孟玉，陶剛，黃德棋，姚遐俊

（貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，貴陽 550025）

磷元素是植物細(xì)胞內(nèi)許多重要物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的組成成分，參與植物生命活動中重要的生理生化反應(yīng)，對植物的生長發(fā)育至關(guān)重要。在土壤生態(tài)環(huán)境中，大部分磷元素通過與金屬陽離子結(jié)合，以難溶性無機(jī)磷或有機(jī)磷的形式存在，導(dǎo)致植物難以直接吸收利用[1]。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一般通過向土壤中施用磷肥來滿足作物對磷素的需求，但長期施用會嚴(yán)重影響土壤肥力及土壤微生物的多樣性，造成農(nóng)業(yè)面源污染[2]。在以貴州地區(qū)為代表的西南喀斯特石漠化地區(qū)，水土流失嚴(yán)重，巖石裸露，植物覆蓋率低，土壤中的磷元素因與其他礦物質(zhì)緊密結(jié)合難以溶解，導(dǎo)致磷元素成為石漠化植物恢復(fù)過程中限制植物生長的營養(yǎng)元素之一[3]。植物根際土壤中有許多微生物可以將難溶性磷轉(zhuǎn)化為植物易吸收的速效磷，這類微生物被稱為解磷菌或溶磷菌（phosphate-solubilizing microorganisms，PSM）。土壤中具有溶磷能力的微生物種類較為豐富，包括細(xì)菌、放線菌和真菌等類群[4]。研究表明，雖然溶磷真菌（phosphatesolubilizing fungi,PSF）多樣性較溶磷細(xì)菌低，但其溶磷能力和遺傳穩(wěn)定性更強(qiáng)[5]。溶磷真菌具有穩(wěn)定、高效的溶磷能力，使貧磷土壤中的有效磷含量顯著增加，為植物的生長發(fā)育提供良好的生存環(huán)境。而且，溶磷真菌對于提高植物應(yīng)對干旱、鹽堿、重金屬與病蟲害等生物和非生物脅迫也具有重要作用，因此，在農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境改良和石漠化生態(tài)修復(fù)的實踐中具有重要意義。

1 溶磷真菌的多樣性

植物根際是植物同土壤微生物進(jìn)行物質(zhì)交換與信息傳遞的重要場所，溶磷真菌廣泛存在于植物根際環(huán)境中。此外，還有一些溶磷真菌能夠侵染到植物的根、莖、葉等器官中，與宿主植物形成共生體系，彼此影響，相互受益。溶磷真菌的種類豐富多樣，已報道有十余屬真菌類群具有溶磷能力，主要包括曲霉屬（Aspergillusspp.）、青霉屬（Penicilliumspp.）、梨形孢屬（Piriformosporaspp.）、木霉屬（Trichodermaspp.）、籃狀菌屬（Talaromycesspp.）、鐮刀菌屬（Fusariumspp.）等常見真菌類群[6-11]。其中，曲霉屬與青霉屬為優(yōu)勢類群，也是文獻(xiàn)報道最多的溶磷真菌類群[12]。此外還有一些真菌，如絲核菌屬（Rhizoctoniaspp.）、盤多毛孢屬（Pestalotiaspp.）、被孢霉屬(Mortierellaspp.)與毛霉菌屬（Mucorspp.）等真菌類群中也有一些種類具有溶磷能力[13-15]。隨著研究深入，越來越多的溶磷真菌被發(fā)現(xiàn)（表1）。

