周景樂，陳泰祥，陳水紅，李春杰

（蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 / 蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點實驗室 /蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020）

大麥屬(Hordeum)植物是重要的糧食作物、牧草和耐鹽堿植物資源[1]。該屬植物中，大麥(H.vulgare)和青稞(H. distichon var. nudum)是主要的栽培種，大麥?zhǔn)莾H次于玉米(Zea mays)、小麥(Triticum aestivum)以及水稻(Oryza sativa)的糧食作物[2]，青稞則是青藏高原最具特色的農(nóng)作物，是我國藏區(qū)農(nóng)民的植物性糧食來源[3]；其余大麥屬植物多為野生種，作牧草用，由于野生大麥屬植物多具有優(yōu)良的飼用品質(zhì)以及耐鹽堿品質(zhì)，以耐鹽堿和改善牧草營養(yǎng)品質(zhì)為育種目標(biāo)的野大麥人工選育工作一直在進(jìn)行著[4-6]。

Epichlo?屬內(nèi)生真菌屬于子囊菌門(Ascomycota)麥角菌科(Clavicipitaceae)，其傳播方式可分為垂直傳播和水平傳播。只進(jìn)行垂直傳播的內(nèi)生真菌，其整個生活史在宿主內(nèi)部完成，宿主外部不顯示任何癥狀；進(jìn)行水平傳播的內(nèi)生真菌可在宿主花序上產(chǎn)生子座，使宿主無法生產(chǎn)種子[7]。自然界中，進(jìn)行水平傳播的內(nèi)生真菌通常比垂直傳播的內(nèi)生真菌分布廣泛[8]。國外學(xué)者在1898年首次從毒麥(Lolium temulentum)中分離到內(nèi)生真菌, 之后逐漸發(fā)現(xiàn)高羊茅(Festuca arundinacea)和多年生黑麥草(L. perenne)對家畜的致毒作用與內(nèi)生真菌的存在有關(guān)[9-10]。隨著研究的深入，內(nèi)生真菌對禾草的積極作用逐漸被人們發(fā)現(xiàn)。內(nèi)生真菌產(chǎn)生的生物堿雖然對家畜有毒，但對害蟲也有一定的抑制作用[11-12]。而且，內(nèi)生真菌不僅僅依靠生物堿來幫助植物抵御昆蟲的侵害，還可以誘導(dǎo)植物的免疫，通過影響宿主植物激素的生成，來改善植物的生長狀況[13]。內(nèi)生真菌的存在還利于抑制雜草生長，提升宿主自身的競爭力[14]。除了能夠增強植物對生物脅迫的抗性以外，內(nèi)生真菌有利于改善宿主禾草對高溫、干旱、水淹和貧瘠等非生物脅迫的抵抗能力[15-18]。為此針對大麥屬植物，從內(nèi)生真菌帶菌率、分類、提高宿主抗逆性及其應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，旨在為大麥屬內(nèi)生真菌共生體的后續(xù)研究及利用提供指導(dǎo)。

1 大麥屬植物的分布和利用方式

1.1 分布

大麥屬植物在全世界大約有29種，多分布于全球溫帶或亞熱帶的山地或高原地區(qū)。29種植物中，有13種產(chǎn)自南美洲，6種產(chǎn)自亞洲，5種產(chǎn)自北美洲，4種產(chǎn)自歐洲，1種產(chǎn)自非洲[19]。該屬植物種的分布范圍比較廣泛，種間分布區(qū)多有重疊現(xiàn)象，如芒穎大麥(Hordeum jubatum)和短藥大麥(H. brachyantherum)在白令海峽兩側(cè)的亞洲東北部和北美洲的西部呈間斷式分布，而海大麥(H. marinum)最初在地中海有分布，現(xiàn)在美洲以及大洋洲亦有發(fā)現(xiàn)，已成為世界廣布的雜草[19]。大麥屬植物中除了分布廣泛的植物外，也有一些分布區(qū)域較狹窄的特有植物，如美國加利福尼亞洲西南部的一年生大麥屬植物圣迭大麥(H. intercedens)和中國內(nèi)蒙古的內(nèi)蒙古大麥(H. innermongolicum)[19]。

