翻译:植物——真菌的相互作用
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“丛枝菌根真菌”文件汇整目录一、丛枝菌根真菌扩繁方法的研究进展二、丛枝菌根真菌对柑橘铁吸收的效应及其作用机理三、丛枝菌根真菌对植物营养代谢与生长影响的研究进展四、植物相互作用与丛枝菌根真菌五、不同农业措施对丛枝菌根真菌群落结构和侵染效应的影响六、丛枝菌根真菌与共生植物物质交换研究进展丛枝菌根真菌扩繁方法的研究进展丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)是土壤生态系统中重要的组成部分,它们与植物根系形成共生关系,对植物的生长和发育具有显著的促进作用。
近年来,随着对AMF的深入研究和了解,人们越来越关注如何有效地扩繁AMF,以促进其在农业、林业和生态修复等领域的应用。
本文将对AMF扩繁方法的研究进展进行综述。
在自然条件下,AMF主要通过土壤传播和扩散。
为了促进AMF的扩繁,可以通过改善土壤环境,如增加土壤有机质、调节土壤pH值和土壤含水量等措施,为AMF提供适宜的生长条件。
还可以通过合理轮作和种植绿肥等农业措施,增加土壤中AMF的数量和多样性。
在实验室条件下,可以通过孢子萌发、菌丝培养和丛枝菌根形成等方式进行AMF的扩繁。
其中,丛枝菌根形成是AMF扩繁的关键环节,可以通过添加适当的外源物质,如糖蜜、磷酸盐等,促进AMF与植物根系的共生关系,进而提高AMF的繁殖效率。
除了自然条件和实验室条件下的扩繁方法外,生物工程方法也可以用于AMF的扩繁。
例如,基因工程可以通过基因修饰和基因转化等技术手段,提高AMF的繁殖效率和共生能力;细胞培养可以通过离体培养和细胞克隆等技术手段,实现AMF的高密度培养。
然而,生物工程方法在AMF扩繁中的应用仍处于探索阶段,需要进一步的研究和优化。
随着人们对AMF的深入了解和研究的不断深入,AMF的扩繁方法将会越来越成熟。
未来,人们可以通过综合运用多种扩繁方法,实现AMF 的高效扩繁。
随着人们对AMF作用机制的深入了解,人们还可以通过基因工程和细胞培养等生物工程技术手段,改良AMF的性状,提高其与植物的共生能力和应用效果。
・综述・真菌诱导子在药用植物细胞培养中的作用机制和应用进展张莲莲,谈 锋Ξ(西南大学生命科学学院三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室,重庆 400715)摘 要:在药用植物细胞培养中,真菌诱导子被识别后,通过信号传导途径,引起植物基因表达发生变化,从而调节植物次生代谢产物合成途径中相关酶的活性,最终刺激植物发生防御反应,诱导特定次生代谢产物的生成和积累。
因此,真菌诱导子对植物细胞培养的诱导途径主要包含:信号识别、转导以及由信号转导介导的胞内应答。
真菌诱导子在药用植物中的应用十分广泛,主要涉及到诱导生物碱、萜类、皂苷等天然产物的生成和积累。
关键词:真菌诱导子;诱导机制;信号传导;药用植物;细胞培养中图分类号:R282113 文献标识码:A 文章编号:02532670(2006)09142605Advances i n appl ica tion and m echan is m of funga l el ic itor to cell culture of m ed ic i na l plan tsZHAN G L ian2lian,TAN Feng(Key L abo rato ry of Eco2environm en ts in T h ree Go rges R eservo ir R egi on,M in istry of Educati on,Key L abo rato ry of P lan t Eco logy and R esou rces in T h ree Go rges R eservi o r R egi on,Schoo l of L ife Sciences,Sou thw est Ch ina