表1 部分溶磷真菌的種類與功能Table 1 Types and functions of PSF

2 環(huán)境生態(tài)因素對溶磷真菌的影響

土壤生態(tài)環(huán)境中不僅含有大量的有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)和水，還有豐富的微生物，包括細(xì)菌、放線菌和真菌等。研究發(fā)現(xiàn)，溶磷細(xì)菌約占土壤中總細(xì)菌的0.5%[20]，且在不同類型土壤中無顯著差異；而土壤類型會顯著影響溶磷真菌在土壤中的豐度，如在黑土中，溶磷真菌約占總真菌的0.17%，遠(yuǎn)高于其在棕土和深棕土中的占比[20]。易艷梅等[21]分別采集了鹽漬區(qū)、重金屬污染區(qū)和磷礦區(qū)的土壤進(jìn)行研究，結(jié)果表明，磷礦區(qū)土壤中溶磷真菌的數(shù)量要遠(yuǎn)高于另外兩種土壤；而溶磷真菌的種群分布受土壤環(huán)境影響較小，在3種不同類型的土壤中都分離到了曲霉與青霉等常見溶磷真菌類群。除此之外，土壤生態(tài)系統(tǒng)中溶磷真菌群落的分布還受土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)含量及土地利用類型等因素的影響。真菌一般適宜在酸性環(huán)境中生長繁殖，而Narsian等[22]研究發(fā)現(xiàn)，溶磷真菌在植物根際土壤pH為7.4~8.4的微堿性環(huán)境中豐度最高，這可能與溶磷真菌能夠產(chǎn)生有機(jī)酸有關(guān)，超過此pH范圍時，溶磷真菌的數(shù)量會隨著植物根際pH的增加而降低；此外，在土壤有機(jī)質(zhì)含量為0.5%~4.5%時，溶磷真菌的豐度最高，超過此范圍時，溶磷真菌的豐度會隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加而降低。不同的土地利用方式也會對溶磷真菌的豐度產(chǎn)生一定影響。Zhang等[23]在廣東紅壤中研究了果園、林地、農(nóng)業(yè)用地和草地四種不同土地利用類型對溶磷真菌豐度的影響，發(fā)現(xiàn)果園與草地土壤中溶磷真菌的豐度要顯著高于農(nóng)業(yè)用地和林地。Paul等[24]研究了印度小喜馬拉雅山地區(qū)不同土地利用類型土壤中溶磷真菌的豐度差異，發(fā)現(xiàn)在表層土壤（0—15 cm）中，有機(jī)農(nóng)業(yè)和橡樹林土壤中溶磷真菌的豐度要顯著高于荒地、蘋果園和小麥玉米輪作地。環(huán)境生態(tài)因素對溶磷真菌的豐度也產(chǎn)生一定影響，而溶磷真菌在土壤中穩(wěn)定定殖后，也會對土壤的理化性質(zhì)及植物產(chǎn)生一定影響。趙飛等[25]研究表明，溶磷真菌能夠增加土壤養(yǎng)分含量，對土壤有機(jī)碳、有效氮和有效磷含量均有一定的提升作用，并能顯著改善鹽土的理化性質(zhì)。Kaur等[26]在田間接種黑曲霉和塔賓曲霉（A.tubingensis）后，土壤中有機(jī)碳和有效磷含量及酶活性均顯著增加，同時顯著促進(jìn)了玉米和小麥的生長。

3 土壤中溶磷真菌的作用機(jī)理

土壤中磷元素常與Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+等金屬陽離子結(jié)合形成難溶性無機(jī)磷，或者以有機(jī)磷的形式存在，植物難以直接吸收利用[1]。溶磷真菌是土壤生態(tài)系統(tǒng)磷元素循環(huán)的重要驅(qū)動力，參與分解和轉(zhuǎn)化難溶無機(jī)磷與有機(jī)磷物質(zhì)，促進(jìn)植物對土壤中磷元素的吸收利用。

3.1 難溶無機(jī)磷的溶磷機(jī)理

溶磷真菌對難溶性無機(jī)磷的溶解機(jī)理，一般被認(rèn)為是微生物通過產(chǎn)生代謝物，如低分子有機(jī)酸或質(zhì)子等物質(zhì)，將難溶性磷轉(zhuǎn)化為一元正磷酸鹽和二元正磷酸鹽離子，被植物吸收利用[27]。研究表明，溶磷真菌對難溶無機(jī)磷的溶解機(jī)理與其產(chǎn)生的有機(jī)酸密切相關(guān)。溶磷真菌能夠分泌多種有機(jī)酸，這些有機(jī)酸可以與金屬陽離子產(chǎn)生螯合或絡(luò)合作用，從而溶解難溶無機(jī)磷酸鹽。Scervino等[28]發(fā)現(xiàn)，溶磷真菌產(chǎn)紫青霉（P.purpurogenum）和簡氏青霉（P.janthinellum）以磷酸鈣或磷酸鋁為難溶性磷酸鹽底物時，均會產(chǎn)生多種有機(jī)酸用于溶解難溶性磷酸鹽。王莉晶等[29]利用高效液相色譜法對溶磷草酸青霉菌的解磷機(jī)理進(jìn)行初步研究，發(fā)現(xiàn)菌株在含有難溶性無機(jī)磷的發(fā)酵液中產(chǎn)生了多種有機(jī)酸，從而使難溶性無機(jī)磷溶解；其中，酒石酸（tartaric acid）與草酸（oxalic acid）含量最高。研究發(fā)現(xiàn)，溶磷真菌對難溶性磷酸鹽的溶解效率主要受菌株的種類及其分泌的有機(jī)酸、磷酸鹽底物的類型等因素影響。Islam等[30]對曲霉屬、青霉屬和籃狀菌屬類溶磷真菌的產(chǎn)酸潛力進(jìn)行了評價，發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)生的有機(jī)酸主要取決于溶磷菌株的種類和磷源的類型，以Ca3(PO4)2為磷酸鹽底物時，菌株產(chǎn)生的有機(jī)酸含量最高，溶磷效率最高；其中，黑曲霉的產(chǎn)酸能力及溶磷能力最強(qiáng)。

