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近些年来,内生真菌与宿主禾草的共生关系一直是国内外研究的热点之一,对高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)和黑麦草(Lolium perenne L.)等人工禾草的大量研究表明,内生真菌与宿主植物是互利共生的关系,具体表现为内生真菌可以促进宿主植物的生长发育并提高宿主植物抵抗食草动物、病原菌等生物干扰以及干旱等非生物胁迫的能力等方面。但目前有关天然禾草与内生真菌共生关系的研究还较少。已有的研究结果表明,天然禾草与内生真菌的关系比人工禾草内生真菌共生体更加复杂多变。
羽茅(Achnatherum sibiricum(L.)Keng)是禾本科芨芨草属的一种多年生草本植物,在内蒙古的各类草场中较为常见。已有的研究发现,羽茅具有很高的内生真菌感染率,而且其感染的Neotyphodium属内生真菌具有很高的遗传多样性和复杂的生活史,但感染内生真菌的羽茅不含能够使草食家畜中毒的生物碱,也不会对草食动物产生抗性。结合野外实地观察,我们推测内生真菌对羽茅抗生物胁迫的贡献不大,内生真菌的有益作用可能表现在增强宿主植物抵抗非生物胁迫的能力方面。因此本研究在内蒙古中东部草原区沿不同的水热梯度选取羽茅的3个地理种群,即海拉尔、阿尔山和锡林浩特种群,通过比较感染和非感染内生真菌的羽茅对不同的温度和水分胁迫的适应性差异,以了解内生真菌对宿主植物抗非生物胁迫方面的贡献,结果发现:
1.高温胁迫下内生真菌感染有助于改善锡林浩特种群植株的光合特性,同时有利于植株投入更多的能量到生长上；低温胁迫下内生真菌感染有利于维持阿尔山种群的株高和Fv/Fm,减弱了低温胁迫对植株的伤害。总之,内生真菌感染更有利于锡林浩特种群植株耐受高温胁迫,也有利于阿尔山种群植株耐受低温胁迫。
2.长期干旱胁迫下,内生真菌感染改善了阿尔山种群植株的光合特性,同时也增大了植株的光合氮利用效率。因此,阿尔山种群植株的抗干旱胁迫能力较强。
3.高温干旱胁迫下,内生真菌感染显著增加了三个地理种群植株的CAT活性,同时显著增加了锡林浩特种群植株的绿叶数和总叶片数。结合三个地理种群植株的生长指标和生理指标看来,内生真菌感染更有利于锡林浩特种群植株耐受高温干旱胁迫。
4.内生真菌感染对宿主羽茅应对非生物胁迫方面所起的作用因不同的原生生境而不同。原生生境年均温较高的锡林浩特染菌种群更能抵抗高温胁迫,而原生生境年均温较低的阿尔山染菌种群则更能抵抗低温胁迫,干旱胁迫下内生真菌感染有助于改善阿尔山种群植株的光合特性。总体而言,内生真菌感染对宿主羽茅抗非生物胁迫能力有一定的有益贡献。