U n iversity,Chongqing400715,Ch ina) Key words:fungi elicito r;elicitati on m echan is m;signal tran s m issi on;m edicinal p lan t;cell cu ltu re 1968年,C ru ick shank从丛梗孢菌M on ilin ia f ructicola (W in ter)Honey菌丝体中分离到一种多肽链核盘素A (mon ilico lin A),将其加入菜豆细胞培养基后发现,它能够诱导菜豆内果皮的形成和异黄酮植保素—菜豆素(phase2 o llin)的积累[1]。
真菌的生命周期与环境功能真菌是一类独特的生物,它们在自然界中发挥着重要的生态功能。
本文将介绍真菌的生命周期以及它们在环境中的功能,并探讨它们在生态系统中的重要性。
一、真菌的生命周期真菌的生命周期通常包括两个主要的阶段:有性生殖和无性生殖。
有性生殖是指真菌通过两个不同菌丝体的交配来繁殖。
在这一过程中,两个不同的菌丝体会结合并融合形成一个称为子实体的结构。
子实体内部包含着生殖细胞,在特定条件下会进行细胞分裂和互换,形成新的菌丝体。
这个阶段确保了真菌的多样性和遗传变异。
无性生殖是指真菌通过单一菌丝体的增殖来繁殖。
在这一过程中,菌丝体会分裂并产生新的分枝,这些分枝最终会生长成新的菌丝体。
无性生殖是真菌繁殖的常见方式之一,它们能迅速地适应不同的环境条件。
二、真菌的环境功能1.分解有机物质真菌对于分解有机物质在生态系统中起着关键的作用。
它们能够分解植物残渣、木质纤维和其他有机废物,将它们转化为可供其他生物利用的营养物质。
真菌的分解作用有助于循环有机物质,并促进土壤形成和养分循环。
2.互惠共生真菌和植物之间存在着互惠共生的关系。
许多植物的根系与真菌形成了菌根,这种关系被称为菌根共生。
在这个共生关系中,真菌为植物提供水分和养分,而植物则提供光合产物作为真菌的营养来源。
这种互惠共生有助于植物的生长和抵抗病害,同时也为真菌提供了生存的条件。
3.生物降解真菌拥有出色的降解能力,可以降解一些对环境有害的物质。
例如,一些真菌可以降解重金属污染物、有机化合物和农药等。
它们能够将这些有害物质转化为无毒或较低毒性的物质,减少对生态系统的损害。
4.调节生态平衡真菌在生态平衡中扮演着重要的角色。
它们参与了许多生态过程,如养分循环、能量流动和生物多样性的维持。
真菌通过与其他生物的相互作用,促进了生态系统的稳定性和健康。
三、真菌在生态系统中的重要性真菌在生态系统中的重要性无法低估。
它们不仅参与了物质循环和能量转化,还对维持生态平衡起到了关键作用。
Characteristics of FungiThe approximately 175,000 species of fungi include some of the simplest multicellular organisms. Fungi have a variety of lifestyles. They may be saprobes that decompose dead organic matter; they may be parasites which obtain nutrients from living hosts; or they may live in symbiotic relationships with algae or with the roots of higher plants. In spite of these variations, however, all fungi carry out extracellular digestion: they secrete enzymes that digest organic matter, and then they absorb the resulting nutrients.大约175,000种真菌包括了一些极其简单的多细胞生物。