溶磷真菌還能夠產(chǎn)生螯合金屬陽離子的代謝化合物，從而溶解難溶性無機(jī)磷酸鹽。Hamdali等[33]研究發(fā)現(xiàn)，一株溶磷鏈霉菌屬菌株（Streptomycessp.）主要通過產(chǎn)生氯霉素化合物（C21H12O9N3Fe）螯合磷酸鹽的金屬陽離子，從而達(dá)到溶磷作用。

3.2 土壤中有機(jī)磷化合物的降解機(jī)理

一般情況下，土壤中的有機(jī)磷主要以植酸鹽、核酸與磷脂類形式存在，占土壤全磷的29%~90%。其中，植酸鹽約占土壤有機(jī)磷的60%以上，是土壤有機(jī)磷的主要存在形式[34]。植酸鹽中固定的磷一般不易被植物直接吸收利用，但在植酸酶的催化作用下將其降解為無機(jī)磷酸根后可被植物吸收利用。Soni等[35]研究表明，黑曲霉產(chǎn)生的Phy-I型植酸酶對多種有機(jī)磷酸鹽表現(xiàn)出催化活性，其中對焦磷酸鈉、對硝基苯酚磷酸酯與ATP等難溶性植酸鹽的催化活性最高。Gaind等[36]發(fā)現(xiàn)，黃曲霉產(chǎn)生的植酸酶只對植酸鈉與對硝基苯酚磷酸酯具有高催化活性，而對其他有機(jī)磷酸鹽底物的催化活性較低。植酸酶活性不僅因菌株種類的不同而產(chǎn)生差異，也易受環(huán)境pH、溫度與重金屬離子的影響。真菌產(chǎn)生的植酸酶一般在酸性環(huán)境中活性較高，在堿性環(huán)境中隨著pH的上升其酶活性不斷下降[37]。在適宜的溫度范圍內(nèi)，植酸酶活性往往隨溫度的上升而增加，當(dāng)溫度超過70℃以上時酶活性會急劇下降。高兆建等[38]發(fā)現(xiàn)，構(gòu)巢曲霉菌產(chǎn)生的植酸酶在pH 3.0~6.0的環(huán)境條件下酶活性較高，當(dāng)pH超過此范圍時，酶活性不斷下降；在20~55℃時，其酶活性隨著溫度的上升而增加，在70℃以上時，酶活性會急劇下降。植酸酶活性易受到金屬離子的影響，一些重金屬離子可以激發(fā)溶磷真菌植酸酶的活性。Neira-Vielma等[39]發(fā)現(xiàn)，Mg2+、Cu2+、Mn2+與Cd2+能夠激發(fā)黑曲霉產(chǎn)生的植酸酶活性，其中10 mmol·L?1Cu2+和Mn2+可使其酶活性分別提高135%和128%。

