李娥 胡華冉 李蛟男 杜光輝 劉飛虎,
(1. 云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,昆明 650091;2. 云南大學(xué)農(nóng)學(xué)院,昆明 650091)
鹽漬化(Salinization)是自然界中廣泛存在的一種非生物脅迫[1]。目前,全球有8.31×108hm2土地受到鹽漬化威脅,占全球耕地面積10%[2],中國(guó)則有約1×108hm2鹽漬土[3],約1/5的耕地發(fā)生鹽堿化[4]。鹽漬化嚴(yán)重程度已經(jīng)影響到農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境的狀況。目前,改善土壤鹽漬化主要通過(guò)調(diào)整水利、平整土地、施用大量化肥、種稻洗田、種植鹽生植物等措施進(jìn)行[5],但這些方法都有一定局限性,不能從根本上改善土壤質(zhì)量狀況及提高植物生物量。
近年來(lái),研究發(fā)現(xiàn)某些植物內(nèi)生真菌與植物共生,為植物直接提供營(yíng)養(yǎng)或幫助植物獲得營(yíng)養(yǎng),通過(guò)產(chǎn)生活性物質(zhì)或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)增強(qiáng)宿主抗蟲(chóng)、抗病、抗脅迫(包括鹽、旱、低溫)能力[6-7],還可以顯著改變土壤微生物群落,改善土壤質(zhì)量[8]。本研究從提高植物耐鹽性內(nèi)生真菌的發(fā)掘、內(nèi)生真菌增強(qiáng)植物耐鹽性機(jī)制等方面的研究進(jìn)展、發(fā)展前景和存在問(wèn)題進(jìn)行綜述與討論,期望為發(fā)掘和利用內(nèi)生真菌增強(qiáng)植物耐鹽性的相關(guān)研究提供參考和啟示。
1988年,Carroll[9]把植物內(nèi)生真菌定義為生活在植物組織內(nèi)生活史中的某一時(shí)期,對(duì)植物組織沒(méi)有引起明顯病害癥狀的真菌。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育和生活史特征,將植物內(nèi)生真菌分為clavicpitagen(C)和nonclavicpitagen(NC)2個(gè)內(nèi)生類群[10]。同時(shí),植物內(nèi)生真菌多屬于雙核菌門(mén)、子囊亞門(mén)的有核菌綱(Pyrenomyetes)、盤(pán)菌綱(Discomycetes)和腔菌綱(Loculoascomyetes)以及無(wú)形態(tài)的多種真菌,主要分布于植物各組織的細(xì)胞間,一般在葉鞘和種子中分布最多,而在葉片和根中含量極微[9]。1993年,美國(guó)科學(xué)家Stierle等[11]在短葉紅豆杉的樹(shù)皮上獲得能合成抗癌活性紫杉醇的一種內(nèi)生真菌,掀起植物內(nèi)生真菌研究的熱潮。目前,在地球上已知的25萬(wàn)種植物中,內(nèi)生真菌數(shù)量在100萬(wàn)種以上[12]。
植物內(nèi)生真菌與植物的抗旱、抗鹽、抗蟲(chóng)、抗重金屬等方面有關(guān),其次生代謝產(chǎn)物(生物堿等)具有抗菌、殺蟲(chóng)、抗細(xì)胞毒性和抗癌等作用。植物內(nèi)生真菌作為新型資源,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和食品工業(yè)中有廣泛應(yīng)用前景[13]。Maciá-Vicente 等[14]認(rèn)為環(huán)境脅迫使植物與內(nèi)生真菌的關(guān)系更加緊密,以適應(yīng)不利條件。所以,隨著土壤鹽漬化問(wèn)題的日益突出,越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注與植物互作提高其耐鹽性的內(nèi)生真菌的研究。
