AMF与Epichlo?内生真菌协同调控黑麦草抗蚜防御的生理机制及营养分配动态研究

本研究针对豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)危害造成的重大农业损失，创新性地探究了丛枝菌根真菌(AMF)Rhizophagus intraradices与Epichlo? festucae var. lolii内生真菌双重定殖对黑麦草(Lolium perenne)抗蚜性的协同调控机制。通过系统分析营养分配、防御酶活性及激素信号通路，发现双菌共生可逆转蚜虫侵害导致的磷氮流失，显著提升超氧化物歧化酶(SOD)和β-1,3-葡聚糖酶活性，为生态友好型害虫防控提供了新策略。

　　

在农业生产中，豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)等刺吸式害虫通过破坏植物维管系统导致严重减产，传统化学防治又带来环境负担。与此同时，植物与微生物的共生关系被证明能增强宿主抗逆性，其中丛枝菌根真菌(AMF)和Epichlo?属内生真菌分别通过地下和地上途径调控植物防御，但二者协同抗虫的机制仍是未解之谜。兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室的研究团队在《Biological Control》发表的研究，首次揭示了Rhizophagus intraradices与Epichlo? festucae var. lolii双重定殖对黑麦草抗蚜性的协同增效作用。

研究人员采用三因素实验设计（AMF接种×内生真菌感染×蚜虫侵害），通过温室控制实验系统测定了生物量、营养元素含量、防御酶活性及激素水平等21项指标。关键技术包括：1) 采用Giovannetti染色法量化菌根定殖率；2) 使用FIA star 5000分析仪测定磷氮含量；3) 通过比色法检测SOD、POD等防御酶活性；4) 运用HPLC-MS测定茉莉酸等防御信号分子。

【AM真菌定殖与植物生长】发现蚜虫侵害使AMF定殖率提升30.7%，而内生真菌单独存在时抑制菌根形成17.23%。双重共生使受蚜植株总生物量比对照提高54.69%，AMF的绝对生长响应值(AMGR)显著增加。

【磷氮含量】蚜虫使地上部磷含量降低70.78%，但AMF接种逆转了这一效应，使磷吸收提升24.41%。三重互作显著影响地上部磷分配，内生真菌与蚜虫共同存在时AMF的磷响应性(MPR)下降89.75%。

【防御酶活性】双菌共生使SOD活性提升83.6%，β-1,3-葡聚糖酶与几丁质酶呈现显著正相关(r=0.82, P<0.001)。值得注意的是，三重互作使几丁质酶活性降低13.95%，暗示防御策略的重新编程。

【防御化合物】AMF单独接种使木质素含量降低12.48%，而JA浓度在AMF处理组呈现下降趋势，与常规"抗虫激素"预期相反，揭示共生体系可能激活了JA非依赖防御通路。

讨论部分指出，这是首项阐明AMF-Epichlo?-蚜虫三重互作中营养-防御权衡机制的研究。内生真菌通过竞争光合产物抑制AMF的磷获取效能，但在蚜虫胁迫下，这种拮抗转化为协同防御：1) 蚜虫诱导的系统信号可能解除内生真菌对菌根的抑制；2) 双菌共生激活了独特的SOD-β-1,3-葡聚糖酶防御轴；3) 营养重分配（特别是磷元素）成为抗蚜关键。该研究为设计基于多微生物协同的生态植保方案提供了理论依据，对发展可持续农业具有重要实践价值。