内生真菌种类、宿主植物基因型和水分养分条件对天然禾草-内生真菌共生体生理生态特征的影响研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:gyzviking
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内生真菌与禾草的共生在自然界普遍存在而且有广泛的影响,但大多数报道都以栽培禾草为主要研究对象,对天然禾草的研究相对较少,而且就已报道的关于内生真菌与宿主植物关系的研究而言,得到的结果也不尽相同,有的报道是正效应,有的是没有显著影响,甚至是负效应,造成这种差异的原因不仅可能与共生体所生长的环境条件有关,还可能与宿主植物的种类、基因型及内生真菌的种类有关。然而,到目前为止,探讨禾草-内生真菌共生关系复杂变化原因的研究却较少,尤其是综合考虑内生真菌种类、宿主植物种类及基因型、以及环境因素对共生关系的影响研究更是少见。为探讨共生体双方种类及水分和养分条件对共生关系的影响,本文选择我国内蒙古草原芨芨草属植物羽茅(Achnatherum sibiricum)、美国西南部芨芨草属植物睡眠草(Achnatherumrobustum)、美国亚利桑那羊茅(Festuca arizonica)3种天然禾草为研究对象,采取自然感染和人工构建禾草-内生真菌共生体相结合的方式,研究不同种类内生真菌、宿主基因型以及不同水分和养分条件对禾草-内生真菌共生体生理生态影响,获得以下主要结论:  1,羽茅中宿主基因型与内生真菌的相互作用表明内生真菌感染对羽茅的生长和储存特性能产生较少的影响。然而,内生真菌作用的结果在刈割前后并没有一致的正效应。内生真菌与羽茅间的相互作用取决于植物基因型。宿主植物基因型对刈割前羽茅分蘖和光合特性的作用大于内生真菌的作用,刈割后,宿主基因型对羽茅的再生长和地上生物量的产生的影响高于内生真菌的作用。宿主基因型在刈割前后都对羽茅的非结构性碳水化合物含量有显著影响,而内生真菌感染只在刈割后增加羽茅中的碳含量。  2,内生真菌的传播方式差异是影响羽茅-内生真菌共生关系的因素之一,垂直传播的内生真菌对羽茅的益处多于水平传播的内生真菌。其中,Neotyphodium感染对羽茅的株高和叶长有显著的正效应,而Epichlo(e)感染对羽茅有负效应。感染Neotyphodium内生真菌的羽茅最大净光合速率显著高于感染Epichlo(e)内生真菌的羽茅。  3,在对睡眠草的研究中,高水分处理下,来自Weed种群的染菌植株的叶长高于不染菌植株。植物种群来源差异显著影响睡眠草的株高、叶片数、叶长和叶宽、分蘖数以及地上、地下生物量和萎蔫时间。来自Cloudcroft种群的睡眠草植株的生长状态比来自Weed种群的植株生长的更好。通过对比来自两个种群的不染菌植株,本研究得出植物基因型具有显著的影响。内生真菌感染对萎蔫时间存在显著影响,在低水和高水处理下,Weed种群中内生真菌感染降低宿主的萎蔫时间,然而,Cloudcroft种群的睡眠草,内生真菌感染只在高水处理下降低宿主的萎蔫时间。  4,在对亚利桑那羊茅的研究中,除了水分和养分条件对共生关系的影响外,其共生关系的结果也取决于宿主植物基因型与内生真菌种类的特定组合。在水分和养分短缺的环境下,杂交型宿主亚利桑那羊茅比非杂交型宿主植物具有更高的分蘖数以及更大根茎比。在资源丰富的环境下,杂交型内生真菌显著提高宿主的生物量,而非杂交型内生真菌对宿主植物的根茎比具有明显的增益效应。两种条件下,杂交型内生真菌比非杂交型内生真菌对亚利桑那羊茅的分蘖数和根重具有更大的促进作用。  这些研究结果可为进一步认识影响禾草-内生真菌共生关系的复杂多变性提供实验依据,也可为今后更有效地保护和利用这一生物资源提供基础。
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