巨孢囊霉目丛枝菌根真菌的分类研究进展

巨孢囊霉目(Gigasporales)真菌因其形态特征显著而被认为是较易归类和鉴定的一类丛枝菌根真菌(AMF)。近十余年来随着研究技术的进步,基于无性孢子形态特征而建立的AMF分类、鉴定方法得以不断补充和完善,也使得巨孢囊霉目真菌的系统分类一直处于不断变化和更新的状态。文中主要介绍了该目真菌基于形态特征的鉴定方法上的最新变化以及最新的分类系统,着重归纳已报道科、属、种分类特征,旨在为开展我国AMF资源调查、丰富其多样性提供便利。     

保护地黄瓜根内和土壤中丛枝菌根真菌和深色有隔内生真菌多样性研究（英文）

对于野生植物根内定殖的丛枝菌根真菌(AMF)和暗隔内生真菌(DSE)多样性及其生态功能现已进行了众多的调查研究。然而,对于同时定殖于栽培作物同一根系的这两种真菌的物种多样性和功能了解甚少。本研究旨在采用传统的形态学方法和PCR‐DGGE技术探究保护地栽培的黄瓜Cucumis sativus Linn.根内AMF和DSE的物种多样性。PCR‐DGGE结果显示共有7种AMF,包括Funneliformis mosseae,Glomus fasciculatum,Glomus indicum,Scutellospora dipurpurescens,Gigaspora margarita以及2个未培养的Archaeospora;而以黄瓜植株根段作为接种物加富培养后,依据其所产生的孢子形态特征进行分类鉴定,则只分离获得3种,即F.mosseae,G.indicum和Gi.Margarita;同时,采用常规分离纯化的方法从黄瓜根内分离得到DSE 6个菌株,其中1株经分子生物学鉴定为Phoma leveillei。从保护地根区土壤中分离AMF孢子并通过形态学分类鉴定,获得了9属20种。研究结果表明,Glomus是保护地栽培黄瓜根系内的优势属,针对数量,相对于传统形态鉴定技术,分子技术可以检测到根内更多的AMF。     

铜胁迫对丛枝菌根真菌群落功能的影响

过去20年来,对不同来源丛枝菌根真菌(AMF)的功能开展了大量研究,但多数基于对单个AMF功能的比较,群落水平的研究较少,且很多研究混淆了AMF来源和群落结构对其功能的影响,忽略了宿主的重要作用.本研究通过两个短期温室盆栽试验,分析了铜胁迫对AMF群落结构的影响,比较了不同AMF群落的功能差异.结果表明:铜胁迫显著改变了AMF群落的孢子丰度和组成.以根内球囊霉和幼套球囊霉为优势种的AMF群落有效减缓了铜胁迫对玉米生长和部分生理特性的抑制作用.     

柠条根系中丛枝菌根真菌的季节性变化及影响因素

采用传统染色检测与PCR-DGGE相结合的方法,研究了柠条根系丛枝菌根真菌(AMF)的季节性变化, 并利用主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)分析了土壤因子与AMF季节变化之间的关系.结果表明: 柠条根系AMF总侵染率、丛枝侵染率、泡囊侵染率和土壤孢子密度均具有显著的季节性差异. 总侵染率从春季至秋季呈下降趋势,其他指标呈上升趋势. 春、夏、秋3个季节的柠条根系中共检测出9种AMF分子种,但每个季节的AMF群落组成、多样性指数均有一定的差异.主成分(PCA)和典范对应分析(CCA)表明,随着土壤总氮、总磷和有机碳的增加,泡囊侵染率减少;随着土壤含水量和速效磷的降低, 土壤AMF孢子密度增加;根系内AMF群落组成的季节性差异主要受土壤总磷、速效磷和有机碳的影响.     

