土壤修复“法宝”：菌根共生生态生理研究回顾与展望

随着全球变化生物学的兴起，对全球变化和人类活动影响下菌根真菌多样性演变规律的研究也成为菌根生态学的研究热点。运用微生物生态学和生物地理学的原理和方法，从宏观区域尺度上考查菌根真菌在不同环境条件下的群落组成及多样性演变的基本特征，探讨菌根真菌多样性变化的生态效应及主控因子，可为保护脆弱生态区中生物多样性以及脆弱生态系统生态重建提供理论支持。值得注意的是，近年来发展起来的高通量测序技术(如454焦磷酸测序)对于推动菌根真菌多样性研究起到重要作用(Öpik et al., 2009; Lin et al., 2012)。与传统的研究方法相比，高通量测序技术快速高效，且更够更为真实地反映菌根真菌多样性及群落结构，预期高通量测序技术将在菌根生态学研究方面得到更为广泛的应用。

4、菌根应用：资源调查与保藏、应用技术

4.1 外生菌根

随着人们对菌根研究的不断深入，外生菌根在稳定生态系统、农林业生产和社会经济等方面所表现出的重要性越来越引起人们的关注。目前外生菌根技术在引种、菌根化育苗造林、逆境造林、植物病害防治以及食用菌生产等方面的应用都已取得了初步成效。与国际外生菌根研究相比我国起步较晚，但发展迅速，至今已在许多研究领域取得重要进展，有些成果已经达到甚至超过世界先进水平。如：外生菌根真菌Pisolithus tinctorius制剂的研发和利用、截根菌根化育苗和造林技术、对主要造林树种的菌根应用技术等等。当前我国外生菌根研究具有向实际应用方向发展的趋势，目前已投资建成菌剂生产线，年产可达1000t，应用面积每年可达数万hm2。食用菌根菌应用研究方面，云南正着重研究干巴菌(Thelephora ganbajun)、松茸(Tricholomamatsutake)和野生绿菇(Russula virescens)，四川等省正在开展对块菌(Tuber spp.)的应用研究。

当前我国外生菌根研究与我国菌根资源大国的地位还不相符合，与国际本领域研究进展相比仍显落后(于富强和刘培贵，2002)。主要表现在：(1)基础研究严重滞后。许多重要经济树种的外生菌根共生关系尚不清楚，资源调查力度不够，家底不清，适合于我国主要造林树种和不同立地条件的优良外生菌根真菌研究不够。(2)尚缺乏足够的分离、培养、保藏、扩大繁殖及菌剂研究和生产的成熟技术，仅限于少数种的应用生物技术也没有得到充分的推广应用。(3)对造林树种菌根化育苗和造林的配套技术缺乏系统的研究。目前，我国尚无一树种具有完整的菌根应用配套技术。

4.2 丛枝菌根(AM)

由于AM真菌的广谱生态适应性和潜在的生态及农业应用价值，国际上一直非常重视AM 真菌的资源调查与分类研究。2010年Schüβler 和 Walker对AM真菌的分类系统进行了总结，归为4目11科18属246种，其中球囊霉科(Glomeraceae) 是种类最多的1个科，下设4属，包括110个种(http://schuessler.userweb.mwn.de/amphylo/amphylo_species.html)。随着分子鉴定方法的发展与应用，出现了很多如Racocetra、Funneliformis、Claroideoglomus等新属,这将大大冲击AMF群落多样性的研究，但分子鉴定方法所带来的研究便利也将极大推动菌根真菌多样性和生物地理学的发展。