4 溶磷真菌的應(yīng)用與機(jī)制

4.1 溶磷真菌在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

4.1.1 提高農(nóng)作物的促生增產(chǎn)效應(yīng)土壤根際有益微生物對促進(jìn)植物生長、提高植物的抗逆能力和產(chǎn)量等具有重要作用。溶磷真菌能夠溶解土壤中的難溶性磷，并分泌次生代謝產(chǎn)物，促進(jìn)植物生長發(fā)育，增加作物產(chǎn)量。薛應(yīng)鈺等[7]從白刺根際土壤中篩選到一株強(qiáng)溶磷草酸青霉菌株，對其溶磷特性與促生能力進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在高鹽堿環(huán)境中，該菌株仍保持較高的溶磷能力；將其發(fā)酵液處理番茄種子能顯著提高番茄發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，同時顯著提高了番茄葉片中葉綠素含量，增加番茄幼苗的根長、株高和生物量。薛冬等[6]從牡丹根際篩選到一株高效溶磷真菌黑曲霉，能夠溶解磷酸鈣、磷酸鋁和磷酸鐵等多種難溶性磷，接種該菌株的牡丹生長指標(biāo)較空白對照顯著增加；以磷酸鈣為難溶性磷源時，處理牡丹的株高、葉面積、根長、地上部干重和地下部干重較對照 分 別 增 加40.7%、22.7%、46.2%、58.5%和64.4%。溶磷真菌能夠提高土壤酶活性，增加土壤養(yǎng)分含量。Yin等[19]將一株溶磷撕裂蠟孔菌制成菌劑與化肥配施處理茄子對磷元素的吸收量較單獨(dú)使用化肥處理增加10.03%~29.48%，果實產(chǎn)量增加6.83%~16.07%，同時土壤中磷酸酶、蛋白酶、脲酶和纖維素酶的活性也顯著提高。因此，溶磷真菌對提高土壤中難溶磷的利用率以及促進(jìn)植物的生長發(fā)育具有重要作用，是具有良好應(yīng)用前景的微生物資源。

4.1.2 增強(qiáng)農(nóng)作物的鹽堿抗性植物根系在鹽堿脅迫下生長受到嚴(yán)重抑制，幼苗生長發(fā)育緩慢。溶磷真菌具有較強(qiáng)的耐鹽堿能力，能夠提高植物對鹽堿脅迫的耐受能力，是重要的微生物資源。研究發(fā)現(xiàn)，用0.1 mol·L?1的氯化鈉溶液處理大豆后，大豆植株生長遲緩，生物量減少；而用溶磷輪枝鐮刀菌處理大豆植株后，植株的脂質(zhì)過氧化（lipid peroxidation）水平明顯下降，對鹽分的抗逆性顯著提高，并促進(jìn)了鹽脅迫下大豆植株的生長[11]。Singh等[40]在pH 8.1的堿性土壤中進(jìn)行試驗，通過溶磷草酸青霉菌灌根接種到小麥和玉米植株根際后，根際土壤pH較空白對照顯著降低，有機(jī)碳和有效磷含量增加，同時促進(jìn)了小麥和玉米的生長，使作物產(chǎn)量顯著提高。溶磷真菌還能夠與叢枝菌根真菌協(xié)同作用緩解鹽分對植物的脅迫。Zhang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，將溶磷被孢霉（Mortierellasp.）孢子液與叢枝菌根真菌摩西球囊霉（G.mosseae）菌劑（V:W=1:1）混合液接種土壤，在100、200和300 mmol·L?1不同鹽水平下均能增強(qiáng)土壤中性磷酸酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性，提高摩西球囊霉在宿主植物根組織中的定殖率，并增加土壤中有效磷含量和宿主植物的生物量，從而減輕鹽分對宿主植物的不利影響。

4.1.3 增強(qiáng)農(nóng)作物的抗旱性干旱會導(dǎo)致植物生長發(fā)育緩慢，加劇草場退化和荒漠化，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境平衡產(chǎn)生嚴(yán)重影響。研究表明，植物在受到干旱脅迫時，會產(chǎn)生一系列生理生化反應(yīng)；如氣孔關(guān)閉、光合作用受到抑制等[41]，導(dǎo)致植物葉綠素含量和生物量均明顯下降，并出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。溶磷真菌能夠幫助植物耐受營養(yǎng)限制，增加植物對營養(yǎng)元素的吸收，提高植物在干旱脅迫下的耐受能力。Sherameti等[10]研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥幼苗在受到干旱脅迫時，光合作用明顯下降，葉片逐漸枯萎，生物量減少；而溶磷真菌印度梨形孢接種定殖后的幼苗則表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性，生長指標(biāo)沒有明顯變化，干旱脅迫相關(guān)基因表達(dá)量上調(diào)，植株的抗旱能力明顯增強(qiáng)。Khoshmanzar等[42]發(fā)現(xiàn)，具有解磷能力的長柄木霉（T.longibrachiatum）顯著提高番茄幼苗的抗旱性。在干旱條件下，與未接種真菌的幼苗對比，長柄木霉菌接種處理的幼苗根體積增加了91.74%，地上部干重增加32.81%，同時幼苗對氮、磷、鉀和鐵的吸收也明顯增加，植物的生長狀況明顯改善?？梢姡芰渍婢谔岣咚拗髦参锔珊得{迫的耐受能力方面具有重要作用。

