煙草與叢枝菌根真菌的共生效應(yīng)研究進展

曹本福，姜海霞，陸引罡，2，3*，劉 麗，3*，王茂勝

（1.貴州大學農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州省煙草品質(zhì)研究重點實驗室，貴州 貴陽 550025；3.貴州大學新型肥料資源與技術(shù)研究所，貴州 貴陽 550025；4.貴州理工學院食品藥品制造工程學院，貴州 貴陽 550003）

叢枝菌根（Arbuscular mycorrhizal，AM）真菌作為土壤系統(tǒng)中重要的功能性微生物［1］，對農(nóng)業(yè)微生物資源產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展至關(guān)重要，其可與大多數(shù)植物構(gòu)建共生關(guān)系，是現(xiàn)存于自然生態(tài)系統(tǒng)中最廣泛、最古老的無性真核生物之一［2］。AM真菌隸屬球囊菌門（Glomeromycota），下設(shè)1綱4目11科27屬，Borstler等［3］認為全球范圍內(nèi)AM真菌種類資源至少存在1250種，目前已記錄在庫的AM真菌300余種，大量的AM真菌種類有待發(fā)掘。我國AM真菌147種［4］，并且不斷有新種發(fā)現(xiàn)，表明我國AM真菌菌株資源庫容潛力巨大。較其他菌根真菌而言，AM真菌可侵染的植物數(shù)量基數(shù)占比最大，AM真菌需要從宿主植物體內(nèi)獲取滿足自身生長的碳源營養(yǎng)，作為回報，叢枝菌根幫助植物吸收土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分、緩解重金屬元素毒害、協(xié)調(diào)生理生化代謝以及促進宿主水分利用效率等［5］，其中對植物磷營養(yǎng)狀況的改善尤為突出［6］。菌根化植物的養(yǎng)分獲取得益于其強大的地下菌絲網(wǎng)絡(luò)，對整個生態(tài)系統(tǒng)植物間的養(yǎng)分流動和碳氮平衡具有重要作用［7-10］。

煙草（Nicotiana tabacumL.）是目前我國栽種最為廣泛的煙草類型，主要分布于我國西北、西南和華東地區(qū)，以西南地區(qū)的云、貴兩省煙草種植面積及產(chǎn)量最大。煙草作為一種重要的經(jīng)濟作物，全株可作農(nóng)用殺蟲劑，藥用麻醉、鎮(zhèn)定及催眠劑［11］，最普遍的作為煙草卷煙工業(yè)原料，表現(xiàn)出較高的經(jīng)濟應(yīng)用價值。煙草是被研究較多的模式作物之一，目前，關(guān)于AM真菌作為接菌劑，探討其在煙草作物育苗繁殖、生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收、抗脅迫能力以及抗病蟲害能力等方面展開了較多的研究。本文以煙草作物為例，著重從煙草根系土壤中AM真菌的多樣性、AM真菌定殖煙草根系的主要因素以及AM共生體在養(yǎng)分吸收、生理代謝、抗逆性和煙草品質(zhì)等方面的影響進行了綜述，旨在為今后菌根技術(shù)廣泛應(yīng)用于煙草生產(chǎn)提供參考。

1 煙草根際土壤中AM真菌的物種多樣性

Hayman等［12］于20世紀80年代首次涉及煙草根系的AM真菌多樣性研究，發(fā)現(xiàn)New South Wales煙區(qū)中的優(yōu)勢種為Acaulospora laevis和Gloums mosseae。參考現(xiàn)有AM真菌最新分類系統(tǒng)體系及相關(guān)書籍的詳細分類列表［3-4］，對目前公布的煙草根系土壤中分離鑒定的AM真菌進行統(tǒng)計（表1），匯總發(fā)現(xiàn)煙草根系土壤中的AM真菌具有豐富的物種多樣性，包含13屬54種。從表1可看出，不同煙草種植區(qū)根際土壤中AM真菌的群落組成和優(yōu)勢種皆存在較大差異，其中隸屬于Acaulospora（16種）的種最為豐富，其次為Glomus（12種）和Rhizophagus（6種）。但屬、種間并未表現(xiàn)出一致性，各種中分別以摩西斗管囊霉（F.mosseae）、根內(nèi)根孢囊霉（R.intraradices）、幼套近明球囊霉（Cl.etunicatum）、近明球囊霉（Cl.claroideum）和光壁無梗囊霉（A.laevis）為優(yōu)勢種。同時顯示F.mosseae是分布最為廣泛的種，其分布區(qū)域囊括了我國多個省份種植區(qū)；此外，部分種存在于特定的煙草種植地區(qū)，呈現(xiàn)出明顯的AM真菌分布地域特性［13-14］。目前，關(guān)于煙草根際AM真菌多樣性分布的研究較少，手段落后且工作目的主要集中于單一的種質(zhì)資源調(diào)查。