由于AM真菌营养方式特殊，只能通过与植物形成互惠共生体才能完成生活史，至今还不能纯培养繁殖。因此，世界各国的AM真菌的资源收集与保藏机构都是和普通、工业、农业及医学微生物菌种库分开而独立建成的。目前，国际性和地区性AM真菌种质资源保藏机构有4个：(1)国际AM真菌保藏中心(International Culture Collection of Arbuscular and Vesicular-Arbuscular Mycorrhizal Fungi，INVAM，http://invam.caf.wvu.edu/);(2)亚洲菌根真菌保藏中心(Centre for Mycorrhizal Culture Collection, CMCC, http://mycorrhizae.org.in);(3)欧洲AM真菌保藏库(European Bank of Glomales，BEG，http://www.kent.ac.uk/bio/beg/)及(4)加拿大与比利时AM真菌根器官培养物保藏中心(Glomalesin vitro collection，GINCO-CANand GINCO-BEL，http://www.mycorrhiza.be)。我国最早最大且拥有自主知识产权的AM真菌种质资源库(Bank ofGlomales in China, BGC)是在北京市农林科学院植物营养与资源研究所建成的，专门从事AM真菌(Glomeromycota)资源收集与保藏工作，现AM 真菌资源保藏总量达到5属25种共136株，已成为国内菌根界独树一帜、影响广泛，专门从事AM真菌种质资源保藏及提供服务的单位(王幼珊等，2012)。

AM真菌纯培养技术还没有突破，目前只能采用盆培养法、静止液培法、流动液培法、喷雾液培法等来生产，成本很高，限制了其大面积的应用。在国际上，有不少国家都有AM菌剂的生产，但生产方式一般还是在温室里用灭菌盆钵培养法以植物为载体生产菌根接种剂。此外也有利用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)的Ri质粒转移到胡萝卜的不定根上，使其自身形成生长激素，在人工培养基上迅速生出大量的根，从而加速AM真菌繁殖。目前我国也已基本具备AM真菌菌剂生产技术和高效菌种，但由于缺少基础设施和设备的投入，至今没有进行大规模工厂化生产。

5、展望

在资源和环境问题日益严峻的背景下，菌根技术作为一条有效可行的生物学途径，能够发掘生物的自身潜力，提高植物对自然资源的利用效率，从而降低能耗，减轻环境所承受的压力，必然有着广阔的应用前景。目前，国际菌根研究正日益广泛深入，无论是在宏观生态学方向，还是微观逆境生理方向，都不断取得新的进展。应用方面已经有商业化接种剂生产技术，这为生产实践中大规模应用菌根技术提供了可能。

在菌根技术应用方面，大规模菌剂生产技术及菌根产品(食用菌)商业化将继续发展，在我国可能出现专门的AM菌剂供应公司，可能针对不同的应用领域形成专门化的菌剂生产体系和产品类型;系统的菌根真菌资源调查与保护工作势在必行，对于特殊生境(尤其是极端环境)中的菌根真菌资源的发掘研究与利用需要增加力度，目前的菌根真菌资源保藏体系还需要进一步扩大规模，完善和规范管理及利用模式，注重知识产权保护;对于菌根技术的应用还需要有新的理论和理念，菌根技术的应用要充分考虑适用的条件和范围，外源施加菌根接种剂的理念需要得到拓展和突破，基于生态安全考虑，应考虑将菌根接种技术与根际微生态调控技术结合，充分挖掘利用土著菌根真菌，或是间接调控菌根真菌多样性与丰度，以最小的生态扰动和资源消耗产生最大的生态和经济收益。

我国生态环境复杂多样，由此也产生了高度的生物多样性，包括丰富的菌根真菌资源，这为我国菌根基础研究和应用提供了得天独厚的条件。不过，应当看到目前我国菌根研究和发达国家尚存在明显差距，不仅少有引领国际前沿的研究成果，在菌根真菌资源保护及应用技术方面也相对落后。今后我国的菌根研究者可能要根据我国地域特色、独特的生态环境问题和资源优势，确立菌根研究的生长点与突破口，加强联合研究，实现基础材料和基础理论研究方面的突破，另一方面要积极参与国际交流与合作，提升国际影响力，从而确立我国在国际菌根研究领域应有的地位和作用。

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