中國大約有15種大麥屬植物，其中6種產(chǎn)自中國，其余為外來物種[19]。在我國土著物種中栽培類群和近緣野生類群沒有自然分布，其他野生植物均分布于牡丹江、沈陽、天津、西安和成都線以西的廣大地區(qū)。在國產(chǎn)種中，內(nèi)蒙古大麥的分布區(qū)最為狹窄，僅在內(nèi)蒙古錫林格勒盟的寶格達(dá)山有分布。分布區(qū)域最廣的是短芒大麥(H. brevisubulatum)，在吉林、內(nèi)蒙、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆和西藏均有分布[19]。

1.2 利用方式

大麥屬植物形態(tài)上較易識別，具三聯(lián)小穗[1]。該屬植物同時具有多年生植物和一年生植物。對于該屬植物的利用，國內(nèi)外沒有太大區(qū)別。在一年生植物中，以糧食作物為主，如栽培種大麥、青稞。在多年生植物中，大多為優(yōu)良牧草，如布頓大麥草(H. bogdanii)、短芒大麥草(H. brevisubulatum)和灰毛大麥草(H. murinum)等植物。大麥屬植物除了可以作糧食和牧草以外，亦是耐鹽堿植物，如小藥大麥草(H. roshevitzii)、短芒大麥草和布頓大麥草等在鹽堿草甸均有大量分布[19]。在實踐中已有利用大麥來改良含鹽量較高的鹽堿林地的實例[20]。而常被用作牧草的大麥屬植物，通過觀察其生境，亦發(fā)現(xiàn)其具有耐鹽特性。如國內(nèi)被用作牧草的布頓大麥草和短芒大麥草均可在鹽堿地生長，國外的地中海區(qū)域生長的禾草，H. hystrix和H. maritimum在沿海灘涂、鹽堿化草甸或者沼澤中有大量分布[21]。除了考究其作為糧食作物和飼用植物的價值外，在面對鹽堿化問題時，大麥屬植物不僅可以作為耐鹽堿植物直接應(yīng)用于需要改良的鹽堿地上，其基因資源亦是一種改良其他耐鹽堿植物的寶貴資源。

2 大麥屬內(nèi)生真菌

2.1 大麥屬內(nèi)生真菌在宿主體內(nèi)的分布

禾草內(nèi)生真菌在宿主植物的莖髓、葉鞘和種子等地上部分的細(xì)胞間分布和生長，在生長過程中并不破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)[22]。傳統(tǒng)上，研究者大多利用能夠使得內(nèi)生真菌顯色的生物染色劑(苯胺藍(lán)、玫瑰紅、龍膽紫等)處理植物組織，然后在顯微鏡下觀察，從而辨別植物是否被內(nèi)生真菌侵染[23-25]。隨著科學(xué)的發(fā)展，酶聯(lián)免疫、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和實時熒光PCR等分子技術(shù)也被應(yīng)用于內(nèi)生真菌的檢測當(dāng)中。

對于大麥屬內(nèi)生真菌在宿主體內(nèi)的分布情況，國外尚無報道，國內(nèi)僅趙曉靜等[26]利用苯胺藍(lán)染液對內(nèi)生真菌在短芒大麥草植株內(nèi)的分布進(jìn)行了顯微觀察，發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌在短芒大麥草的種子(種皮、糊粉層和胚)、莖髓、葉鞘和葉片中均有分布，且形態(tài)和數(shù)量在不同部位存在差異。短芒大麥草的種皮、糊粉層和莖髓中菌絲分布相對密集，種皮中的菌絲呈線性不規(guī)則分布，糊粉層中的菌絲粗短，多圍繞淀粉粒分布，莖髓中的菌絲細(xì)長，沿細(xì)胞伸長方向分布；葉片和葉鞘中菌絲分布相對較稀疏，菌絲分別沿葉脈和海綿組織細(xì)胞的延伸方向生長[26]。

