(LEfSe)分析发现,各处理差异指示种明显不同.可见,GO改变了黑麦草种子内生真菌群落的组成和多样性,尤其是高浓度处理(1.2％).研究可为碳纳米材料暴露对共生物种的潜在影响研究提供参考.