基本信息
- 项目名称：
- 沙棘AM真菌结构和功能相关性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本试验通过对两种环境下孢子形态和微形态结构及菌根类型的差异比较，探明结构和功能的关系。共分离鉴定出共有种3 属17 种。比较发现，荒漠环境孢子旱生特征明显，即体积小、颜色深、孢壁厚、孢子表面光滑等。荒漠植物菌根类型以I 型为主，农田则以A 型为主。旱生环境泡囊数量明显多于农田环境。这为充分利用AM真菌资源和菌根生物技术，提高植物抗旱性，达到农业增产、植被恢复和生态重建的目的提供理论依据。
- 详细介绍：
- AM（arbuscular mycorrhiza）真菌分布广泛，适应性强，能与绝大多数植物形成共生关系。土地沙漠化是我国乃至世界面临的重大环境问题之一，而耕地退化和稀缺也是对现代农业的巨大挑战。沙棘根系发达，具有水土保持、防风固沙、改良土壤的作用，是干旱地区水土保持和植被建设的先锋树种。本试验通过对荒漠和农田系统下植物与AM 真菌共生状况的研究，分析两种生境下孢子形态结构及菌根类型的差异，探明结构和功能的关系及其生态适应性，为充分利用AM 真菌资源和菌根生物技术，提高植物抗旱性，达到农业增产、植被恢复和生态建设的目的提供依据。本试验采集荒漠植物沙棘根围土壤样品，并以农田生态系统正常生长的丹参根围土样作对照，分离鉴定AM真菌共有种3属17种，其中球囊霉属11种，无梗囊霉属5种，盾巨孢囊霉属1种。在显微和亚显微水平下观测孢子形态和微形态特征。结果表明，荒漠环境下AM真菌孢子旱生特征明显，即体积小、颜色深、孢壁厚、纹饰密、纹孔多；扫描电镜观察发现，孢子表面光滑、附着物较少、整体形态不饱满，其中沙棘多梗球囊霉孢子梗数量明显多于丹参的多梗球囊霉，沙棘网状球囊霉和双网无梗囊霉孢子网纹较多、较密，纹孔较小，纹饰周围壁较细，分布较均匀。同时观察发现两种环境下植物与AM真菌形成的共生联合体-菌根的类型也有明显区别，荒漠环境植物菌根类型I型80%，A型为20%。农田环境下植物菌根类型A型63.6%，P型为27.3%，I型为9.1%；菌丝、丛枝、泡囊也有差别，尤其是旱生环境下单位根系长度上的泡囊数量明显多于农田环境。结果说明，AM真菌形态结构特征及其与植物共生关系的形成与环境条件密切相关，这为进一步探讨AM真菌和植物适应极端荒漠环境，筛选优良抗旱菌种，促进荒漠植物生长和植被恢复提供了依据。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：为充分利用AM真菌资源和菌根生物技术，提高植物抗旱性，达到农业增产、植被恢复和生态建设的目的提供依据。 基本思路：本试验通过对荒漠和农田系统下植物与AM真菌共生状况的研究，分析不同生态环境下孢子形态结构及菌根类型的差异，探明结构和功能的关系及生态适应性。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：试验设置对照，对相关数据和图片进行科学处理和分析，为充分利用AM真菌资源，促进荒漠植物生长和恢复提供依据。 先进性：论文比较荒漠和农田系统下AM真菌形态和微形态结构，分析两种生境下菌根类型的差异，进而为其应用提供理论依据。 独特之处：思想上的独立性和严谨性。针对荒漠和农田AM真菌的形态结构及菌根类型进行试验，根据试验数据和照片，全面对比、分析不同生境下的差异。
应用价值和现实意义
- 土地沙漠化是我国乃至全世界面临并且急需解决的重大环境问题之一，而耕地退化和稀缺也是对现代农业的巨大挑战，也是解决粮食问题的关键所在。本文旨在探明AM真菌对荒漠环境的生态适应性，以便突破AM真菌资源的实际应用困难，为促进荒漠地区植物生长和恢复提供依据和材料。
学术论文摘要
- 为研究不同生态环境下AM真菌形态结构与生态适应功能间的相关性。本试验采集荒漠植物沙棘根围土壤样品，并以农田生态系统正常生长的丹参根围土样作对照，分离鉴定AM真菌共有种3属17种，其中球囊霉属11种，无梗囊霉属5种，盾巨孢囊霉属1种。在显微和亚显微水平下观测孢子形态和微形态特征。结果表明，荒漠环境下AM真菌孢子旱生特征明显，即体积小、颜色深、孢壁厚、纹饰密、纹孔多；扫描电镜观察发现，孢子表面光滑、附着物较少、整体形态不饱满，其中沙棘多梗球囊霉孢子梗数量明显多于丹参的多梗球囊霉，沙棘网状球囊霉和双网无梗囊霉孢子网纹较多、较密，纹孔较小，纹饰周围壁较细，分布较均匀。同时观察发现两种环境下植物与AM真菌形成的共生联合体-菌根的类型也有明显区别，荒漠环境植物菌根类型I型80%，A型为20%。