2.2 大麥屬內(nèi)生真菌帶菌率影響因子研究

早期關(guān)于內(nèi)生真菌共生體的研究表明，倘若一種內(nèi)生真菌可以增強宿主在自然界的競爭力，那么該內(nèi)生真菌的侵染率就可能接近100%[27]。與馴化的禾草相比，在自然界中禾草的內(nèi)生真菌侵染率通常變化比較大(0～100%)。內(nèi)生真菌的侵染率的變化與宿主種類、生長年限、自然環(huán)境等外界因素有關(guān)[28-30]。然而具體是何種因素在禾草帶菌率變化中起主導(dǎo)作用尚無定論。關(guān)于大麥屬植物帶菌率的研究國內(nèi)外尚無具體深入的研究，僅僅是對降水量、海拔和土地利用方式對大麥屬植物的帶菌情況產(chǎn)生的影響做了簡單的分析。

2.2.1 國外大麥屬植物帶菌率研究進(jìn)展

國外對大麥屬植物內(nèi)生真菌資源的調(diào)查開展較早，涉及大麥屬植物種類也較多，植物來源相對廣泛。整體上大麥屬植物帶菌率在自然界中存在較大差異。這種差異既與環(huán)境有關(guān)系，也與植物及內(nèi)生真菌的種類有關(guān)系。在20世紀(jì)90年代，Wilson等[31]對美國國家谷物保存中心(NSGC)保存的大麥屬植物進(jìn)行了內(nèi)生真菌資源調(diào)查，結(jié)果表明，亞洲的布頓大麥草和短芒大麥草的帶菌率在0～99%，南美的H. comosum 帶菌率在0～92%(表1)。帶菌率高的大麥屬植物多生長在相對濕潤的野外環(huán)境中，帶菌率為0的植物則多生長在相對干旱的環(huán)境或者耕地和放牧地中[31]。在南美洲的巴塔哥尼亞草原上，Iannone等[32]卻發(fā)現(xiàn)與內(nèi)生真菌共生的H. comosum的帶菌率在0～100%，其中，在干旱環(huán)境里帶菌率較高。這個結(jié)果與對我國部分地區(qū)禾草帶菌情況的調(diào)查結(jié)果有些出入，在紀(jì)燕玲等[33]和亢燕等[34]的調(diào)查中，雖然禾本科植物內(nèi)生真菌偏愛陰涼的環(huán)境，但是內(nèi)生真菌的檢出率與當(dāng)?shù)氐慕邓繘]有相關(guān)關(guān)系。這一方面可能與植物種類或者內(nèi)生真菌種類有關(guān)，另一方面也可能是兩者在對環(huán)境的描述上有區(qū)別。亢燕等的調(diào)查沒有記錄共生體具體的生長環(huán)境，只是描述了采集地的大氣候，而Wilsoon描述的是植株的具體生境[31]。在對黃山地區(qū)禾草內(nèi)生真菌資源的調(diào)查中，不同海拔地區(qū)內(nèi)生真菌的含量有著較大的差異[13]。Kivlin等[35]利用Meta-Analysis方法對前人的研究進(jìn)行分析亦發(fā)現(xiàn)不同海拔，不同植物攜帶的內(nèi)生微生物有明顯差異，如在灌木中，內(nèi)生真菌的數(shù)量隨海拔升高而增多，而C3植物則隨海拔升高而減少。