進行AM真菌的資源調(diào)查和分類鑒定工作是開展其他與之相關(guān)研究的重要基礎(chǔ)。過去針對AM真菌多樣性的研究大多基于蔗糖離心-濕篩斜析法與光學顯微鏡人為地進行孢子形態(tài)對比鑒定，其鑒定效率與準確度較低，且在鑒定過程中易造成疏漏［15-17］。近年來，分子生物學技術(shù)特別是高通量測序平臺的廣泛應(yīng)用積極推動了AM真菌的地理生態(tài)學研究進程［18］，且研究不斷完善AM真菌基因序列（18S rRNA、ITS、β-tubulin基因）的測序方法［19-20］，使得AM真菌的鑒定分類手段日趨成熟。采用分子生物學技術(shù)進行煙草根系相關(guān)研究，揭示不同植煙區(qū)域的AM真菌空間分布特征及其多樣性，明確其主要影響因子，對AM真菌的生產(chǎn)應(yīng)用和地理生態(tài)學具有重要意義，這仍需要煙草從事者及相關(guān)研究人員的共同努力。

表1 煙草根系土壤中分離的AM真菌分布區(qū)域

續(xù)表

續(xù)表

2 影響AM真菌侵染定殖煙草根系的主要因素

菌根侵染定殖狀況是反映其共生效應(yīng)強弱的基本表征。一般而言，AM真菌侵染定殖煙草根系受到煙草品種、AM真菌種類、氣候因子、土壤因子、農(nóng)業(yè)管理及宿主植物激素水平等多種因素影響。

2.1 煙草品種和AM真菌種類對菌根定殖的影響

煙草品種與AM真菌種類是影響AM與煙草植株共生效果的重要因素之一。Janou?kovú等［26］研究不同AM真菌菌株對Basma BEK、K326和TN90煙草品種的影響，結(jié)果顯示AM真菌更偏向于侵染Basma BEK和TN90，以G.intraradices的侵染率整體高于其他種。周霞等［27］采用漂浮育苗法接種G.intraradices、G.etunicatumBEG-168及G.etunicatumBGC-HEB07A，發(fā)現(xiàn)其侵染率因不同菌株而異，也與干旱程度有關(guān)。Hua等［28］評估了Acaulospora與Glomus共5株菌種與云煙85的共生強度，發(fā)現(xiàn)不同屬之間的定殖率不同，不同種之間也存在顯著差異，以A.mellea定殖效果最佳。對云南煙區(qū)主栽的云煙202、云煙87、云煙85及MS-K326煙草品種進行群落結(jié)構(gòu)差異分析發(fā)現(xiàn)，侵染4個煙草品種根系的主要AM真菌類型相同，但稀有AM真菌類型明顯不同［24］；該結(jié)果與全球尺度上的研究結(jié)論趨于一致，即不同地區(qū)AM真菌組成相似性較大，同時存在其菌根特有性［14］。此外，同一AM菌種對野生型煙草與轉(zhuǎn)基因品種之間［29］、不同菌種對轉(zhuǎn)基因品種之間［30-32］的侵染共生效果也存在較大差異，往往轉(zhuǎn)基因型煙草菌根化的促生效益更佳，這為基因組技術(shù)與菌根技術(shù)應(yīng)用于作物育種提供了可能。

