Epichloë内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展

doi:10.11686/cyxb2020601

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (3): 192-206.DOI: 10.11686/cyxb2020601

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Epichloë内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展

李春杰¹^,²(), 郎鸣晓¹, 陈振江¹, 陈泰祥¹, 刘静¹, 金媛媛¹, 魏学凯¹

^1.兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业教育部工程研究中心，甘肃省西部草业技术创新中心，兰州大学草地微生物研究中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020
^2.中国林业科学研究院国家林业和草原局草原研究中心，北京 100091

收稿日期:2020-12-30 修回日期:2021-05-17 出版日期:2022-03-20 发布日期:2022-01-15
通讯作者: 李春杰
作者简介:Corresponding author. E-mail： chunjie@lzu.edu.cn
李春杰（1968-），男，甘肃镇原人，教授，博士。E-mail： chunjie@lzu.edu.cn
基金资助:
国家973项目(2017CB138702);国家自然科学基金(31971756);中央高校基本科研业务费项目(LZUJBKY-2020-kb10)

Effects of Epichloë endophytic fungi on the germination of grass seeds

Chun-jie LI¹^,²(), Ming-xiao LANG¹, Zhen-jiang CHEN¹, Tai-xiang CHEN¹, Jing LIU¹, Yuan-yuan JIN¹, Xue-kai WEI¹

^1.Key Laboratory of Grassland Agricultural Ecosystem of Lanzhou University，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Engineering Research Center of Grassland Agriculture and Education Ministry of Lanzhou University，Western Grassland Technology Innovation Center of Gansu Province，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou 730020，China
^2.Grassland Research Center of National Forestry and Grassland Administration，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China

Received:2020-12-30 Revised:2021-05-17 Online:2022-03-20 Published:2022-01-15
Contact: Chun-jie LI

摘要/Abstract

摘要：

种子是农业生产实践中最基本的生产资料，其萌发对植物物种的生存和繁衍起着决定性作用，但此过程易受到环境因素的影响，提高种子在胁迫环境下的萌发质量对禾草建植具有重要意义。Epichlo?内生真菌与禾草形成互惠共生关系，可促进共生体种子萌发并提高对环境胁迫抗性，使其在植物群落中占据优势生态位，因此对动植物及微生物生态系统产生广泛影响。将国内外关于Epichlo?属内生真菌在不同生境及处理下对宿主禾草种子萌发的影响进行综述，重点探讨Epichlo?属内生真菌对宿主禾草种子在正常生长条件和胁迫环境下的萌发及化感效应等方面的作用，发现内生真菌在正常萌发条件和胁迫环境中均能促进种子萌发，而在化感作用下萌发响应不一致，同时，内生真菌的侵染能显著缓解贮藏时间对种子萌发的负效应。通过对前人研究的总结，建议今后应加强对Epichlo?内生真菌促进禾草种子萌发及提高抗性生理生化等方面的研究，揭示内生真菌与禾草共生对种子萌发的影响机制，从而筛选出优良内生真菌菌株，以期利用内生真菌资源为禾草种质资源的创制开辟新途径。

关键词: 禾草-内生真菌, 种子萌发, 胁迫, 化感作用

Abstract:

Seeds are the most basic output generated in agricultural production， and seed germination plays a decisive role in survival and reproduction of species. However， the process of germination is easily affected by various environment factors. It is significant to improve germination quality in stress condition for grass planting. The establishment of the symbiotic relationship in plants with Epichlo? endophyte confers on the symbiosis higher germination rate， stronger resistance to adverse stress， and leads to the occupation of a more favourable ecological niche in the phytocoenosis. Hence， the Epichlo? endophyte has a wide impact in ecosystems， with ramifications affecting animals， plants and microorganisms within an ecosystem. This study reviewed the influence of Epichlo? endophyte infection on host grass germination under different habitats and treatments， with a focus on roles of endophyte in seed germination under natural growth conditions and various stress conditions， including allelopathy. It was found that endophyte promotes seed germination under both natural and stress conditions. However， germination responses were inconsistent in the presence of allelopathic effects. Additionally， the negative effect on germination caused by extended storage time is alleviated by endophyte infection. Building on previous research， we should prioritize research into the physiology and biochemistry of promoting germination and enhancing resistance to biotic and abiotic stresses in grass infected with Epichlo? endophyte， and on defining the mechanism whereby endophyte fungi influence germination， in order to identify excellent endophytic strains and explore novel ways of creating grass germplasm resources using Epichlo? endophyte.