无论它们多么不一样,所有的真菌都进行细胞外消化:它们分泌酶来消化有机物,然后吸收由此产生的营养。
它们可以是分解死的有机物的腐生菌;也可以是从活的宿主获得营养的寄生者;或者它们可以和藻类或高等植物的根以共生的关系生活在一起。
Most fungi have the same basic body structure consisting of a main body or thallus composed of filaments called hyphae. In most species the walls of hyphal cells contain chitin. Hyphae in certain species may become specialized to form rhizoids, which serve as rootlike anchors, or they may become the feeding structures known as haustoria. Finally, hyphae may or may not be septate-having cross walls that segregate independent cells, each with at least one nucleus. Lower fungi are coenocytic; that is, they are one mass of cytoplasm that contains multiple nuclei.无论它们多么不一样,所有的真菌都进行细胞外消化:它们分泌酶来消化有机物,然后吸收由此产生的营养。
河南农业2019年第5期(上)ZHI WU BAO HU植物保护AMF能够与宿主植物形成菌根共生体,并通过菌丝更为有效地获取宿主植物根际的矿质营养,特别是改善植物磷营养状况,进而促进植物从土壤中吸收水分,促进植物生长发育,提高植物竞争力,提高植物抗逆性。
一、丛枝菌根的发病率和病情指数都比对照有显著下降,其中,最低的处理(G. etuicatum)分别降低了47.8%和56.6%。
在皮棉产量方面,两种处理下的产量比对照都有显著增加,分别增长了48.0%和13.6%。
两种处理的丛枝菌根侵染情况表现出与产量的正相关关系 。
二、丛枝菌根在植物修复重金属污染土壤中的应用由于日趋增加的环境污染,相当一部分农业土壤不同程度的累积了过量的重金属和类重金属元素。
重金属可通过生物体的富集,然后污染的胁迫性。
在重金属污染情况下,AM真菌能够影响植物对重金属的吸收和转换,从而减轻重金属对植物的毒害作用,在重金属污染的土壤中,植物修复有着极大的潜力 。
AM真菌能够有效地促进污染物的降解和转化,从而修复受污染的环境 。
三、丛枝菌根真菌对植物抗旱性的影响我国大部分地区处于干旱半干旱状态,发展节水农业势在必行。
通过菌根来提高植物的抗旱性成为一种重要手段。
近年来,越来越多玉米较NM植绿叶面积,而NM植株也经NM植株具有主植物的抗逆增强宿主植物力,至少应该包括两个方面:一方面,在宿主遭胁迫时,AM能迅速启动宿主的胁迫反应系统;另一方面,AM真菌合成了能够抵抗胁迫的化学或生物物质。
现在尚不清楚AM真菌如何激活宿主的胁迫反应系统,也不知道是否有其他机制参与了AM真菌与宿主植物的相互作用,但可以肯定是丛枝菌根可以扩大宿主的吸收面积,改善宿主的营养状况。
因此,丛枝菌根有利于增强宿主植物抗逆性的作用是由物理、化学、生物以及细胞的综合作用导致的,似乎更符合实际。
植物共生菌根真菌及其菌根形成机制研究在自然界中,植物和其他生产者之间的共生关系早已被广泛研究。
而在植物共生中,菌根真菌是其中的重要组成部分。
它们与大多数植物形成共生关系,可以在根系中形成菌根,从而促进植物的生长发育和营养吸收。
在这篇文章中,我们将介绍植物共生菌根真菌及其菌根形成机制的研究进展。
一、菌根真菌的分类和特点菌根真菌是一类广泛分布于自然界中的真菌,它们与大多数植物形成共生关系。