不同煙草品種、AM真菌種類的菌根定殖率不同，同一AM真菌種的不同菌株侵染效果也存在差異。如G.intraradicesPH5和G.intraradicesBEG75對不同煙草品種的定殖狀況差異均較大，其中在Basma BEK和TN90品種中以BEG75侵染率顯著大于PH5，在K326中則反之［26］。煙草接種R.irregularisRI和R.irregularisFM及二者混合物，結(jié)果顯示各處理的菌絲和叢枝定殖率存在明顯差異，且混合處理的菌絲和叢枝發(fā)育整體低于單一菌劑處理［32］。也有研究表明，復合菌劑接種其定殖率顯著提高［33］，關(guān)于復合菌劑的施用效果仍需進一步研究。不同煙草品種對于AM真菌具有特異招募性，不同AM真菌對煙草根系的依賴程度也存在一定差異，AM真菌與植物之間的相互選擇和合理匹配，是影響共生體系的關(guān)鍵［34］。

2.2 地理因素對AM真菌定殖侵染的影響

地理因子主要包括地理經(jīng)緯度、海拔。緯度可通過表型可塑性、環(huán)境過濾和生態(tài)進化適應(yīng)選擇對植物菌根產(chǎn)生影響，這一過程受制于太陽的光照輻射，低緯度環(huán)境中植物與AM真菌表現(xiàn)出更好的表型可塑性；隨著緯度梯度升高，AM真菌與植物共生關(guān)系消弱，由叢枝菌根向外生菌根（ECM）或歐石楠類菌根（ERM）型植物轉(zhuǎn)變［35］，這意味著AM菌根種類可能會隨著緯度的升高而大幅度減少。植煙土壤受人類長期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和自然環(huán)境因素影響，其土地使用強度和海拔等有所不同，AM真菌的定殖效果差異較大［36］，這也是前文（表1）顯示我國不同植煙區(qū)AM真菌分布不一致的主要原因之一。我國擁有西南煙區(qū)、東南煙區(qū)、長江中上游煙區(qū)等5大煙草種植區(qū)域，且各植煙區(qū)海拔、氣候、地貌亦存在較大差異［37］。探究不同植煙空間尺度上AM真菌定殖狀況、豐富度和多度，將有利于煙草菌根技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

2.3 土壤養(yǎng)分和逆境脅迫程度對AM真菌侵染定殖的影響

土壤的養(yǎng)分水平是影響微生物生長繁殖的重要因子。對菌根化植物而言，土壤養(yǎng)分含量是影響植物發(fā)育的關(guān)鍵誘因，同時可在一定程度上影響AM真菌的多樣性、孢子頻度、菌絲密度以及共生效益等［38］。一般而言，隨著土壤養(yǎng)分含量的增加，AM真菌與植物的共生更為牢固，當養(yǎng)分濃度超過一定程度后其依賴性反而下降［39］。作為專性活體內(nèi)生真菌，AM真菌在適宜條件下方能與植物形成良好的共生體系，這很大程度上取決于植物所提供的碳（C）數(shù)量。宿主植物會根據(jù)土壤的供肥能力調(diào)節(jié)AM真菌對自身的依賴程度，土壤肥力較高時，侵染率低，反之，侵染率相對較高。適宜叢枝菌根發(fā)育的土壤條件中，AM真菌類群可產(chǎn)生大量的外生菌絲為宿主獲取N、P養(yǎng)分提供便利，積極改善煙株生長發(fā)育［40］，但共生關(guān)系得到提升的同時，可能會對宿主造成更大的C損失［41］。此外，有研究顯示，當煙株累積過多的C時，通過韌皮部卸荷減少根系同化物供應(yīng)，不利于AM真菌的侵染［42］，這意味著植物適應(yīng)土壤環(huán)境的傾向選擇策略是影響菌根侵染及發(fā)育的重要因素。