目前,報(bào)道最多的與植物互作抵御鹽脅迫的內(nèi)生真菌有叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)、印度梨形孢(Piriformospora indica)、有隔內(nèi)生真菌(Dark septate endophytes,DSE)和木霉菌(Trichodermaspp.)等。研究發(fā)現(xiàn),植物根系和葉片的內(nèi)生真菌對(duì)抵御鹽脅迫起的作用較大。其中,葉片內(nèi)生真菌以局部侵染(Locally limited colonization)方式侵染植物,根系內(nèi)生真菌以系統(tǒng)浸染(Extensive or systemic colonization)方式侵染植物,且侵染程度更強(qiáng)。根系內(nèi)生真菌又有菌根真菌和非菌根真菌之分,而菌根真菌尤以印度梨形孢和叢枝菌為代表,而非菌根真菌則以暗色有隔內(nèi)生真菌和紅色不育真菌(Sterile red fungus,SRP)為典型代表[15]。
德國(guó)植物生理學(xué)家Frank[16]于1885年發(fā)現(xiàn)某些真菌能與植物根系共生,首次提出了“菌根”(Mycorrhiza)這個(gè)術(shù)語(yǔ)。Bach[17]早在1983年就發(fā)現(xiàn)叢枝菌根真菌能在鹽脅迫下侵染植物。目前,關(guān)于叢枝菌根真菌的分類有4個(gè)目,13個(gè)科,19個(gè)屬,共 214 種[18]。
叢枝菌根真菌能與自然界90%的植物形成共生關(guān)系,提高其抗鹽能力,并且通過(guò)不同方式和途徑影響植物的生長(zhǎng)[19-21]。在NaCl脅迫下,叢枝菌根真菌能促進(jìn)鹽生植物鹽草[22]、銀膠菊[23]等的生長(zhǎng),也能促進(jìn)非鹽生植物洋蔥[24-25]、柑桔[26-28]、番茄[25,27]、黃瓜[29]等的生長(zhǎng)。但叢枝菌根真菌對(duì)菌根植物的促進(jìn)作用和侵染強(qiáng)度明顯比非菌根植物(如莧科、藜科、肉桂科和十字花科)強(qiáng)[30]。
1998年,Verma等[31]在印度塔爾沙漠中發(fā)現(xiàn)了一種植物根定殖擔(dān)子菌——印度梨形孢(Piriformosporaindica), 隸屬于擔(dān)子菌門(mén)(Basidiomycota)、層菌綱(Hymenomycetes)、蠟殼耳科(Sebacinaceae)、梨形孢屬(Piriformospora)。印度梨形孢能與多種植物共生,表現(xiàn)出較強(qiáng)的促生長(zhǎng)能力。Waller等[32]于2005年發(fā)現(xiàn)梨形孢具有誘導(dǎo)大麥抗鹽脅迫的潛力。迄今為止,研究發(fā)現(xiàn)接種印度梨形孢能提高煙草[33]、苜蓿[34]、墨西哥虎尾草[35]等多種植物的耐鹽性。
1905年,Gallaud[36]首先在2種植物(Allium sphaerocephalumL.和Ruscus aculeatusL.)根部發(fā)現(xiàn)有褐色或黑色的外生菌根。1922年,Melin[37]在松樹(shù)根部也發(fā)現(xiàn)該真菌,并將其命名為Mycelium radices atrovirens(MRA)。直到1998年,Jumpponen和 Trappe[38]才提出有隔內(nèi)生真菌(Dark septate endophytes,DSE)這一定義。目前,已在100科、320屬、近600種植物中發(fā)現(xiàn)有隔內(nèi)生真菌,但是關(guān)于有隔內(nèi)生真菌的分類地位問(wèn)題還很模糊[39-41]。
有隔內(nèi)生真菌一直都被用來(lái)修復(fù)有害金屬污染的環(huán)境[42]。但近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)有隔內(nèi)生真菌能與植物互作提高植物耐鹽性[14]。而且在有隔內(nèi)生真菌與宿主植物形成共生關(guān)系過(guò)程中,能促進(jìn)植物生長(zhǎng)、改善礦物質(zhì)吸收、提高植物抗逆性[43]。Pan等[44]研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下深色有隔內(nèi)生真菌可侵染白楊,提高白楊苗木耐鹽性。
除上面3大類與植物耐鹽性相關(guān)的內(nèi)生真菌之外,人們陸續(xù)從各種植物中發(fā)現(xiàn)與植物互作提高宿主耐鹽性的其他內(nèi)生真菌。