Key words: grass endophyte, seed germination, biotic and abiotic stress, allelopathy

李春杰, 郎鸣晓, 陈振江, 陈泰祥, 刘静, 金媛媛, 魏学凯. Epichloë内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展[J]. 草业学报, 2022, 31(3): 192-206.

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图/表 3

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胁迫 Stress	宿主 Host	对宿主种子萌发的影响 Effect on seed germination of hosts	参考文献 Reference	备注 Remarks
渗透 Osmosis	黑麦草L. perenne	E+相较于E-发芽率提高、发芽时间缩短。E+ has higher germination rate and shorter germination time than E-.	［30］
	鹅观草R. kamoji	E+相较于E-发芽率提高、发芽时间缩短。E+ has higher germination rate and shorter germination time than E-.	［36］
	醉马草A. inebrians	E+发芽率和发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［37］
	高羊茅F. arundinacea	E+发芽率低于E-。E+ germination rate is lower than E-.	［39］
酸碱 pH	醉马草A.inebrians	E+发芽率、发芽势高于E-。E+ germination rate and germination potential are higher than E-.	［44］
	野大麦H. brevisubulatum	E+发芽势显著高于E-。E+ germination potential is significantly higher than E-.	［44］
	中华羊茅F.sinensis	E+发芽率、发芽势高于E-。E+ germination rate and germination potential are higher than E-.	［44］
	黑麦草L. perenne	E+发芽率下降趋势更缓。E+ germination rate decreased more slowly.	［45］
盐分 Salt	野大麦H. brevisubulatum	E+发芽率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［6］
	德兰臭草M. transsilvanica	E+与E-之间发芽率、相对萌发率与萌发指数差异显著。There are significant differences in germination rate， relative germination rate and germination index between E+ and E-.	［51］
	醉马草A. inebrians	E+发芽率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［52］
	中华羊茅F.sinensis	E+萌发力及幼苗生长高于E-。E+ germination power and seedling growth are higher than E-.	［53］
	黑麦草L. perenne	E+萌发率、活力指数、苗长高于E-。E+ germination rate， vitality index and seedling length are higher than E-.	［54］
重金属 Heavy metal	醉马草A.inebrians	E+种子对锰耐受力大于E-。E+ seeds are more resistant to Mn²⁺ than E-.	［57］	锰Mn
	醉马草A.inebrians	E+萌发率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［9］	镉Cd
	德兰臭草M.transsilvanica	在高Pb浓度下，E+种子各项萌发指标高于E-。E+ germination parameters are higher than E- under high Pb concentration.	［58］	铅Pb
	德兰臭草M.transsilvanica	E+发芽率、发芽势、活力指数高于E-。E+ germination rate， germination potential and vitality index are higher than E-.	［59］	镉Cd
	披碱草E. dahuricus	E+萌发率高于E-。E+ germination rate is higher than E-.	［56］	镉Cd
温度 Temperature	野大麦H.brevisubulatum	高温（30 ℃）和低温（10 ℃）胁迫下，E+发芽率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E- under high temperature （30 ℃） and low temperature （10 ℃） stress.	［41］
	中华羊茅F.sinensis	5~30 ℃条件下E+发芽率、幼苗干重、胚芽生长高于E-，萌发时间小于E-。E+ germination rate， seedling dry weight， embryo growth are higher than E-， seed germination time is shorter than E- under 5-30 ℃.	［62］
	醉马草A.inebrians	10 ℃下E+发芽率高于E-。E+ germination rate is higher than E- under 10 ℃.	［63］
生物 Biology	野大麦H.brevisubulatum	E+种子萌发指标高于E-。E+ germination parameters are higher than E-.	［55］	#
生物 Biology	黑麦草L. perenne	E+萌发率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［71］	##