在一定條件下，隨著環(huán)境脅迫程度的提高，植物對AM真菌的依賴程度隨之增加。在低磷（P）限制與高鹽脅迫下，AM真菌的早期定殖共生使得煙株氧化磷酸化加強，三磷酸腺苷（ATP）消耗嚴重，但在侵染一段時間后植株表現(xiàn)出更快的生長速率［43］。硝酸鹽的供應(yīng)水平顯著影響著AM真菌對煙草根系的定殖［44］，當硝酸鹽供應(yīng)不足時，AM真菌的定殖降低根系呼吸速率，減少檸檬酸和蘋果酸的分泌，緩解脅迫效應(yīng)，維持植株正常生長［45］。菌根共生體系的主要驅(qū)動因素被認為是植物光合產(chǎn)物與真菌磷酸鹽的交換，對于宿主而言，AM菌根的主要效益無疑是為植物提供更多的P，因此土壤P的有效性是影響AM定殖的重要誘因。研究顯示，通過菌根作用換取單位數(shù)量的P，植物所消耗的能量約為通過根系本身吸收所耗能量的兩倍［46］；這在土壤可利用養(yǎng)分過低時可能會增加植物的生長負擔。可見，土壤的養(yǎng)分供給能力直接影響著作物的養(yǎng)分吸收策略，從而影響AM真菌的定殖。較高P條件下，植物僅根系吸收的P數(shù)量即可滿足自身的需求，菌根依賴性降低，P絕對過量時，外生菌絲不勞而獲，成為消費者［47］。目前適宜煙草菌根化的具體土壤養(yǎng)分因子及其濃度范圍尚不明確，這些工作對后續(xù)煙草專用AM真菌菌劑的商業(yè)化開發(fā)及其適宜的植煙土壤條件具有重要的參考價值。

2.4 管理措施對AM真菌侵染定殖的影響

不合理的農(nóng)業(yè)管理措施如不合理施肥、灌溉方式及過量農(nóng)藥皆會影響AM真菌對宿主根系的定殖，導致叢枝發(fā)育緩慢、產(chǎn)孢能力下降和共生效果衰退。提高灌溉澆水量會降低AM真菌的侵染率及其與宿主的共生效果，且灌溉水中所含的養(yǎng)分離子會對煙草產(chǎn)生養(yǎng)分脅迫，多重影響侵染定殖效果［48］；適度干旱可誘導AM真菌對煙草根系葡萄糖積累，有利于提高根系抗旱應(yīng)激能力［49］。AM真菌依賴于無機養(yǎng)分，AM真菌共生的植物傾向于主導快速的養(yǎng)分吸收策略［50］，施用化肥可在短期內(nèi)增加土壤中養(yǎng)分有效性，有助于其發(fā)揮促生效果，對于自身養(yǎng)分或施肥效應(yīng)達豐富或極豐富水平的土壤，不利于接種AM真菌，研究顯示，適當減量化施肥其侵染強度增加，共生效益提高［51］，使用緩釋肥有利于提高AM真菌的共生效果［52］。

2.5 植物激素對AM真菌侵染定殖的影響

作為重要的信號分子，植物激素已被證實對叢枝菌根形成過程具有誘導作用，包括獨角金內(nèi)酯、生長素、水楊酸、油菜素內(nèi)酯以及細胞分裂素等。早期的研究表明，獨腳金內(nèi)酯（SL）是影響AM真菌侵染植物根系的主要信號分子，AM真菌孢子的萌發(fā)和菌絲生長受寄主根釋放的SL所誘導，使菌絲朝向根系生長，當AM菌絲侵入根系表皮細胞，會再次誘導叢枝生長，分支度高的叢枝形成共生界面為養(yǎng)分交換提供場所［53］。植物細胞分裂素（CK）的分泌水平影響著AM真菌菌絲的生長［31］。Cosme等［32］研究指出莖部CK對AM真菌在根中的發(fā)育及根轉(zhuǎn)錄水平具有積極作用，而根部的CK限制碳輸出、抑制AM真菌的定殖，可見不同部位的CK在AM共生中具有不同作用。AM真菌的根定殖也受水楊酸（SA）含量的誘導。María等［54］研究發(fā)現(xiàn)，通過轉(zhuǎn)基因途徑抑制或增加煙草內(nèi)源活性SA的分泌，菌根定殖率相應(yīng)提高或降低，說明煙草內(nèi)源SA可延遲AM真菌的根系定殖與共生結(jié)構(gòu)的形成。Tan等［55］將異黃酮基因?qū)霟煵菡T導異黃酮合成并外源性加入不同濃度的異黃酮，發(fā)現(xiàn)AM真菌的定殖皆受內(nèi)源性和外源性異黃酮的影響，二者組合可顯著促進AM真菌共生的形成。此外，堿性幾丁質(zhì)酶和堿性β-1，3-葡聚糖酶也被證實影響AM真菌的定殖［29］。