4.1.4 增強(qiáng)植物對重金屬的耐性重金屬在土壤中的殘留和污染會嚴(yán)重影響植物生長及土壤中微生物的多樣性，對土壤生態(tài)環(huán)境和糧食安全造成嚴(yán)重威脅。研究表明，溶磷真菌中的黑曲霉、青霉和刺孢曲霉（A.aculeatus）等對Cr6+、Mn2+、Co2+、Cu2+、Zn2+等重金屬離子有較強(qiáng)的耐受能力，能夠提高宿主植物對重金屬的抗性，促進(jìn)植物生長[43-44]。深色有隔內(nèi)生真菌嗜魚外瓶霉（Exophiala pisciphila）在玉米根部定殖后，能夠提高玉米對鉛、鋅和鎘等重金屬的抗性[45]；Xu等[46]還發(fā)現(xiàn)該菌株具有一定的溶磷能力，能夠提高植物根際磷酸酶活性，增強(qiáng)植物的光合作用和對磷元素的吸收，促進(jìn)植物生長。Mahwish等[15]從重金屬污染地區(qū)分離到一株溶磷毛霉菌屬真菌，在Zn2+、Mn2+、Co2+和Cu2+等重金屬含量高達(dá)700μg·mL?1的培養(yǎng)基中依然能夠正常生長，并且能產(chǎn)生吲哚乙酸（IAA）和ACC脫氨酶，將其接種到重金屬脅迫的油菜根際中，能夠顯著降低油菜幼苗對Zn2+、Mn2+、Co2+和Cu2+等重金屬離子的吸收，促進(jìn)植物的生長。劉非凡等[47]探究了溶磷煙曲霉（A.fumigatus）菌株在電子廢棄區(qū)重金屬污染土壤修復(fù)中的作用和影響，結(jié)果表明，煙曲霉能夠提高土壤中重金屬弱酸可提取態(tài)的含量，減少游離重金屬向黑麥草地上部遷移，降低重金屬對植物的毒害，同時顯著增加植物生物量。

4.1.5 增強(qiáng)植物的病蟲害抗性目前，作物病害的防控主要采用傳統(tǒng)化學(xué)藥劑方式，但這種方式會造成環(huán)境污染、藥劑殘留、威脅人體健康等環(huán)境和社會問題。溶磷真菌可以提高植物的抗病性，減輕病原菌對植物的危害，具有良好的生物防治作用。研究發(fā)現(xiàn)，溶磷真菌黑曲霉能夠抑制赤霉菌屬（Gibberella）、鐮孢菌屬（Fusarium）和單孢菌屬（Monospora）等常見植物病原菌的生長[13,48]。Khan等[49]通過田間試驗發(fā)現(xiàn)，黑曲霉和泡盛曲霉（A.awamori）能夠有效防治番茄枯萎病，抑制病原菌尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）的生長，使植物根際病原菌種群數(shù)量顯著減少，促進(jìn)番茄的生長并提高番茄產(chǎn)量。Badera等[50]分離到一株溶磷哈茨木霉菌（T.harzianum），通過平板對峙實驗，該菌株表現(xiàn)出對尖孢鐮刀菌90%以上的抑制率；通過盆栽試驗進(jìn)一步驗證表明，該菌株能夠顯著降低尖孢鐮刀菌對番茄葉片造成的危害。植物線蟲病是由寄生線蟲侵襲植物而引起的植物病害現(xiàn)象，其中，根結(jié)線蟲與胞囊線蟲是我國兩類危害最嚴(yán)重的病原線蟲，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全造成嚴(yán)重危害[51]。生防真菌是防治線蟲的重要微生物資源，開發(fā)利用生防菌資源具有重要意義。李婷等[52]研究了黑曲霉與草酸青霉對大豆胞囊線蟲的生防潛力，結(jié)果表明，2種菌株發(fā)酵液分別使大豆根系胞囊線蟲數(shù)量減少50.07%和57.45%，并使大豆植株的株高分別增加11.3%和18.6%，減緩了病蟲對植物造成的危害。Atia等[53]發(fā)現(xiàn)黃瓜幼苗在受到根結(jié)線蟲侵染后，生長受到抑制；而用印度梨形孢菌懸液接種之后，根結(jié)線蟲對幼苗地上部與根部的損傷顯著降低，黃瓜的株高增加1.5倍、鮮重與葉面積增加1.7倍、干重增加1.9倍、果實產(chǎn)量增加167%。

