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丛枝菌根真菌能与80％以上陆生植物形成互惠共生体——丛枝菌根(AM).AM真菌可以促进宿主植物矿质养分吸收,增强植物抗逆、抗病能力,对维持陆生生态系统及植物多样性有重要作用.AM真菌与根系建立的共生关系受植物根系分泌的次生代谢物质种类的影响,从而导致AM真菌分支、定向生长、附着胞等的形成.本研究利用离体根双重培养体系,以樱桃番茄Micro-Tom野生型、菌根侵染突变体(Myc-)M161为试材,研究信号物质与菌根形成的关系.将为全面揭示菌根形成机理提供重要依据。
主要研究结果如下:
1、检测了信号物质GR24(独角金内酯人工合成类似物)和类黄酮类物质Apigenin对菌根真菌的影响.结果表明:GR24对菌根真菌菌丝前期的生长和分支有促进作用,且最适合的浓度为10-7M.Apigenin与Glomus intraradices共培养24 h,其对茵丝的生长有促进作用,且最适合的浓度是150 nM.GR24能够增加茵丝线粒体的密度且促使其沿着细胞壁线性排列.此过程线粒体染液浓度为150 nM且染色3 h效果明显,GR24作用浓度为50 nM.
2、信号物质回补生物实验,检测菌根形成过程中相关基因的表达情况.结果表明:在Gi侵染番茄根系72 h时不添加GR24时SGN-U144012没有表达,但在侵染96 h时能检测到其表达,添加GR2472 h和96 h该基因均有表达.表明GR24对该基因的表达起作用。Gi侵染番茄根系72 h和96 h,SGN-U148923、SGN-U148120、SGN-U144291和SGN-U152045添加GR24后表达量均没有提高。在检测GR24对菌根形成后期相关基因表达情况时发现,其对后期基因的表达没有影响.同时检测LPC(Lyso-Phospha tidy lcholine),发现其不能诱导烟草中茵根特异磷转运蛋白基因SmPT4的表达.
3.液体培养法收集樱桃番茄Micro-Tom野生型和菌根侵染突变体(Myc-)M161的根系分泌物,通过高效液相色谱法检测二者根系分泌物中物质的差异.结果表明:在相同条件下,WT与M161根系分泌物中存在不同的物质。相同液相条件下,对GR24,WT与M161根系分泌物进行分析,WT和M161根系分泌物中不存在与GR24相同的紫外吸收峰.
4、通过回补实验将收集到的差异WT根系分泌物加入纯孢子培养体系中,检测其对AM真菌的作用。结果表明:加入差异WT根系分泌物纯孢子培养,丛枝茵根(AM)真菌根内球囊霉Glomus intraradices的生长与空白对照之间差异不明显,对菌丝生长没有明显的促进作用,但是对菌丝的分支存在一定的促进作用.由此推测,WT根系分泌物中可能存在一种或者一类化合物,它在菌丝生长过程中起着作用.