3 AM真菌與煙草共生的生理效應(yīng)及作用機制

AM真菌可通過促進植物對水分、礦物質(zhì)及多種養(yǎng)分的吸收，改善煙株生長，其強大的地下菌絲網(wǎng)絡(luò)可加強宿主間信號交流及緩解脅迫環(huán)境的耐受性［56］。

3.1 AM真菌在煙草育苗抗病、抗旱中的應(yīng)用與效果

煙草無害化壯苗的培育是保證其田間產(chǎn)量獲得的基礎(chǔ)。漂浮育苗已成為目前我國煙草育苗的主要方式，實際應(yīng)用過程中，漂浮育苗技術(shù)體系仍存在一些問題，如煙苗抗旱、抗病性不佳等。研究顯示，將AM真菌運用于煙草育苗可有效解決上述問題。在干旱脅迫下，菌根化煙苗的碳分配顯著向可溶性糖積累，以緩解脅迫帶來的損傷［49］。接種G.intraradices、G.etunicatum可降低干旱導致的膜脂氧化損傷，煙苗生物量、營養(yǎng)狀況、丙二醛、葉綠素和根系活力等得到顯著提高［27］。也有研究指出，AM真菌單一施用更適合實際生產(chǎn)，且其抗旱效果受菌株類型影響較大［57］。Subhashini等［58］研究指出在接種AM真菌的煙草幼苗中，較殺菌劑對照處理相比，植株生長苗高、鮮重、干重及葉面積等顯著增加，菌根苗葉片胡蘿卜素含量及營養(yǎng)元素N、P、K、Zn、Cu、Fe、Mn含量均高于非菌根苗，其中以土著分離株（G.spp）定殖率、促生及防治效果最佳。

上述研究表明，AM真菌對煙草的促生效果顯著，在提高煙苗的抗旱、抗病、養(yǎng)分累積、環(huán)境適應(yīng)力方面具有較好的應(yīng)用空間。但并非所有的AM真菌菌株都具有相同的效果，其中煙草品種是決定其共生效果的重要因素之一，植株與AM真菌菌株或大多數(shù)AM真菌類型的親和性較高，則表現(xiàn)出良好的共生效益。接種效果也取決于AM真菌的種類，同一菌株的不同生態(tài)小種或地緣小種之間都可能在功能上表現(xiàn)出較大差異［59］。煙草與AM真菌互相之間存在一定的選擇性和偏好性，這也是土著AM真菌促生效果優(yōu)于外源AM菌株的原因之一［60-61］。應(yīng)認識到，接種效果的優(yōu)劣并不是絕對的，環(huán)境因子也會影響其共生效果，因此，在實際應(yīng)用過程中應(yīng)將多環(huán)境因子及因子間的綜合作用納入研究范疇。