4.2 溶磷真菌的環(huán)境與生態(tài)功能作用機(jī)制

4.2.1 溶磷真菌促生作用機(jī)制溶磷真菌能夠促進(jìn)宿主植物的生長，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，在植物的生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用，其作用機(jī)制主要體現(xiàn)在3個方面。①溶磷真菌通過產(chǎn)生植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)參與植物的生理生化過程，促進(jìn)植物的生長發(fā)育。研究表明，木霉屬、青霉屬和曲霉屬類溶磷真菌能夠產(chǎn)生吲哚乙酸、赤霉素和細(xì)胞分裂素等物質(zhì)[54]。一株具有高效解磷耐鹽能力的日本曲霉（A.japonicus）能夠顯著提高土壤中有效磷含量，并分泌植物生長激素吲哚乙酸和玉米素，對玉米和花生表現(xiàn)出良好的促生效果，從而提高花生產(chǎn)量[55]。②木霉、青霉、曲霉和被孢霉屬類溶磷真菌可提高植物對礦物質(zhì)營養(yǎng)元素（如氮、磷、鉀和鈣）的吸收，從而促進(jìn)植物的生長發(fā)育[54,56]。郝振萍等[57]將一株被孢霉屬溶磷真菌施入到竹柳扦插苗的根際土壤中后，發(fā)現(xiàn)葉片中N、P、K、Ca營養(yǎng)元素與葉綠素含量顯著增加，且植株地上部干重及葉面積較對照顯著提高。③溶磷真菌能夠提高參與植物生理生化反應(yīng)中重要物質(zhì)的含量，如木霉屬、曲霉屬和印度梨形孢類溶磷真菌能夠提高植物組織中葉綠素和可溶性蛋白等物質(zhì)的含量，間接促進(jìn)植物的生長[10,50]。侯姣姣等[58]發(fā)現(xiàn)了一株較強(qiáng)解磷能力的黑曲霉，將其定殖在國槐無菌苗根組織后，顯著提高了幼苗葉片中葉綠素和可溶性蛋白質(zhì)含量，從而促進(jìn)幼苗生長。

4.2.2 溶磷真菌抗干旱和鹽堿脅迫的作用機(jī)制植物在受到干旱、鹽堿等非生物脅迫時，其生理生化過程會受到嚴(yán)重影響，如生長發(fā)育遲緩、植物萎蔫甚至死亡。研究表明，溶磷真菌對于提高植物應(yīng)對干旱、鹽堿等環(huán)境脅迫時的耐受能力具有重要意義，其相關(guān)作用機(jī)制主要體現(xiàn)在2個方面。①溶磷真菌通過控制植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與次級代謝物的產(chǎn)生維持植物的正常生長與代謝，如青霉屬、曲霉屬與印度梨形孢類溶磷真菌可產(chǎn)生脯氨酸、可溶性糖、丙二醛、類黃酮和酚類等物質(zhì)[59-61]。干旱、鹽堿等逆境脅迫會破壞植物體內(nèi)活性氧的平衡，導(dǎo)致丙二醛、脫落酸等物質(zhì)在體內(nèi)積累，加劇細(xì)胞膜損傷，從而使植物生長受到嚴(yán)重影響[62]。Ruangsanka[12]發(fā)現(xiàn)大豆植株受鹽脅迫后，體內(nèi)脂質(zhì)過氧化水平升高，丙二醛和脫落酸含量增加，植株生長遲緩。接種腐質(zhì)霉屬（Humicolasp.）溶磷菌后明顯改善了植物的生長狀況，體內(nèi)丙二醛與脫落酸含量顯著降低。②曲霉屬、青霉屬、木霉屬和印度梨形孢類溶磷真菌通過增強(qiáng)植物體內(nèi)抗氧化酶活性來清除活性氧的積累，減輕活性氧自由基給植物細(xì)胞造成的損傷[17,63-64]。武美燕等[61]研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下的紫花苜蓿（Medicago sativa）在接種溶磷真菌印度梨形孢后，植株葉片中超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性顯著增加，使紫花苜蓿幼苗膜質(zhì)過氧化程度減輕，較對照表現(xiàn)出更好的長勢。