2005年,Redman等[45]在水稻植株內(nèi)分離的Fusarium culmorum和Curvularia protuberata能提高水稻耐鹽性。緱小媛[46]于2007年研究證明了醉馬草內(nèi)生真菌(真菌類型未注明)可以促進(jìn)NaCl脅迫下醉馬草種子的萌發(fā),以及調(diào)節(jié)植株的生長(zhǎng)和生理,提高了醉馬草的耐鹽性。2009年,王正鳳[47]發(fā)現(xiàn)野大麥內(nèi)生真菌(真菌類型未注明)可以提高野大麥在鹽脅迫條件下的發(fā)芽率、分藥數(shù)和生物量等。2010年,Mastouri等[48]研究表明哈茨木霉T22菌株可以誘導(dǎo)植物對(duì)氧化損傷的生理保護(hù)來(lái)提高幼苗活力和改善脅迫影響。2011年,Khan等[49]從大豆根中分離出小型青霉LHL09,該菌可以通過(guò)影響植物激素和黃酮類化合物的生物合成,從而改善鹽脅迫的不利影響,促進(jìn)了大豆植株的生長(zhǎng)。2012年,Maciá-Vicente等[14]在小麥植株中分離得到固氮螺菌,發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下其與小麥之間存在共生關(guān)系,能促進(jìn)小麥的生長(zhǎng),并影響小麥幼苗的水分吸收、光合色素含量和脯氨酸積累。鈕旭光等[50]和范黎[51]從翅堿蓬中篩選出能促進(jìn)鹽脅迫下植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的內(nèi)生真菌。2014年,陳亞平[52]從駱駝刺中分離出Phaeosphaeriopsis屬真菌,從苦豆子和減蓬中分離出Phoma屬真菌,以及在蘆葦中分離到枝狀枝孢菌(Cladosporium cladosporioides),并在200 mmol/L NaCl條件下與水稻共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)能增加水稻耐鹽性。2017年,候姣姣等[53]在鹽脅迫條件下分別用哈茨木霉(Trichodermaspp.)、絲核菌(Rhizoctoniaspp.)、黑附球菌(Epicoccumspp.)、曲霉菌(Aspergillusspp.)菌液灌根處理國(guó)槐幼苗,發(fā)現(xiàn)其抗鹽能力提高。2018年,吳曰福等[54]在堿蓬根部分離得到耐鹽內(nèi)生真菌40株,有未被報(bào)道過(guò)的耐鹽真菌Aspergillus aculeatus和Fusarium oxysporum,還有3株Aspergillus sydowii嗜鹽真菌。
鹽脅迫嚴(yán)重影響植物的生理過(guò)程,產(chǎn)生離子脅迫和滲透脅迫而使細(xì)胞抑制生長(zhǎng)或死亡,最終導(dǎo)致植物生長(zhǎng)受抑制或者死亡[55-56]。鹽脅迫條件下的離子脅迫主要是Na+和Cl-濃度升高,以及平衡植物體內(nèi)的P和S的減少。Na+和K+在鹽漬土壤中是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,內(nèi)生真菌與植物共生可以改變植物體內(nèi)Na+和K+比值,改善由于鹽脅迫造成的植物離子不平衡現(xiàn)象。Pereira等[57]對(duì)鹽脅迫條件下的向日葵幼苗接種叢枝菌根真菌和細(xì)菌的混合物,發(fā)現(xiàn)植株各項(xiàng)指標(biāo)均提高,組織中K+、Mg2+、Ca2+、N和P的含量積累,Na+的含量降低。將叢枝真菌與內(nèi)生細(xì)菌混合接種于金合歡,也是相同結(jié)果[58]。Abdelaziz等[59]研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫條件下將梨形孢回接擬南芥后,Na+/K+比值降低,鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(HKT1)和鉀離子內(nèi)流相關(guān)基因kt1、kt2的轉(zhuǎn)錄水平升高,推測(cè)內(nèi)生真菌提高植物耐鹽性的機(jī)制可能是通過(guò)調(diào)節(jié)Na+和K+離子通道的相關(guān)基因的表達(dá)水平,從而使鹽脅迫條件Na+/K+的離子穩(wěn)態(tài)達(dá)到平衡。