菌根真菌与植物根系相互依存,真菌对植物提供养分吸收、抗逆性等方面作用,而植物对真菌提供有机碳等养分。
菌根真菌通过形成菌丝网和孢子等方式,与植物根系相连形成菌根。
菌根真菌可以分为两类:一类是外生菌根真菌,它与植物根系形成的菌根只在根外形成,也即是真菌体和植物根的接触处只有一层细胞。
另一类是内生菌根真菌,它与植物根系形成的菌根则是在植物根内形成,与植物根的接触处有多层细胞。
目前鉴定出的菌根真菌已经超过4000多种,其中外生菌根真菌比较广泛,而内生菌根真菌主要分布在松树、桦树等寄生植物中。
二、菌根形成机制1.化感作用化感作用指的是植物和真菌之间通过释放特定的化合物,从而导致彼此之间产生一系列的生化反应,以最终形成菌根。
通常情况下,真菌释放的物质是菌根因子,它能够定位到植物的根毛上,并通过水或电解质的移动信号,使植物根向真菌源移动,从而实现菌根的形成。
2.物理作用物理作用指的是植物和真菌之间不断地进行生长和分化,最终导致形成菌根。
二者之间的相互作用使得植物根系表现出了明显的变化。
例如,植物根系的毛长变短,但增多,根头更加粗大,而且可以分泌大量的黏多糖类物质,促进真菌的吸附和侵入。
菌根真菌的形成也同样受到植物生长状态和营养状态的影响。
三、菌根形成对植物的影响1.增加植物的养分吸收菌根真菌能够与植物根系形成一种渗透质交换关系,通过真菌体内大量的表面,使养分从真菌体转移到植物体内。
同时,菌根真菌对磷的吸收更加广泛,从而促进植物的生长和发育。
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植物——真菌的相互作用
鉴定植物真菌相互作用的决定因素,在过去10年已取得相当大的进展。目
前,超过25个真菌的基因已被阐明,包括人类和植物病原体,如曲霉和稻瘟病
菌(http://www.broad。麻省理工学院。教育/注释/产成品/)。一个关键的挑战
是在现代真菌生物学分析发现真菌基因组编码的整套蛋白质功能和调控的表达。
当病原菌开始感染的过程中,分泌和细胞内蛋白质的上调和下调,改变真菌
的捕食能力【43,44】。在这方面,已经开展了一些蛋白质组学研究来了解致病真
菌。这些措施包括开创性的研究,目的是在一个二态过度的理解,从萌芽到菌丝
生长【45】以及附着胞建设【46】。附着胞的形成被认为是一个重要的事件,在
建立一个成功的相互作用的疫病菌病原体和其寄主植物马铃薯之间【46】。虽然
大多数斑点没有确定,一些蛋白质参与氨基酸的合成,包括参与获得蛋氨酸和苏
氨酸合酶(见表4)。蛋白质组学分析也被用来研究小麦叶锈病,由叶锈病真菌
所引起。锈病造成显著的全球谷类作物年产量减少【48】。为了更好地理解这个
问题,在分子水平上,对宿主与病原体的蛋白质组在疾病的发展过程中进行了评
估。易受影响的小麦感染了叶锈病与接种过的小麦使用2DE(等电聚焦,PH值
4—8)和质谱分析进行比较【47】。在真菌病原体感染过程中,真菌差异表达22
种不同的蛋白质,包括蛋白质与已知的和假想的功能。
另一种方法,经常被用来研究真菌的蛋白质,涉及分泌蛋白的分析,也称为
分泌蛋白质组【49】。在这种情况下,和谷镰刀病,毁灭性的病原体小麦,玉米
和其他谷物,是生长在啤酒花的细胞壁。使用1DE和2DE,MS分析,84个真
菌分泌的蛋白质被确定【49】。当中发现的蛋白质有纤维素酶,葡聚糖转移酶,
葡聚糖酶,磷脂酶,蛋白酶和几丁质酶(见表4)。据观察,45%的蛋白质,被观
察到在小麦赤霉病中,生长在严格参与细胞壁降解和间接相关的碳和氮的吸收的
细胞中。然而,当同一菌生长的培养基中含有葡萄糖,酶的模式是完全不同,表
明真菌能够调节其分泌到基质【49】。
一种细胞壁蛋白质,提出了橡树猝死病菌,导致橡树猝死【50】。这项研究
表明细胞壁相关的基于MS系列分析蛋白质的库存。17种蛋白质被确定,所有
这些都是真实的分泌蛋白。功能分类根据同源性搜索发现6个假定的粘蛋白,5
个假定的糖苷水解酶,2个转谷氨酰胺酶,1个膜联蛋白样蛋白和一个Kazal型