3.2 AM真菌對煙草生長的影響

AM真菌可與煙草形成良好的共生關(guān)系，這已在盆栽試驗中得到證實。在叢枝菌根共生體的建立過程中，真菌菌絲侵入煙草根表皮細胞，煙草根表皮細胞經(jīng)歷一系列的重編程事件，為引導菌絲形成‘叢枝’提供準備［62-63］，包括液泡破碎、細胞核運動、微管變向以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重組等［64-66］，甚至涉及胞吐過程和細胞骨架的重排［67］，從而改變植株根系形狀及養(yǎng)分吸收策略［68］。隨后，真菌菌絲在根皮層細胞間生長，侵染一段時間后形成高度分化的叢枝結(jié)構(gòu)，無數(shù)分支度高的叢枝可為養(yǎng)分交換提供共生交換界面，磷和氮等礦質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)通過共生界面從AM真菌運輸?shù)礁祪?nèi)，養(yǎng)分經(jīng)過長距離運輸?shù)确绞降竭_地上部［69-70］，對煙草植株的生長發(fā)育至關(guān)重要。研究表明，接種AM真菌可顯著提高煙草根系的根體積、根面積、總根長及根系活力［57，71］，改善根系形態(tài)結(jié)構(gòu)和煙株營養(yǎng)狀況［26，40，55］；同時可有效緩解脅迫損傷，增加生物量累積［72-73］，其葉綠素含量和根系活力指數(shù)均顯著高于不接種處理［27］。此外，接種G.mosseae可顯著增加煙草葉片光合特征、PSII原初光能轉(zhuǎn)換效率、最大相對電子傳遞速率及半飽和光強等［74］。

叢枝菌根對植物養(yǎng)分吸收的促進作用可分為直接和間接兩種方式。間接作用指AM真菌間接通過菌絲內(nèi)部的原生質(zhì)環(huán)流快速地將養(yǎng)分離子轉(zhuǎn)運到寄主植物根內(nèi)的作用［75］；直接作用則指由叢枝菌根協(xié)助根系直接吸收土壤難溶養(yǎng)分或直接改變寄主植物的根系覓食策略，從而影響宿主生長發(fā)育的作用［76］。AM真菌侵染宿主植物的根系后，一方面向根內(nèi)發(fā)展形成叢枝結(jié)構(gòu)，另一方面向根外介質(zhì)廣泛延伸，形成致密的菌絲網(wǎng)。由于叢枝菌根真菌與宿主植物專一性不強，當根外菌絲接觸到其它寄主植物時可再度侵染，從而形成根系之間的菌絲橋聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，同種植物、不同種植物間均可形成地下菌絲網(wǎng)絡(luò)［8，50］，且遠親植物之間通過菌根共生的植物促進作用更強［77］，在養(yǎng)分循環(huán)與資源高效利用方面扮演重要角色。郭濤等［78］采用分室法接種病原菌于供體植物，結(jié)果顯示受體煙株葉片內(nèi)的過氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶活性等顯著提高，而在不接種AM真菌條件下，上述現(xiàn)象均無明顯變化。

3.3 AM真菌對煙草抗（耐）重金屬脅迫的影響

煙草是一種高生物量植物，具有較大的重金屬累積潛力［79］，這意味著煙草植株可累積較多的重金屬物質(zhì)，對煙草生產(chǎn)的質(zhì)量安全極為不利［80］。許多研究表明，AM真菌能夠提高煙草對各類重金屬脅迫的耐（抗）性，緩解重金屬污染對煙草所帶來的負面影響。Janousková等［81］發(fā)現(xiàn)菌根化的植物中Cd含量低于非菌根植物，外生菌絲（EHC）每單位生物量積累的Cd是煙草根系的10～20倍；進一步研究顯示，根系底物中的低Cd含量與EHC誘導的堿化有關(guān)，但與EHC密度沒有表現(xiàn)出明顯的直接關(guān)系［82］，盡管如此，研究證實了AM共生可有效抑制高Cd污染土壤帶來的不利影響，以維護其植物生長穩(wěn)定性。AM共生可降低酸性土壤中煙株葉片的Cd含量，但增加了低Cd的有效性如土壤中Cd的有效性，表明AM共生可通過促進根系生長或菌根植物介導的化學或生物土壤性質(zhì)的變化間接影響煙草對Cd的吸收［26］。此外，有研究顯示接種AM真菌配施適量化肥可有效降低植株的Cd含量［52，73］，且配施有機肥其阻控效果更佳［83］。在接種AM真菌處理的污染植煙土壤中，其煙草根際土壤pH、水溶態(tài)As含量以及植株As吸收量均低于不接種處理，分析表明菌根對植物吸收As的保護作用可能與土壤pH值變化介導的As溶解度變化有關(guān)［28］。Audet等［84］發(fā)現(xiàn)在Zn污染土壤中，AM真菌的定殖率隨Zn含量的增加而顯著增加，在Zn含量最高的土壤中其菌根結(jié)構(gòu)最為豐富，同時AM植物（尤其是根系）的Zn含量和單位濃度均低于非AM植物。