4.2.3 溶磷真菌修復(fù)重金屬污染的作用機(jī)制溶磷真菌通過產(chǎn)生代謝物直接或間接參與修復(fù)重金屬。如曲霉屬、青霉屬、木霉屬類溶磷真菌通過產(chǎn)生有機(jī)酸、多糖、硫醇化合物與多聚磷酸鹽等物質(zhì)修復(fù)有毒重金屬[65-66]。溶磷真菌一般能夠產(chǎn)生有機(jī)酸溶解難溶無機(jī)磷，這些有機(jī)酸對重金屬離子有很強(qiáng)的親和力，通過絡(luò)合和螯合作用與重金屬離子結(jié)合，降低土壤中游離重金屬離子含量。Salazar-Ramírez等[67]發(fā)現(xiàn)塔賓曲霉（A.tubingensi）對Cu2+、Zn2+與Pb2+有著較強(qiáng)的耐受性；且在含Pb2+的培養(yǎng)基中生長時，有機(jī)酸產(chǎn)量顯著增加，其中蘋果酸含量增加了約12倍，琥珀酸含量增加了約4倍，同時產(chǎn)生了大量谷氨酸，說明有機(jī)酸的產(chǎn)生與菌株對重金屬的耐受能力密切相關(guān)。Sun等[68]發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸的產(chǎn)生可以減輕Pb2+對棘孢木霉（T.asperellum）的毒害；除有機(jī)酸外，棘孢木霉在受到Pb2+脅迫時還能夠產(chǎn)生多糖、蛋白質(zhì)及巰基化合物等，吸附轉(zhuǎn)化Pb2+，以減輕細(xì)胞損傷。

溶磷真菌可以通過吸附作用以胞外菌絲吸附與胞內(nèi)積累兩種主要形式來降解有毒重金屬[69]。Ge等[70]發(fā)現(xiàn)臭曲霉（A.foetidus）細(xì)胞表面的氨基、酰胺基和羥基官能團(tuán)能夠與重金屬離子結(jié)合，同時產(chǎn)生巰基化合物與細(xì)胞內(nèi)金屬離子結(jié)合并將其隔離到液泡中，從而減少細(xì)胞質(zhì)中有毒金屬的積累。Liaquat等[71]發(fā)現(xiàn)木霉屬真菌對Cu2+、Pb2+有著較強(qiáng)的耐受能力，在含有Cu2+與Pb2+培養(yǎng)基中，生長速率無顯著變化；通過掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，真菌菌絲體上吸附著大量的重金屬離子。綜上表明，溶磷真菌在土壤重金屬污染修復(fù)方面具有重要的潛在應(yīng)用價值。