不同PCR引物在根系丛枝菌根真菌群落研究中的应用比较

摘要:【目的】基础PCR的各种分子技术已广泛地应用于丛枝菌根真菌(AMF)的群落研究。为探讨不同PCR引物对丛枝菌根真菌群落的特异性差异扩增。【方法】本研究选取4对AMF特异性引物(NS31-AM1,AML1-AML2,NS31-AML2和SSUmCf-LSUmBr),通过PCR、克隆及测序技术对AMF的多样性及群落结构进行了分析比较。【结果】不同引物对AMF的扩增特异性及覆盖度均有显著性差异,且不同引物得到的AMF群落结构也存在显著性差异。SSUmCf-LSUmBr的扩增特异性及覆盖度最高,NS31-AML2和NS31-AM1次之,而AML1-AML2则相对较差。【结论】NS31-AML2的扩增区段能很好地与越来越被认可的AMF VT分类数据库(http://maarjam.botany.ut.ee)相匹配,且扩增片段长度也适合于目前的高通量测序技术。基于此,本文推荐NS31-AML2为AMF群落研究中的首选引物。     

核糖体rDNA序列分析在丛枝菌根真菌研究中的应用

丛枝菌根真菌(AMF)是一类古老、专性活体营养的共生菌物, 尚未获得纯培养, 在一定程度上限制了人们对AMF的深入研究。以DNA分析技术为基础的分子生物学技术增加了AMF检测的敏感性与特异性, rDNA序列的同源性和变化性可更真实地反映物种之间的亲缘关系及进化地位, 因而被广泛应用于AMF分类、鉴定、遗传、生态及物种多样性等研究中。本文简要综述了rDNA序列分析技术在AMF系统发育、分子检测及群落结构特征研究中的应用现状。     

内蒙古大青山灌木铁线莲根围丛枝菌根真菌群落季节动态研究

采用Illumina MiSeq测序技术研究了内蒙古大青山干旱阳坡灌木铁线莲(Clematis fruticosa)根围丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落的季节动态,并利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)和Mantel test分析了土壤和植被因子与AMF之间的关系,为进一步探索灌木铁线莲-AMF共生体对不同季节环境变化的响应提供理论依据。结果表明:(1)灌木铁线莲根围AMF孢子密度不存在显著的季节性差异,根系侵染率和丛枝丰度从春季至秋季呈下降趋势。(2)3个季节共检测出163个AMF OTUs(operational taxonomic units),春季、夏季、秋季分别为116OTUs、76OTUs和70OTUs。(3)夏季和秋季的AMF丰富度(实测OTUs数和Chao1指数)以及多样性(Shannon-Wiener指数和Invsimpson指数)显著低于春季,但夏、秋季间无显著异。(4)主成分分析和PERMANOVA分析表明,夏季和秋季的AMF群落组成与春季存在显著差异,而AMF群落组成在夏季与秋季间差异不显著。(5)RDA分析表明,采样季节、植被盖度、植物多样性、土壤含水量和土壤有机质对AMF ShannonWiener指数、Invsimpson指数、Chao1指数和实测OTUs数均产生显著影响;Mantel test分析发现,采样季节是影响AMF群落组成和菌根侵染率的主导因子,但对孢子密度无显著影响,而土壤有机质是影响孢子密度的主导因子。     

中国薄叶卷柏复合群的物种划分

卷柏属(Selaginella)是石松类植物中最大的属, 也是分类难度较大的类群之一。该属的物种划分主要基于形态特征, 但许多近缘种在形态上很难区分。近年来, 已有大量分子证据被用于各植物类群的分类学研究, 但目前未发现一套适合卷柏属物种鉴定的分子标记。薄叶卷柏复合群(S. delicatula group)是卷柏属下鉴定较为困难的类群, 包括了薄叶卷柏(S. delicatula)、黑顶卷柏(S. picta)和瓦氏卷柏(S. wallichii) 3个物种, 主要分布于亚洲的热带和亚热带地区。为了探讨薄叶卷柏复合群内物种的亲缘关系和评估不同分子标记在卷柏属分类学研究中的应用价值, 本研究对该复合群物种进行广泛取样, 共收集到73个个体, 并选取3个叶绿体基因(rbcL, psbA和atpI)和2个核基因(26S nrDNA和pgiC)片段进行系统树的构建及叶绿体单倍型分析。研究发现, 基于叶绿体和核基因构建的系统发生关系存在冲突: 叶绿体基因树上薄叶卷柏个体分为两个分支(A和B), 薄叶卷柏B分支与薄叶卷柏A-S. picta分支呈姐妹关系, 并且rbcL单倍型分析结果也表明薄叶卷柏A和B两个分支存在明显分化; 而核基因结果则支持该复合群3个物种各自的单系性, 其中, S. delicatula分支与S. picta分支为姐妹群, S. wallichii与S. delicatula-S. picta分支为姐妹关系。在对复合群分布区大量标本的观察以及野外群体调查的基础上, 评估了植株茎和枝的分枝方式、孢子叶、营养叶(侧叶、中叶和腋叶)和孢子表面纹饰等形态性状的分类学价值。结果表明, 薄叶卷柏A和B分支的样本仅在植株分枝方式和大孢子表面纹饰上存在差异, 但无法依靠小孢子表面纹饰、孢子叶穗和营养叶形态等特征进行区分。基于现有证据, 薄叶卷柏复合群至少可划分为薄叶卷柏、黑顶卷柏和瓦氏卷柏3种, 但彻底澄清该复合群的物种划分还需要获取模式标本产地的材料和细胞学证据。最后, 建议在未来卷柏属的分类学研究集中于该属分类复杂的复合群, 结合使用形态学、细胞学、分子生物学(同时使用核基因和叶绿体分子标记)及地理分布等整合证据来进行物种划分。     