鹽脅迫使植物養(yǎng)分吸收或運(yùn)輸減少,造成植物養(yǎng)分不平衡[60]。鹽脅迫條件下接種叢枝菌根真菌,其菌絲生長(zhǎng)能增加植物根部吸收水分和養(yǎng)分的面積,有利植物對(duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收,如P的吸收等[61]。除叢枝真菌外,鹽脅迫條件下回接印度梨形孢,也可以顯著提高植物對(duì)P的吸收量,從而增加植物生物量的積累[52]。另外,鹽脅迫條件下接種內(nèi)生真菌,還促進(jìn)植物對(duì)N的吸收。Qin等[62]將植物內(nèi)生真菌與植物共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),提供有機(jī)氮源時(shí),大多數(shù)內(nèi)生真菌能將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮,促進(jìn)植物生長(zhǎng),提高植物生物量。
在鹽脅迫條件下,植物體因大量失水進(jìn)而導(dǎo)致滲透脅迫發(fā)生,植物通過(guò)積累有機(jī)物、減小滲透勢(shì)、增強(qiáng)細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)環(huán)境變化[63-64],生成并積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),像氨基酸、蛋白質(zhì)、甜菜堿和多胺等[65]。研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌可以通過(guò)調(diào)節(jié)植物脯氨酸、甜菜堿和可溶性糖等的積累來(lái)進(jìn)行滲透調(diào)節(jié),提高植物的耐鹽性。Jindal等[66]在12.5和25 mmol/L NaCl條件下回接叢枝真菌,發(fā)現(xiàn)植物內(nèi)脯氨酸含量增高。任安芝等[67]研究發(fā)現(xiàn)在高鹽濃度下,叢枝真菌侵染可導(dǎo)致黑麥草葉片內(nèi)的脯氨酸含量顯著增加,可溶性糖含量顯著降低。但付艷平等[68]用促生菌UW4懸浮液浸泡向日葵種子在鹽脅迫下進(jìn)行種植,發(fā)現(xiàn)其脯氨酸含量降低,可溶性糖含量增加。Al-Garni[69]在鹽脅迫下回接叢枝真菌,發(fā)現(xiàn)回接植物中甜菜堿的含量增加,是未回接植物的2倍。因此,鹽脅迫條件下,植物內(nèi)生真菌對(duì)植物各滲透物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用受鹽濃度、植物種類、環(huán)境等因素的影響,但各因素之間相互作用的機(jī)制不明,還需要進(jìn)一步探究[70]。
鹽脅迫對(duì)植物光合作用的影響既有氣孔和葉肉的擴(kuò)散限制光合代謝,也有固碳酶減少使光合作用降低[71]以及多重脅迫疊加產(chǎn)生的氧化脅迫。鹽脅迫還會(huì)加速葉綠素的降解、降低類囊體膜穩(wěn)定性、降低葉綠體對(duì)光能的吸收、影響光能在2個(gè)光系統(tǒng)之間的合理分配,最終導(dǎo)致光合速率的降低[72]。生長(zhǎng)在鹽漬化土壤的植物面臨著生理干旱的危險(xiǎn),因此,它們必須保持較低的內(nèi)部滲透力,以防止水從根部進(jìn)入土壤,水分對(duì)于鹽脅迫下的植物生長(zhǎng)至關(guān)重要。鹽脅迫下植物生長(zhǎng)的恢復(fù)與碳平衡期間光合作用恢復(fù)的速度和程度有關(guān),也與水分耗竭期間光合作用下降的程度和速度有關(guān)[60],而接種內(nèi)生真菌可促進(jìn)植物提高光合速率和對(duì)水分的吸收效率,進(jìn)而使植物減緩或抵御鹽脅迫。