蛋白酶抑制剂【50】,清楚地表明细胞壁蛋白也是重要的真菌致病性(见表4)。
对另一种真菌分泌蛋白进行了分析,以获得更透彻的了解植物病原真菌核盘
菌【51】。收集液体培养基提取分泌蛋白质进行分离使用2DE并注明一下ESI
Q-TOF MS / MS分析。 57个分泌蛋白用电离质谱或质谱进行鉴定肽序列,并注
明分泌蛋白是细胞壁降解酶核盘菌病已被确定以前作为致病性或致病因素。然
而,一个确定的蛋白质,a-l-arabinofuranosidase,这是参与核盘菌致病过程,是
没有检测到的EST研究,清楚地表明进行蛋白质水平研究的优点。
关于植物反应方面,虽然只有少数蛋白质组学研究集中在植物病原体相互作
用,植物—真菌协会的大多数研究使用这种方法。在这些研究中,一些蛋白参与
不同的生物过程,包括已被发现的抗性和应激反应,信号传导,光合作用,电子
传输和代谢。这些已经报道的蛋白质将在下面提到。
马.稻瘟病水稻的相互作用是一个模式系统,是为了了解植物病害其巨大的
经济重要性,也因为真菌的遗传和分子遗传的容易处理【52】。是什么使这是一
2
个重要的方法系统,这两个基因组已测序和大米蛋白质数据库是可用的。对水稻
蛋白质组学研究的开拓性研究是感染马.稻瘟病进行分析的蛋白图谱,并进行感
染叶叶片与各级已受精的氮施肥研究【53】。水稻种植与高水平的氮营养是使稻
瘟病菌更容易感染【54】。虽然这项研究没有建立任何施氮和疾病之间的关系抗
性,对根据不同氮素水平生长的植物进行了比较,叶蛋白显示一些细微的变化
【55】,确定了不同程度的氮积累的变化。
另一个相同的相互作用研究是由Kim等使用水稻悬浮人工培养细胞进行研
究。12个来自6个不同的基因的蛋白质已经被鉴定,包括水稻发病相关蛋白类
10 (OsPR-10), 异黄酮还原酶类似蛋白(PBZ1), 葡萄糖苷酶和假定的受体样蛋白
(RLK),这些在悬浮培养的水稻细胞以前尚未报道。随后,作者利用蛋白质组学研
究另一个水稻叶,确定了8个新的诱导或表达增加【57】。已识别出的蛋白属于
几组PR蛋白,包括2个RLKs,2个b-1,3-葡聚糖酶(Glu1,Glu2),TLP,过氧
化物酶(POX 22.3),PBZ1和OsPR-10(见表5)。虽然这些蛋白质被Kim等鉴定。
这些蛋白质是最有可能参与植物对真菌和植物抗性或易感性攻击,其目的和功能
并没有在这些初步的探索性研究中被调查。
另一种水稻真菌相互作用的研究报道,近日由真菌立枯丝核菌引起。研究真
菌感染水稻鞘叶,结果显示6个蛋白的相对丰度明显不同的抗性和敏感线,确定
了11个额外蛋白质丰富的反应只在抗性而已。这些蛋白质已在参与抗真菌活性,
信号传导,能量代谢,光合作用,蛋白质折叠和降解,抗氧化能力,表明植物抗
性和非抗性的共同通路。
许多其他成果主要集中在植物响应真菌的攻击。赤霉病,主要由禾谷镰刀菌
引起,是最具破坏性小麦疾病,对他们之间的相互作用已展开调查。周等发现
33个植物蛋白在小麦尖刺对小麦赤霉病菌的反应进行表达。这些蛋白质被分为
两组,各相关防御反应或新陈代谢。作者认为,这些蛋白质直接参与植物抗感染,
对植物细胞内的氧化突发进行植物防御。这种突发可以引起植物细胞的真菌入
侵。
虽然大多数报告侧重于叶蛋白质,一些研究还分析了其他组织和器官。在一
次课程实验中,使用2DE,对蒺藜苜蓿感染丝囊病体后进行了根蛋白质图谱分析
【60】。大多数诱导蛋白属于PR-10系列,而另一些符合公认的细胞壁蛋白和酶
苯丙异黄酮途径(见表5)。另一项研究集中在真菌镰刀菌针对玉米胚胎【61】。
蛋白质鉴定包括PR蛋白,抗氧化酶和蛋白质参与蛋白质合成,折叠和稳定。
另一项有趣的研究进行调查,关于木质部入侵植物病原真菌镰刀菌和蕃茄的
详细的分子之间的相互作用【62】。对蕃茄感染植株和健康植株的木质部汁液蛋
白质的组成进行了调查。双向电泳分离和质谱鉴定了33种不同的蛋白质。16个
蕃茄蛋白质首次在木质部汁液中被发现。这些蛋白质是过氧化物酶,几丁质酶,
多聚半乳糖醛酸酶和枯草杆菌蛋白酶。应当指出的是,这些诱导蛋白参与了细胞
壁、细胞结构和抗氧化保护。