中国丛枝菌根真菌分子多样性

【背景】随着分子生物学技术的发展,通过分子生物学方法鉴定丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)多样性的研究越来越多。目前,AMF在全球的分子多样性及其分布已引起关注,但在我国关于AMF分子多样性的研究进展状况尚未见报道。【目的】探究我国AMF分子多样性及其分布,研究不同气候区域以及不同生态系统中AMF分子多样性并揭示其分布规律,为我国AMF在分子水平上的研究提供基础数据。【方法】利用Davison于2015年发表于"Science"上的一篇有关全球AMF分子多样性的数据库,选用中国AMF多样性的数据,并补充了近年来已发表的该数据库中未涉及的数据,建立中国AMF分子多样性的新数据库。【结果】共得到145个分子生物学鉴定出的虚拟种(Virtualtaxa,VT),隶属于8科12属。对于不同生态系统而言,草地生态系统中AMF的分子多样性最高,占到总VT数的60.7%,人为生态系统和森林生态系统也分别达到55.2%和43.4%。同样,AMF的VT数也随气候区域的不同而有所变化,温带气候区域所占比例最高(64.1%),亚热带气候区域次之(60.7%),极北气候区域最少(20.7%)。而对于根系和土壤样品中AMF的分子多样性而言,根系样品中发现的AMF分子多样性(80.0%)高于土壤中AMF的分子多样性(48.3%)。进一步对不同生态系统、气候区域和样品来源分别在属的水平上进行研究,同样也存在一定的差异。【结论】我国具有丰富的AMF分子多样性,且不同气候区域、生态系统以及样品来源都影响着AMF的分子多样性及其分布。     

丛枝菌根真菌物种多样性及其群落构建机制研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类分布广泛的植物根系共生微生物,在促进植物营养吸收、改善土壤结构、调节全球碳氮循环等方面具有重要的生理生态作用。经过一个多世纪的研究,AMF物种多样性及群落生态学研究等已取得了重大成就。AMF目前单列一门球囊霉门(Glomeromycota),全球已发现的形态种约250个;然而,随着AMF分子多样性的研究深入,越来越多的证据暗示了AMF可能有惊人的物种多样性。AMF群落多样性及物种组成受时空、宿主以及土壤因子的显著影响,但随机过程在AMF群落构建中也发挥了重要作用。综述了AMF的物种多样性及群落构建机制研究进展,并对今后这两方面的研究方向提出了展望。     

丛枝菌根真菌最新分类系统与物种多样性研究概况

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然界分布最广泛的一类植物共生真菌,能够与大部分高等植物的根系形成共生关系.由于它们在农林、环境等领域的巨大应用潜力,国内外关于AMF物种多样性的研究一直受到较高的关注.然而,AMF专性共生的特征以及研究方法不够理想等因素长期阻碍了AMF物种多样性的研究进展.近年来,研究方法的改进与新技术的应用为AMF物种多样性的研究提供了极好的机遇.简述了AMF的最新分类系统及全球物种数量、AMF物种多样性影响因素以及AMF物种多样性研究方法三个方面的研究进展,并分析了今后在AMF物种多样性相关领域值得关注的研究方向.     