4.2.4 溶磷真菌增強(qiáng)植物抗病蟲害作用機(jī)制溶磷真菌對于提高植物病蟲害抗性的作用機(jī)制較為復(fù)雜，其作用機(jī)制主要體現(xiàn)在5個方面。①溶磷真菌在植物根際中定殖，生長繁殖接觸病原菌后，通過重寄生作用使病原菌菌絲扭曲、斷裂與溶解，從而保護(hù)寄主植物免受土傳病菌的危害。申光輝等[72]從土壤中篩選到一株生防溶磷真菌灰黃青霉（P.griseofulvum），它能夠在草莓根際土壤中穩(wěn)定定殖，當(dāng)接觸到病原菌大雙孢柱孢（Cylindrocarpon macrodidyma）時，能夠使病原菌的菌絲扭曲、變細(xì)、斷裂和原生質(zhì)濃縮，顯著降低大雙孢柱孢在草莓根際的定殖，從而減輕該病菌對植物的危害。②溶磷真菌通過產(chǎn)生活性代謝產(chǎn)物抵御病原菌的入侵，如環(huán)二肽類、喹唑啉酮類和醇類等。何璐等[16]篩選到一株土曲霉（A.terreu），從其發(fā)酵液中提取出一種環(huán)辛-2-烯-酮的衍生物，能夠?qū)τ筒司瞬【⊿clerotinia sclerotiorum）、辣椒疫霉病菌（Phytophthora capsici）和蘋果斑點(diǎn)落葉病菌（Alternaria mali）等多種病原菌產(chǎn)生較好的抑制效果。③溶磷真菌通過提高植物抗病相關(guān)防御酶的活性提高植物對病蟲害的抗性，如葡聚糖酶(GLU)、過氧化物酶(POX)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)等。Jogaiah等[54]研究表明，病原菌青枯雷爾氏菌（Ralstonia solanacearum）抑制番茄植株的生長，而溶解真菌哈茨木霉（T.harzianum）與產(chǎn)黃青霉（Penicillium chrysogenum）可提高番茄植株過氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶與葡聚糖酶等抗病相關(guān)防御酶活性，顯著抑制了病原菌對植物產(chǎn)生的危害，從而保護(hù)植物的正常生長代謝。④溶磷真菌還能夠通過溶解磷酸鹽、分泌生長激素提高植物對養(yǎng)分的吸收，間接減緩病原菌對植物的危害。Badera等[50]發(fā)現(xiàn)番茄植株在受到尖孢鐮刀菌侵染15 d后，出現(xiàn)葉片發(fā)黃、植株生長遲緩等癥狀；而接種哈茨木霉，能夠通過溶解磷酸鹽、產(chǎn)生植物生長激素IAA及提高番茄植株中葉綠素含量等方式使番茄植株葉片發(fā)病率減少10%~30%，從而減輕病原菌對植物的危害。⑤當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)匱乏或生存空間不足時，溶磷真菌還可與病原菌競爭有限的資源，抑制病原菌的生長，從而保護(hù)植物的正常生長代謝。Segarra等[73]發(fā)現(xiàn)在含有10μmol·L?1Fe3+的營養(yǎng)液中，棘孢木霉（T.asperellum）通過產(chǎn)生大量的鐵載體去螯合溶液中的鐵離子與尖孢鐮刀菌進(jìn)行競爭，F(xiàn)e3+的匱乏阻礙了病原菌的生長繁殖，從而有效地控制了由尖孢鐮刀菌引起的番茄枯萎病。魯海菊等[74]研究了溶磷深綠木霉（T.atroviride）對石榴干腐病菌（Zythiaver soniana）、枇杷根腐病菌（Pestalotiopsis microsopora）和辣椒黃萎病菌（Verticillium dahliae）等多種病原菌的生防效果，結(jié)果表明，深綠木霉通過空間競爭作用對不同病原菌均有一定的抑制作用；其中，對枇杷根腐病菌和石榴干腐病菌的抑制效果最好，抑制率分別達(dá)93%和88%。

5 展望

溶磷真菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐與生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價值，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。在溶磷真菌的探索研究中，以下方面將成為研究重點(diǎn)。目前，通過對典型的溶磷真菌如曲霉屬（Aspergillusspp.）與青霉屬(Penicilliumspp.)真菌代表種類進(jìn)行全基因組測序[75]，發(fā)現(xiàn)了一些與解磷、產(chǎn)植物激素及抗逆等相關(guān)的重要功能基因[76]。溶磷真菌基因組學(xué)逐漸成為重要的研究工具，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合比較基因組學(xué)等分子生物學(xué)手段，有利于揭示和挖掘溶磷真菌的重要生態(tài)功能和應(yīng)用潛力，建立快速、高效、優(yōu)秀溶磷功能真菌的篩選方法和策略。高效溶磷真菌菌劑的研發(fā)與應(yīng)用，特別是在高效綠色農(nóng)業(yè)實踐和生態(tài)環(huán)境改造修復(fù)方面的應(yīng)用。溶磷真菌在生產(chǎn)應(yīng)用中的應(yīng)用效果受多種因素的影響[77]，如環(huán)境溫度的變化、土壤理化性質(zhì)的差異、與土著微生物的競爭以及菌株在土壤中的定殖能力等。因此，探索和挖掘廣譜、耐受性高、定殖力強(qiáng)的高效解磷真菌資源和菌劑研發(fā)將具有重要意義和實踐應(yīng)用價值，未來在實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障和生態(tài)治理和恢復(fù)目標(biāo)中將發(fā)揮關(guān)鍵作用。