研究發(fā)現(xiàn),無(wú)性型Epichloe內(nèi)生真菌的侵染,可使大麥氣孔發(fā)生變化并改變根系結(jié)構(gòu),從而增強(qiáng)水分利用效率[73]。Redman等[45]在鹽脅迫條件下接種Fusarium culmorum和Curvularia protuberata兩類真菌,減少了水稻20%-30%的耗水量,并提高了其生長(zhǎng)速度和生物量。Azad等[74]研究表明,在NaCl脅迫條件下,接種內(nèi)生真菌的植株比不接內(nèi)生真菌植株有更高的水分利用效率和光合效率。Ghorbani等[75]在鹽脅迫條件下接種印度梨形孢于番茄,發(fā)現(xiàn)印度梨形孢通過(guò)改善番茄水分狀況和光合作用緩解鹽脅迫。
鹽脅迫導(dǎo)致活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生,而活性氧造成植物膜質(zhì)過(guò)氧化進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)[76]。但植物體內(nèi)有ROS酶類保護(hù)系統(tǒng),包括超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、 過(guò) 氧 化 物 酶(Peroxidase,POD)、 過(guò) 氧化氫酶(Catalase,CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(Aseorbate peroxidase,APX)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(Glutathione peroxidase,GRX)、脫氫抗壞血酸酶(Dehydroascorbate reductase,DNAR)、 單 脫 氫抗壞血酸酶(Dehydroascorbate reductase,MDHAR)等[77]和非酶類系統(tǒng)(包括抗壞血酸(Ascorbic acid,ASA)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)、類胡蘿卜素、生育酚、類黃酮和甘露醇等,可以減緩或者避免活性氧對(duì)植物造成的損傷[77-78]。
研究表明,植物可通過(guò)接種內(nèi)生真菌來(lái)清除ROS;通過(guò)增強(qiáng)抗氧化酶活性來(lái)加強(qiáng)菌根化,進(jìn)而減少了氧化;積累還原的抗壞血酸和谷胱甘肽改善氧化還原穩(wěn)定性,增強(qiáng)植物耐鹽性進(jìn)而增加植物生物量[79]。王英男等[80]在鹽脅迫條件下的羊草內(nèi)接種AMF真菌發(fā)現(xiàn),抗氧化酶類的活性明顯提高,氧自由基的清除能力增強(qiáng)。另外,Mastouri等[48]在鹽脅迫條件下接種哈茨木霉T22菌株,發(fā)現(xiàn)該菌株能誘導(dǎo)植物接種AMF后宿主植物體內(nèi)對(duì)氧化損傷的生理保護(hù)來(lái)提高幼苗活力。Pan等[44]在鹽脅迫下將從堿蓬中分離的暗隔內(nèi)生真菌回接楊樹(shù),發(fā)現(xiàn)顯著增強(qiáng)了楊樹(shù)體內(nèi)抗氧化酶活性,提高了楊樹(shù)耐鹽性。Baltruschat等[81]發(fā)現(xiàn)在NaCl脅迫條件下接種梨形孢于大麥(Hordeum vulgare),顯著提高了大麥抗壞血酸的含量,增加了根中抗氧化酶的活性。
另外,付艷平[68]用促生菌UW4懸浮液浸泡向日葵種子,在鹽脅迫下進(jìn)行種植發(fā)現(xiàn),其可溶性蛋白增加。張愛(ài)娣等[82]在不同NaCl濃度下回接叢枝真菌到大葉女貞,發(fā)現(xiàn)其丙二醛含量相較于對(duì)照組明顯降低,王娜等[83]在不同NaCl濃度下回接叢枝真菌到紫花苜蓿也有相同發(fā)現(xiàn)。