Characterizing and handling different kinds of AM fungal spores in the rhizosphere

Spores are important propagules as well as the most reliable species-distinguishing traits of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. During surveys of AM fungal communities, spore enumeration and spore identification are frequently conducted, but generally little attention is given to the age and viability of the spores. In this study, AM fungal spores in the rhizosphere were characterized as live or dead by vital staining and by performing a germination assay. A considerable proportion of the spores in the rhizosphere were dead despite their intact appearance. Furthermore, morphological and molecular analyses of spores to determine species identity revealed that both viable spores and dead spores with contents were identified. The accurate identification of spores at different developmental stages on the basis of morphology requires considerable experience. Our findings suggest that surveys of AM fungal communities based on spore enumeration and morphological and molecular identification are likely to be inaccurate, primarily because of the large proportion of dead spores in the rhizosphere. A viability check is recommended prior to spore molecular identification, and the use of trap cultures would give more reliable morphological identification results. We show that the abundance and activity of AM fungi in the rhizosphere can be determined by calculating the density of viable spores and the density of spores that could germinate. The adoption of these methods should provide a more reliable basis for further AM fungal community analysis.     

高通量测序技术在线虫多样性研究中的应用

土壤线虫多样性是土壤生态学研究的热点之一, 然而对土壤线虫群落组成及多样性的研究通常受到分类学和方法学的限制。当前, 分子生物学技术的快速发展丰富了我们对土壤线虫多样性的认识, 但也存在一定的局限性。本文综述了常用分子生物学技术如变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)、末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)、实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qPCR)和高通量测序(high-throughput sequencing, HTS)技术近年来在线虫多样性研究中的应用, 重点从土壤线虫DNA提取方法、引物和数据库的选择、高通量测序技术和形态学鉴定结果的比较等方面阐述了高通量测序技术在线虫多样性研究中的优势与不足, 并提出选择合适的线虫DNA提取方法结合特定引物和数据库进行注释分析, 仍是今后使用高通量测序技术开展线虫多样性研究的重点。当研究目标是土壤线虫多样性时, 优先推荐富集线虫悬液提取DNA的方法, 因此, 研究人员应根据具体目标选择最优组合开展实验研究。     

Biodiversity of arbuscular mycorrhizal fungi in roots and soils of two salt marshes

The occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) was assessed by both morphological and molecular criteria in two salt marshes: (i) a NaCl site of the island Terschelling, Atlantic Coast, the Netherlands and (ii) a K₂CO₃ marsh at Schreyahn, Northern Germany. The overall biodiversity of AMF, based on sequence analysis, was comparably low in roots at both sites. However, the morphological spore analyses from soil samples of both sites exhibited a higher AMF biodiversity. Glomus geosporum was the only fungus of the Glomerales that was detected both as spores in soil samples and in roots of the AMF-colonized salt plants Aster tripolium and Puccinellia sp. at both saline sites and on all sampling dates (one exception). In roots, sequences of Glomus intraradices prevailed, but this fungus could not be identified unambiguously from DNA of soil spores. Likewise, Glomus sp. uncultured, only deposited as sequence in the database, was widely detected by DNA sequencing in root samples. All attempts to obtain the corresponding sequences from spores isolated from soil samples failed consistently. A small sized Archaeospora sp. was detected, either/or by morphological and molecular analyses, in roots or soil spores, in dead AMF spores or orobatid mites. The study noted inconsistencies between morphological characterization and identification by DNA sequencing of the 5.8S rDNA-ITS2 region or part of the 18S rDNA gene. The distribution of AMF unlikely followed the salt gradient at both sites, in contrast to the zone formation of plant species. Zygotes of the alga Vaucheria erythrospora (Xanthophyceae) were retrieved and should not be misidentified with AMF spores.     

Uniting species- and community-oriented approaches to understand arbuscular mycorrhizal fungal diversity

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) occur in the majority of terrestrial, and some aquatic, habitats worldwide. They are important for the functioning of individual plants and of entire ecosystems. Here, we review trends in research on species- (species recognition, phylogenetic relationships, autecology) and community-level AMF diversity patterns and aim to identify ways of improving the complementarity of these approaches. Research into many aspects of AMF diversity has flourished in parallel with the increasing availability of molecular biology techniques. However, despite their shared goal of understanding AMF biodiversity, species- and community-level perspectives, and the morphological and molecular approaches that underpin them, currently have limited capacity for information exchange. We indicate critical research gaps in AMF species and community characterisation and outline important research directions. We propose steps that could link research using different methods and targeting different aspects of diversity, in order to maximise our understanding of AMF.