3.4 AM真菌對煙草品質(zhì)的影響

接種AM真菌在促進宿主礦質(zhì)元素吸收的同時，可對煙草產(chǎn)量和質(zhì)量的形成產(chǎn)生較大影響。王茂勝等［85］研究表明，煙草菌根化有利于煙株葉面伸展，烤煙產(chǎn)量、中上等煙比例、均價、產(chǎn)值分別提高24.03%、9.62%、34%、66.19%。Subhashini［86］研究顯示接種AM真菌煙葉生物量累積顯著提高，煙葉煙堿、還原糖、氯素的品質(zhì)參數(shù)得到進一步改善。接種G.intraradices或G.mosseae配施生物炭，可促進根系發(fā)育和葉片光合進程，顯著改善烤煙葉片糖分、煙堿、氯元素及其比值協(xié)調(diào)性，提高煙葉品質(zhì)［71］。趙方貴等［87］研究顯示，接種AM真菌能夠增加煙葉腺毛密度，提高香氣相關(guān)物質(zhì)的表征含量，同時促進香氣物質(zhì)合成途徑中關(guān)鍵酶活性及酶基因的表達上調(diào)，說明接種AM真菌可增加煙葉腺毛的分泌活性，并促進煙草葉片香氣物質(zhì)的生物合成過程。Sara等［88］研究發(fā)現(xiàn)，AM真菌（G.etunicatum）破碎孢子（DS）及萌發(fā)孢子濾液（GS）均可誘導煙株生物堿合成的相關(guān)基因表達量，提高煙草甘堿、煙堿及去甲煙堿的含量；此外，外源接種AM真菌菌劑可改變生物堿生物合成途徑的基因表達譜，煙株葉部與根部中的煙堿、新煙堿、去甲煙堿亦較高［89］。有研究顯示，在遭受煙粉虱取食脅迫時，AM真菌可介導煙株次生代謝致使葉表化學物質(zhì)產(chǎn)生變化，從而吸引黃蜂（煙粉虱天敵）的捕食［90］。

3.5 AM真菌與PGPR對煙草的促生效應(yīng)影響

植物根際促生菌（PGPR）是一類生活在土壤中或依附于植物根系的有益微生物，對植物生長具有積極作用。報道顯示，AM真菌與PGPR存在協(xié)同增效作用［91］。Cosme等［31］研究表明，熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）與AM真菌的互作效應(yīng)依賴于土壤養(yǎng)分狀況和宿主根系的激素分泌水平，可協(xié)同改變根形態(tài)以增加煙株對磷素的吸收及調(diào)節(jié)植株激素的生理代謝，從而達到提高地上部生長的目的。接種AM真菌或解鉀菌（potassium-mobilizing bacterium，KMB）均不能顯著提高土壤P、K的有效性，二者聯(lián)合配施，持續(xù)提高了土壤中P和K的有效性，改善了煙葉品質(zhì)參數(shù)，增強了植株的生長與活力［86］，體現(xiàn)出AM真菌和KMB作為生物肥料在煙草可持續(xù)生產(chǎn)中具有一定的應(yīng)用潛力。哈茨木霉菌（Trichoderma harzianum strain）復合有機肥（BOF）和G.mosseae（Gm）單獨施用其病蟲害防治效果均不理想，二者結(jié)合施用其病蟲害發(fā)生率最低，顯著提高了系統(tǒng)抗性的相關(guān)酶活性，防治效果可達68.2%，且BOF可促進Gm的定殖［92］。Subhashin［93］研究指出，根際細菌可進一步提高菌根化煙株的生長、產(chǎn)量及葉片質(zhì)量，協(xié)助AM真菌發(fā)揮促生功能，G.intraradices、Psuedomonas flarescens及Azotobacter chroococum三者聯(lián)合接種可相互顯著提高其余兩者的根部定殖，其煙株生物量、氣體交換參數(shù)、葉片養(yǎng)分含量、產(chǎn)量、等級指數(shù)及品質(zhì)最佳。

