德兰臭草内生真菌多样性及其共生体抗旱生理机制研究

Endophytic fungi, which can increase the drought tolerance of host plant and function of fitness have been generally considered. They can increase the fitness of host plant to biotic and abiotic stresses, have to be of significance for forage production. Melica transsilvanica Schur, a forage grass that widely distributes on the northern slope of Tianshan Mountains, can be infected by endophytic fungi and the endophyte-infected plants show more tolerance to drought stress, as the material to be investigated. In this study, we will collect wild plants and seeds of M. transsilvanica Schur at various sites, take the experiment methods of outside investigation and control test indoor and outdoor, aiming to identify the species and genetic diversity of endophytic fungi associated with M. transsilvanica; reveal the effects of symbiotic on seed germination characteristics, plant form as well as biomass allocation to drought stress; illuminate the effects of symbiotic physiological, osmotic adjustment, antioxidant enzyme activity and endogenous hormones to drought stress; Discuss the symbiotic physiological mechanism for Drought Tolerance, relationships and interactions among the environment, host plant and endophytic fungi as well. The results of this study will reveal the symbiotic physiological mechanism for Drought Tolerance overall and diversity of endophytic fungi associated with M. transsilvanica, and provide theoretical base, as well as biotic resources for the restoration of grassland and production of forage grass in Xinjiang, China.

内生真菌在增强宿主植物抗旱性及生长发育中的作用已引起国际上广泛关注。禾草内生真菌能提高禾草宿主在生物与非生物胁迫下的适应性，对于牧草生产具有重要意义。德兰臭草是广泛分布于天山北坡的优良牧草，能与内生真菌共生且其共生体表现出显著的抗旱性。本项目将以德兰臭草为研究材料，采用野外调查及室内外检测与控制实验等方法，研究其内生真菌多样性及其对宿主抗旱特性的影响等内容，以期：明确不同区域德兰臭草内生真菌的物种及遗传多样性，揭示干旱胁迫下内生真菌对宿主种子萌发特性和形态与生长及生物量分配的影响，阐明干旱胁迫下内生真菌对宿主光合特性、渗透调节、抗氧化酶活性及内源激素的影响，探讨德兰臭草-内生真菌共生体的抗旱机制及内生真菌—德兰臭草—水分间的互作关系。研究结果可为全面揭示德兰臭草的抗旱机制及新疆禾草类内生真菌的多样性、新疆抗逆牧草种质资源的筛选及其在天然草地恢复和现代草业建设中的应用积累重要理论资料。

禾草内生真菌能提高禾草宿主在生物与非生物胁迫下的适应性，对于牧草生产具有重要意义。德兰臭草是广泛分布于天山北坡的优良牧草，能与内生真菌共生且其共生体表现出显著的抗旱性。本项目将以德兰臭草为研究材料，采用野外调查及室内检测与控制实验等方法，研究其内生真菌多样性及其对宿主抗旱特性的影响等内容，所获得的主要结果为：（1）德兰臭草内生真菌感染率与生境中年均气温呈极显著的负相关（R=-0.646，P<0.01），与根际土壤有机质含量呈显著的负相关（R=-0.516，P<0.05）。（2）从德兰臭草分离出内生真菌为典型的Epichloë属内生真菌形态。通过形态学特征比对，结合tub B和act G两个基因片段的系统发育分析，确定该内生真菌为杂交菌Epichloë guerinii，其亲本为E. typhina × E. gansuense。（3）6个采样地分离出的内生真菌划分为一种形态型，该内生真菌生长的最佳碳源为淀粉；最佳氮源是蛋白胨；最适生长温度是23℃，最适pH为6；PSA和PDA培养基适合于该内生真菌的分离和生长培养，而在Czapek培养基上，其产孢量最大。（4）内生真菌的存在使种子萌发具有优势，能够缩短种子发芽所需要的时间，促进宿主胚根的生长，使其在高渗环境下具有竞争优势。（5）带菌德兰臭草植株具有较强的抗旱能力以及干旱胁迫后较快的恢复能力。具体表现为内生真菌存在于植物中能在不同程度干旱及复水后保持较高的水分状况；带菌植株细胞膜受损程度小于不带菌植株；E+植株能有利的阻止MDA产生；复水后，E+植株游离脯氨酸含量显著低于E-植株（P<0.05）。内生真菌能够通过增加宿主禾草地上部分ABA 和 IAA 含量、地下部分IAA 含量，降低 Ct K 含量，达到提高德兰臭草植株抗旱性的目的。研究结果可为新疆抗逆牧草种质资源的筛选及其在天然草地恢复和现代草业建设中的应用积累重要理论资料。

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