植物的生活与微生物息息相关并且能和多种微生物建立共生关系。这些共生微生物能够影响宿主植物的生长、代谢、抗胁迫等能力,因此这些共生微生物菌剂在可持续农业发展上显示出重要的商业开发前景,其中内生真菌是一类重要的植物共生成员。最近,内生真菌增加植物养分的利用度以及改善作物生长状态的潜力已经引起了越来越多的的注意。我们课题组的前期研究从重阳木(Bischofia olycarpa)中分离到一株内生真菌经鉴定为枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambari),编号B3,可以在体外培养条件下产生脱落酸和3-吲哚乙酸,并且P.liquidambari能与水稻成功地建立共生关系,显著提高水稻对氮素的利用,大幅度减少氮肥的投入,同时促进水稻的生长,提高产量。上述结果都预示着内生真菌B3可能在水稻氮素利用上存在有益的效果,但是B3促进水稻氮素利用的潜在机理尚不明确。因此,本文尝试从植物生理生化及基因转录水平等角度全方位探索内生真菌B3对水稻氮素利用的影响及其潜在机理。首先,为了确认内生真菌B3与水稻的共生关系,我们利用GFP-B3接种水稻,通过荧光显微镜的观察,我们发现B3能够系统性定殖于水稻体内。其次,我们利用野生型B3与水稻建立共生(E+)和非共生(E-)的实验体系,在盆栽实验条件下设置了低、中、高(1.25、2.5、3.75 g N盆-1)三个氮肥水平,研究了 B3对水稻体内植物激素和氮素含量的影响。结果表明,对于低氮和中氮施肥处理组,在苗期和分蘖期,B3菌接种显著提高了水稻生长素和细胞分裂素的含量,降低了乙烯的含量;而抽穗期和成熟期,B3菌接种水稻乙烯含量比对照高。接种B3菌增加了水稻体内各组织中氮素的含量和生物量,水稻氮素吸收同化相关的酶活和基因表达水平也显著高于未接菌的对照。第三,为了进一步验证内生真菌B3通过改变植物激素水平来增加宿主水稻的氮素吸收,我们设计了外源添加植物激素及相应抑制剂的实验,并测定了 B3对水稻体内生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)和乙烯(ETH)合成相关基因的表达水平的影响。结果表明,外源添加10μM生长素或1 μM玉米素显著提高了水稻体内氮素含量;50μM生长素合成抑制剂或20 μM细胞分裂素活性抑制剂的添加降低了氮素含量;B3菌接种可以在一定程度上减缓激素抑制剂对水稻氮素积累的抑制效应。并且B3共生显著诱导了水稻体内IAA、CTK和ETH合成相关基因的高表达。综上所述,B3菌可能是通过提高水稻IAA、CTK和ETH含量来促进水稻对氮素的吸收。第四,我们之前的研究发现IAA、CTK和ETH是内生真菌B3促进宿主水稻氮素利用的三个信号事件。但是,这三个信号分子在B3促进水稻氮素吸收代谢过程中是否存在相互关系还不清楚。为了探究这三个激素信号在B3促进水稻氮素积累过程中的相互作用关系,我们在水培条件下添加植物激素及其抑制剂,测定了不同处理组水稻体内的总氮及激素含量。结果表明内生真菌B3诱导的宿主水稻氮素含量积累过程中,IAA和CTK可能作为ETH的上游信号分子发挥作用,并且部分依赖于ETH的合成,共同介导内生真菌B3诱导的宿主水稻氮素积累;IAA在此过程中可能与CTK存在拮抗的作用,并且互不依赖。