4 存在問題與展望

大多數(shù)陸地植物的根系皆能形成AM共生體，對提高植物養(yǎng)分吸收、促進生長發(fā)育、緩解環(huán)境脅迫、改善土壤特性及減少溫室氣體排放等方面具有積極作用。AM真菌能與煙草根系形成良好的共生關(guān)系，在煙草的田間生產(chǎn)中，減肥增效、優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)、生態(tài)型植煙體系構(gòu)建等是煙葉生產(chǎn)的熱門話題，運用菌根技術(shù)以解決栽培種植的問題，為煙草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了機遇。然而，定殖并不總是有利于植物生長增加，幾項研究顯示外源AM的定殖產(chǎn)生了零或負生長效應(yīng)［27，94-95］，表明AM定殖和宿主生長反應(yīng)之間存在一定的權(quán)衡［96］。煙草是被研究較多的模式作物之一，現(xiàn)有的盆栽試驗中接種 菌 多 以R.irregularis、F.mosseae、R.intraradices、Cl.etunicatum單一接種或兩者結(jié)合使用為主；如前文所述，煙草根圍至少存在AM真菌54種，絕大部分菌株的室內(nèi)效果尚不得知。土壤環(huán)境是一個極其復雜的多生物共存體系，土壤中的AM真菌并非以單一或少數(shù)幾種AM存在，這意味著現(xiàn)報道的接種菌是否是最佳的菌種又或其田間效果也如室內(nèi)試驗效果仍需要進一步研究。應(yīng)認識到，了解AM真菌的功能多樣性是決定其能夠在未來的資源開發(fā)中扮演角色的重要依據(jù)。AM真菌的分布具有一定的地域特性，同一區(qū)域的不同菌株或不同區(qū)域的同一類型菌株均可能在功能上表現(xiàn)出較大差異；因此，探明煙草根圍的AM真菌多樣性，建立煙草AM真菌資源庫，對AM真菌在抗逆性、促生效果等有效性進行評價，從而達到篩選高效菌株的目的，是當下亟需開展的重要研究工作。

共生的主要驅(qū)動因素通常被認為是植物光合碳產(chǎn)物與真菌磷酸鹽的交換。最新的研究表明，脂肪酸是從宿主植物轉(zhuǎn)移到AM真菌的主要碳源形式［5，97］；有趣的是，許多植物病原真菌會誘導植物合成脂肪酸，通過與植物爭奪碳源從而導致作物減產(chǎn)。這一發(fā)現(xiàn)啟示我們，揭示叢枝菌根抑制病原真菌獲得碳源進而抑制病原真菌生長的機制，積極探索AM真菌與病原菌的競爭機理，將是未來菌根技術(shù)防治病害的重要發(fā)展方向。改善宿主植物對養(yǎng)分的攝取能力，是叢枝菌根主要的促生功能之一，當下還需要解決的突出問題是，探索不同生境下宿主植物與AM真菌之間物質(zhì)交換的調(diào)節(jié)機理，明確AM共生中的復雜運輸機制，這些知識對煙草的田間生產(chǎn)乃至整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)有著重要作用。此外，今后的工作重點仍需放在了解植物宿主發(fā)育與植物激素信號、環(huán)境調(diào)節(jié)因子之間的耦合機制；積極采用基因組技術(shù)與菌根技術(shù)結(jié)合，將有助于未來的作物育種策略，有望促進作物生長、養(yǎng)分獲取、質(zhì)量安全及產(chǎn)量指數(shù)，以實現(xiàn)效益最大化?；诖耍矊⑾Ｍ挠谙嚓P(guān)領(lǐng)域的菌根學研究者以及農(nóng)藝專家的共同努力，為推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及菌根技術(shù)的進程作出積極貢獻。