菌根真菌和黑色有隔内生真菌提高林木耐旱机制

菌根真菌改善林木养分和水分的吸收、促进林木生长、提高林木抗逆性和耐旱机制已成为近年来菌根研究的重点，特别是在西北退化土地植被恢复和生态系统修复与重建中倍受关注，也是直接关系着西北退化土地造林成活率和林业可持续发展的重要措施。为此，本项目在课题组前期菌根真菌改善和调节林木生理生化特性，提高林木耐旱性研究的基础上，选择西北地区杨树等主栽树种，采用DGGE和BIOLOG技术研究外生菌根真菌（ECMF）、丛枝菌根真菌（AMF）和深色有隔内生真菌（DSE）的群落多样性和相互作用，应用叶绿素荧光和实时定量PCR等技术，研究接种ECMF、AMF和DSE的林木耐旱性生理生化代谢、叶绿素荧光动力参数、耐旱相关蛋白和基因表达的差异，从分子水平揭示菌根真菌和深色有隔内生真菌提高林木耐旱的机制，对西北旱区退化生态系统植被恢复具有重要的理论与实践意义。

西北旱区植被恢复和生态系统的重建直接影响着我国经济社会可持续发展，为此，围绕西北旱区植被恢复的制约性因素（尤其是干旱、盐碱、贫瘠）的研究倍受关注。本项目在课题组前期菌根真菌改善和调节林木养分和水分吸收，提高林木耐旱性研究的基础上，研究林木根际菌根真菌和深色有隔内生真菌群落多样性，ECMF、AMF和DSE对林木耐旱性生理生化指标的影响，ECMF、AMF和DSE对林木耐旱诱导蛋白和基因表达的作用，从分子水平揭示菌根真菌和深色有隔内生真菌提高林木耐旱的机制。研究阐明了不同干旱区林木根系AMF、ECMF、DSE的定殖侵染受水分的影响而不同，杨树、油松的ECMF侵染率没有明显的随降水量变化的趋势，而AMF、DSE侵染率呈现随降水量降低而降低的趋势。速效磷、速效钾、铵态氮、EC、pH、水分含量、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性对不同干旱区林木根系真菌群落多样性OTU分布和空间分布有着显著影响；研究明确了水分胁迫下菌根真菌通过改善林木根系特征、气孔和木质部微观结构，对林木光合作用、叶绿素荧光参数、林木电解质渗透率（REL）、林木ROS和膜脂过氧化、对林木抗氧化酶活性、POD活性、MDA和脯氨酸含量等耐旱性生理生化指标，增强林木的耐旱能力；采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）等技术研究了菌根真菌对林木耐旱诱导蛋白和基因表达的影响 ，从接种菌根真菌的杨树、刺槐根中成功克隆得到6个水孔蛋白基因，并在GenBank登录，分析了6个水孔蛋白基因AQP在林木根、茎和叶片中差异表达，揭示出干旱胁迫下菌根真菌通过调控林木水孔蛋白基因的表达来提高林木的耐旱性。研究成果不仅具有重大的科学意义和理论价值，而且可通过菌根生物技术增强林木耐旱性，提高干旱、贫瘠等恶劣条件造林成活率，促进该地区适生高效抗逆微生物生物技术在林业生产和可持续发展中的应用，为西北地区植被的恢复与重建提供科技支撑。