玉米-小麦轮作系统内生真菌的多样性及相互关系研究

内生真菌对宿主植物具有重要意义，但目前对栽培作物内生真菌多样性缺乏系统性研究，对其内生真菌的传播方式研究甚少。本项目拟以冬小麦－夏玉米轮作体系为研究对象，采用PCR-DGGE技术结合分离培养与形态鉴定的方法，对小麦和玉米不同生育期、不同部位的内生真菌多样性进行系统研究，较为全面的认识栽培植物内生真菌的多样性；通过对小麦和玉米内生真菌系统发育关系的比较，并利用GFP基因标记跟踪的方法，探讨内生真菌垂直传播现象在栽培作物中存在与否，揭示内生真菌在轮作小麦和玉米之间的传播规律，阐明两种作物内生真菌之间的关系，为农作物有益内生真菌的合理利用及潜在病原菌的控制奠定理论基础。

内生真菌对宿主植物具有重要意义，但目前对栽培作物内生真菌多样性及其与宿主关系缺乏系统性研究，对其内生真菌的传播方式研究甚少。本项目以冬小麦－夏玉米轮作体系为研究对象，通过传统分离培养与分子生物学技术相结合的方法，揭示了小麦和轮作玉米不同生育期、不同部位内生真菌的多样性、优势类群和分布规律。两种作物从苗期到成熟期内生真菌分离频率提高，但分离频率受低温等环境因素影响较大，与品种相关性不显著。不同器官内生真菌的分离频率是根>茎>叶，主要类群有Alternaria sp.、Penicillium sp.、Acremonium sp.、Rhizoctonia sp., Trichoderma sp.、Aspergillus sp.、Chaetomium sp.、Cladosporium sp.、Nigrospora sp.、Bipolaris sp.、Curvularia sp.、Fusarium sp.等，优势类群为Alternaria属和Peniillium属。部分类群在各器官中分离频率存在差异。植株不同时期各器官的ITS 序列PCR-DGGE分析图谱多态性较低，表明同时共存于同一器官的内生真菌种类较少。基于rDNA ITS序列的系统发育分析表明小麦和玉米内生真菌在类群上以子囊菌及其无性型真菌为主，两种作物内生真菌在ITS序列系统发育无显著差异。通过特异性引物PCR、克隆、测序发现小麦和玉米中存在Neotyphodium属真菌，但扩增概率很低，该菌在许多禾本科植物中是共生性内生真菌，但推测该菌与小麦和玉米共生且垂直传播的可能性较小。GFP基因标记的优势种类Alternaria alternata仅能在接种植株后短期检测到，在成株期未能发现，推测该菌是水平传播的非系统性内生真菌，可能在与其他内生真菌的互作过程中丢失。小麦和玉米可培养内生真菌多属于非系统性植物内生真菌，通过对栽培方式、土壤微生物区系、以及种子萌发和生长过程中内生真菌的传播方式对内生真菌多样性的影响的研究，也表明两种作物内生真菌其主要通过土壤等环境因子水平传播。来自两种作物内生真菌均可侵染双方宿主，没有明显的宿主专化性。小麦和玉米内生真菌中有些菌株具有对病原真菌的拮抗作用，但也存在多种潜在病原菌，可能成为相互之间传播真菌病害的侵染源，在农业生产中应予以重视。