农田环境下植物菌根类型A型63.6%，P型为27.3%，I型为9.1%；菌丝、丛枝、泡囊也有差别，尤其是旱生环境下单位根系长度上的泡囊数量明显多于农田环境。结果说明，AM真菌形态结构特征及其与植物共生关系的形成与环境条件密切相关，这为进一步探讨AM真菌和植物适应极端荒漠环境，筛选优良抗旱菌种，促进荒漠植物生长和植被恢复提供了依据。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 共分离鉴定出共有种3属17种。比较发现，荒漠环境孢子旱生特征明显，即体积小、颜色深、孢壁厚、孢子表面光滑等。荒漠环境植物菌根类型以I型为主，农田则以A型为主。旱生环境泡囊数量明显多于农田环境。
参考文献
- [1] 王红新,李富平,国巧真等.AM真菌生长发育影响因素及其对植物作用的研究[J].土壤肥料,2006(1):52-56. [2] Bagayoko M, Buerkert A, Lung G, et al .Cereal/legume rotation effects on cereal growth in Sudanosahelian West Africa: soil mineral nitrogen, mycorrhizae and nematodes [J].Plant and Soil, 2000, 218:103-116. [3] Beardenb N, Petersen L .Influence of arbuscular mycorrhizal fungi on soil structure and aggregate stability of a vertsoil [J]. Plant and Soil, 1999,218: 173-183. [4] Swardr J. The structure of the spores of Gigaspora margarita: I The dormant spore [J]. New Phytol, 1981, 87:461-768. [5] Maial C, Kimbroughj W. Ultrastructural studies of spores and hypha of a Glomus species [J]. International Journal of Plant Science, 1998, 159: 581-589. [6] Jeffries P, Robinson-Boyer L, Rice P, et al. Ultrastructure of spore development in Scutellospora heterogama [J]. Mycorrhiza, 2007, 17: 395-403. [7] 贺学礼,赵丽莉,杨宏宇.毛乌素沙地豆科植物丛枝菌根真菌分布研究[J].自然科学进展,2006,16(6):684-688.
同类课题研究水平概述
- 自1926年Rayner对菌根学研究的早期历史作了介绍，近一个世纪以来，各国对菌根学的研究有了较大的发展。尤其是近代分子生物学技术的引入，对菌根真菌分类与鉴定、生物多样性、生理学、分子生态学、系统学及种间种内关系的研究起到了巨大的推动作用，不仅如此，在上世纪七八十年代也已经开始了对AM的超微结构的研究。 从超微水平上认识AM真菌是揭示其生命本质的重要途径之一，在国内该领域的研究鲜见报道，而国外对孢子表面的扫描电镜及透射电镜观察已有较大进展，如Roesti等对地球囊霉的扫描电镜观察发现了侵蚀状小孔，Filippi等用透射电镜发现摩西球囊霉的孢子壁外层的孔中有细菌细胞的存在。在国内，龙良鲲等人对珠状巨孢囊霉的扫描电镜和透射电镜观察分别发现了孢子表面的侵蚀状小孔和孢子壁的四层结构。 纵观目前国内外的研究发现，通过对不同生境下的同种孢子的显微和亚显微形态结构的比较，探寻其结构和功能的相关性进而来揭示AM真菌的生命本质，这在国内是前所未有的，国外也似乎尚未报道。 对菌根形态结构的观察国内外已有很多报道，但对不同环境下的菌根结构的差异及菌根结构与功能的关系研究较少，尤其是对农田和旱生环境的比较研究。在国内，房辉等对哀牢山亚热带次生林的菌根结构类型进行了研究。包玉英等对内蒙古的植物菌根结构类型进行了系统性的研究，统计了各结构类型的比例并推测了原因，而国外Smith,F.A.和Smith,S.E.的研究则与包玉英相反。Cavagnaro也对菌根结构类型及其成因有过研究。 在影响菌根结构类型因素的研究中，对环境因素的考虑在国内外似乎尚无报道。