鹽脅迫會(huì)使植物體內(nèi)的激素水平發(fā)生變化,如乙烯的積累,生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素合成的減少[52,56]。植物內(nèi)生真菌能夠刺激植物產(chǎn)生激素,如IAA、吲哚乙腈、細(xì)胞激動(dòng)素等。硝酸擔(dān)子菌(Piriformospora indica)就能刺激植物分泌生長(zhǎng)素(如吲哚乙酸),從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)[84]。很多學(xué)者認(rèn)為內(nèi)生真菌增強(qiáng)植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)性是通過(guò)影響植物代謝實(shí)現(xiàn)的。Ghaffari等[85]分析發(fā)現(xiàn)植物根部被印度梨形孢侵染后,植物耐鹽性得到了提高,并提出可能與糖代謝、氮代謝和乙烯合成途徑有關(guān)。有學(xué)者提出內(nèi)生真菌鐮刀菌可以通過(guò)抑制植物體內(nèi)的乙烯信號(hào)途徑從而提高植物生長(zhǎng)活力[15,86]。另外,禾草內(nèi)生真菌能通過(guò)自身產(chǎn)生的次生代謝物保護(hù)植物,使其免受外界環(huán)境脅迫的危害[87-88]。有些內(nèi)生真菌也能通過(guò)活化硝酸還原酶、分泌鐵載體和磷酸酶等形式促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收,促進(jìn)植物生長(zhǎng)[15,89-93],還能通過(guò)分泌粘液物質(zhì)(多糖類),并在根表面形成菌膜來(lái)協(xié)助植物抗鹽[15]。
植物體已進(jìn)化成能通過(guò)多種生理生化方式來(lái)響應(yīng)鹽脅迫,而這些方式的形成離不開(kāi)相關(guān)基因的調(diào)節(jié)。一方面相關(guān)基因參與植物-微生物共生體系建立,苜蓿中MtDMI3基因[15,94]和禾草植物內(nèi)生真菌的Nox基因[15,95]參與植物-微生物共生體系的建立;日本百脈根(Lotus japonicus)質(zhì)體蛋白基因(CASTOR和POLLUX)和編碼核孔蛋白的基因NUP85[15,96-97]以及擬南芥 At5g16590 蛋白能協(xié)助真菌侵染植物根部[15,98];另一方面,植物內(nèi)生真菌可以通過(guò)與植物共生來(lái)誘導(dǎo)植物相關(guān)耐鹽基因表達(dá)來(lái)抵御鹽脅迫?;莘黔偟龋?9]在鹽脅迫下回接印度梨形孢于煙草發(fā)現(xiàn),印度梨形孢能誘導(dǎo)煙草中耐鹽相關(guān)基因DP8P1、PR-1a、PR2、PR3和PR5的大量表達(dá),增強(qiáng)煙草耐鹽防御機(jī)制,提高其耐鹽性。李亮等[100]在鹽脅迫下用印度梨形孢侵染紫花苜蓿根部發(fā)現(xiàn),印度梨形孢可誘導(dǎo)脯氨酸合成酶基因P5CS表達(dá)進(jìn)而增強(qiáng)紫花苜蓿的耐鹽性。鹽脅迫條件下,Ghaffari等[85]回接印度梨形孢于小麥,在小麥根部發(fā)現(xiàn)254個(gè)差異表達(dá)基因。
研究報(bào)道,菌根植物耐鹽性與水孔蛋白的分子機(jī)理有關(guān),植物內(nèi)生真菌侵染植物后誘導(dǎo)了水孔蛋白基因的表達(dá)。Ouziad等[101]研究發(fā)現(xiàn),NaCl脅迫下叢枝菌根真菌定殖的番茄中的Na+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和水通道蛋白基因表達(dá)。通過(guò)Northern分析和原位雜交發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下用AMF定殖番茄根后兩種Na+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(水孔蛋白基因LeTIP1和其他LePIP)表達(dá)上調(diào),液泡膜和質(zhì)膜水通道蛋白基因的轉(zhuǎn)錄水平升高。Aroca等[102]在鹽脅迫下回接叢枝真菌于菜豆和番茄,也發(fā)現(xiàn)了質(zhì)膜水通道基因表達(dá)量增加,LeTIP2表達(dá)量下降,質(zhì)膜水通道蛋白(PIP1)的增加。綜上所述,鹽脅迫下內(nèi)生真菌對(duì)不同植物的基因有不同的誘導(dǎo)功能和調(diào)控作用,而且不同植物內(nèi)生真菌提高植物耐鹽性的能力存在差異性,因此,挖掘促進(jìn)植物耐鹽性的內(nèi)生真菌具有重要意義。