胁迫 Stress	宿主 Host	对宿主种子萌发的影响 Effect on seed germination of hosts	参考文献 Reference	备注 Remarks
渗透 Osmosis	黑麦草L. perenne	E+相较于E-发芽率提高、发芽时间缩短。E+ has higher germination rate and shorter germination time than E-.	［30］
	鹅观草R. kamoji	E+相较于E-发芽率提高、发芽时间缩短。E+ has higher germination rate and shorter germination time than E-.	［36］
	醉马草A. inebrians	E+发芽率和发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［37］
	高羊茅F. arundinacea	E+发芽率低于E-。E+ germination rate is lower than E-.	［39］
酸碱 pH	醉马草A.inebrians	E+发芽率、发芽势高于E-。E+ germination rate and germination potential are higher than E-.	［44］
	野大麦H. brevisubulatum	E+发芽势显著高于E-。E+ germination potential is significantly higher than E-.	［44］
	中华羊茅F.sinensis	E+发芽率、发芽势高于E-。E+ germination rate and germination potential are higher than E-.	［44］
	黑麦草L. perenne	E+发芽率下降趋势更缓。E+ germination rate decreased more slowly.	［45］
盐分 Salt	野大麦H. brevisubulatum	E+发芽率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［6］
	德兰臭草M. transsilvanica	E+与E-之间发芽率、相对萌发率与萌发指数差异显著。There are significant differences in germination rate， relative germination rate and germination index between E+ and E-.	［51］
	醉马草A. inebrians	E+发芽率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［52］
	中华羊茅F.sinensis	E+萌发力及幼苗生长高于E-。E+ germination power and seedling growth are higher than E-.	［53］
	黑麦草L. perenne	E+萌发率、活力指数、苗长高于E-。E+ germination rate， vitality index and seedling length are higher than E-.	［54］
重金属 Heavy metal	醉马草A.inebrians	E+种子对锰耐受力大于E-。E+ seeds are more resistant to Mn²⁺ than E-.	［57］	锰Mn
	醉马草A.inebrians	E+萌发率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［9］	镉Cd
	德兰臭草M.transsilvanica	在高Pb浓度下，E+种子各项萌发指标高于E-。E+ germination parameters are higher than E- under high Pb concentration.	［58］	铅Pb
	德兰臭草M.transsilvanica	E+发芽率、发芽势、活力指数高于E-。E+ germination rate， germination potential and vitality index are higher than E-.	［59］	镉Cd
	披碱草E. dahuricus	E+萌发率高于E-。E+ germination rate is higher than E-.	［56］	镉Cd
温度 Temperature	野大麦H.brevisubulatum	高温（30 ℃）和低温（10 ℃）胁迫下，E+发芽率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E- under high temperature （30 ℃） and low temperature （10 ℃） stress.	［41］
	中华羊茅F.sinensis	5~30 ℃条件下E+发芽率、幼苗干重、胚芽生长高于E-，萌发时间小于E-。E+ germination rate， seedling dry weight， embryo growth are higher than E-， seed germination time is shorter than E- under 5-30 ℃.	［62］
	醉马草A.inebrians	10 ℃下E+发芽率高于E-。E+ germination rate is higher than E- under 10 ℃.	［63］
生物 Biology	野大麦H.brevisubulatum	E+种子萌发指标高于E-。E+ germination parameters are higher than E-.	［55］	#
生物 Biology	黑麦草L. perenne	E+萌发率、发芽指数高于E-。E+ germination rate and germination index are higher than E-.	［71］	##

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Epichloë内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展

Effects of Epichloë endophytic fungi on the germination of grass seeds

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图/表 3

参考文献 97

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