內(nèi)生真菌可以從穩(wěn)定植物營(yíng)養(yǎng)元素吸收和保持離子平衡、提高植物滲透調(diào)節(jié)能力、保持植物光合作用和水分利用效率、增強(qiáng)植物抗氧化防御系統(tǒng)、產(chǎn)生次生代謝物或調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面來(lái)保護(hù)宿主植物,減輕鹽害。內(nèi)生真菌極有可能成為減輕植物鹽堿脅迫一個(gè)有力工具,因此,專家預(yù)測(cè)內(nèi)生真菌生物技術(shù)與傳統(tǒng)的抗逆育種和轉(zhuǎn)基因抗逆育種在未來(lái)將并駕齊驅(qū)[15]。目前,內(nèi)生真菌被廣泛運(yùn)用在增強(qiáng)菌根植物(尤其是禾本科植物)耐鹽性方面[103],內(nèi)生真菌提高非菌根植物耐鹽性的報(bào)道也越來(lái)越多。雖然如此,運(yùn)用內(nèi)生真菌增強(qiáng)植物耐鹽性的研究還有許多方面需要深入探討。
在植物內(nèi)生真菌分離方面:植物內(nèi)生真菌種類眾多,但可分離培養(yǎng)的只占總內(nèi)生真菌的極小部分,植物體內(nèi)還有許多不能分離但能顯著提高宿主植物耐鹽性的內(nèi)生真菌有待挖掘。需要篩選適宜的培養(yǎng)基,不斷更新優(yōu)化培養(yǎng)基成分和配比。還需要比較不同分離方式對(duì)植物內(nèi)生真菌多樣性的影響,并篩選出最適合分離內(nèi)生真菌的方法。另外,無(wú)論采用組織貼片或者研磨法進(jìn)行植物內(nèi)生真菌分離時(shí),將分離基數(shù)加大(每個(gè)處理的貼片至少50片),以減少內(nèi)生真菌分離的偶然性。除此之外,內(nèi)生真菌分布具有一定組織特異性,需要研究者分離內(nèi)生真菌時(shí)細(xì)化植物分離部位以獲得更多目標(biāo)內(nèi)生真菌。最后,目前報(bào)道大多都關(guān)注植物體內(nèi)生真菌優(yōu)勢(shì)種群研究,但一些起重要作用的非優(yōu)勢(shì)菌種或者與優(yōu)勢(shì)菌株共同起促生作用的非優(yōu)勢(shì)菌種也有待研究。
在鹽脅迫下植物內(nèi)生真菌對(duì)宿主植物耐鹽性促進(jìn)機(jī)制方面還有待進(jìn)一步深化。首先,內(nèi)生真菌協(xié)助植物抵御極端環(huán)境的假說(shuō)有三種:即適應(yīng)性生態(tài)位共生、共生態(tài)調(diào)節(jié)、共生體生活方式轉(zhuǎn)化,但這些假說(shuō)都是通過(guò)觀察植物生長(zhǎng)情況或者接種實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證,深層次的機(jī)理研究很少[15]。其次,植物內(nèi)生真菌協(xié)助宿主抵御脅迫的能力受到宿主種類、宿主基因型和環(huán)境等因素的影響,較為復(fù)雜[104-106]。再次,關(guān)于植物內(nèi)生真菌與宿主共生提高植物耐鹽性的研究多局限于菌根植物。因?yàn)榫婢秩舅拗骱?,能使植物產(chǎn)生抗逆性,而非菌根植物內(nèi)生真菌侵染后不穩(wěn)定,而且侵染率極低。最后,內(nèi)生真菌的發(fā)現(xiàn)及其次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生,內(nèi)生真菌與宿主互作的耐鹽信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)與基因交互表達(dá)等都不清晰,應(yīng)該采用現(xiàn)代組學(xué)技術(shù)深入研究植物-內(nèi)生菌共生體響應(yīng)鹽脅迫的特異信號(hào)傳導(dǎo)和代謝途徑[107]。總之,內(nèi)生真菌在促進(jìn)植物抗鹽作用方面有著廣闊的前景,單靠目前研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。只有了解了內(nèi)生真菌和宿主植物共生機(jī)制,才能將植物內(nèi)生真菌減緩植物鹽害作用運(yùn)用到環(huán)境治理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。