2.2.2 國內(nèi)大麥屬植物帶菌率研究進(jìn)展

國內(nèi)南志標(biāo)[36]最早發(fā)現(xiàn)新疆野生的布頓大麥草被內(nèi)生真菌侵染，且布頓大麥草的帶菌率高達(dá)81.5%。此后，Wei等[37]在對我國北方草地的禾草帶菌情況的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)短芒大麥草內(nèi)生真菌侵染率為4.76%。這兩次調(diào)查并不是以大麥屬植物為主要調(diào)查對象，而且均未考慮具體的環(huán)境因素對植物帶菌情況的影響。2009年王正鳳[38]對我國主要牧區(qū)的短芒大麥草樣品進(jìn)行內(nèi)生真菌檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，調(diào)查區(qū)的短芒大麥草帶菌率在67%～100%，其中新疆、甘肅和內(nèi)蒙古的短芒大麥草的帶菌率均在70%以上。

除了以上提到的因素會對植物的帶菌率產(chǎn)生影響以外，在羊茅屬(Festuca)植物、黑麥草屬(Lolium)以及芨芨草屬(Achnatherum)植物上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)溫度[39]、土壤鹽分[40-41]、生長季節(jié)[42-43]和刈割次數(shù)[44]等因素均會對宿主體內(nèi)內(nèi)生真菌含量產(chǎn)生影響，而對于這些因素如何影響大麥屬植物的帶菌情況，目前國內(nèi)外均無報道。相比根瘤菌以及菌根真菌，禾草內(nèi)生真菌通過母系遺傳具有較好的持久性，不用再次接種。而在自然界中，禾草的帶菌率受各種因素的影響而出現(xiàn)或高或低的現(xiàn)象[30,45]，如果單純因為宿主帶菌率低而否定其攜帶的內(nèi)生真菌，這難免會造成內(nèi)生真菌資源的流失。研究影響內(nèi)生真菌侵染率的條件可以幫助人們更好地了解內(nèi)生真菌在自然界的存在規(guī)律，從而更合理地利用內(nèi)生真菌來改善牧草乃至糧食作物的生產(chǎn)能力。

2.3 大麥屬內(nèi)生真菌鑒定

自20世紀(jì)70年代人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌與植物對家畜的的毒性有關(guān)以來，內(nèi)生真菌得到了越來越多的關(guān)注。幾十年來，人們對內(nèi)生真菌的分類、分布、生理、生態(tài)、代謝和遺傳等方面開展了大量的研究工作[46-48]。關(guān)于大麥屬植物，國內(nèi)外發(fā)現(xiàn)5種植物 (H. bogdanii、H. brevisubulatum、H. comosum、H. jubatum和H. roshevitizii)與內(nèi)生真菌存在共生關(guān)系(表2)。國外目前已自帶菌禾草分離鑒定得到8種內(nèi)生真菌，其中3個為純合菌，5個為雜交種；國內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)3種大麥屬禾草與內(nèi)生真菌共生，但目前只發(fā)現(xiàn)和報道了1個種。

3 內(nèi)生真菌對大麥屬植物的影響

關(guān)于內(nèi)生真菌對大麥屬植物生長及抗逆性的影響的研究主要集中在國內(nèi)。研究表明，內(nèi)生真菌可以改善大麥屬植物的生長及抗逆性。

3.1 促進(jìn)種子萌發(fā)與幼苗生長

關(guān)于內(nèi)生真菌對大麥屬植物生長的影響，國內(nèi)的研究表明，內(nèi)生真菌的存在可以提高種子質(zhì)量，有利于其萌發(fā)和保存，并且可以促進(jìn)幼苗的生長。與未被內(nèi)生真菌侵染的短芒大麥草相比，內(nèi)生真菌侵染過的短芒大麥草，不僅種子的保存期限可以延長，而且在發(fā)芽以及后期營養(yǎng)生長方面也具有優(yōu)勢。趙曉靜等[52]對帶和不帶內(nèi)生真菌的短芒大麥草種子進(jìn)行不同時間的人工老化處理，結(jié)果隨著老化時間的增加，種子的各項發(fā)芽指標(biāo)(發(fā)芽率、發(fā)芽勢、芽長等)均成下降趨勢。但是，在相同老化時間下，同不含有內(nèi)生真菌的種子相比，帶內(nèi)生真菌的短芒大麥草種子具有更好的發(fā)芽指標(biāo)。在相同的溫室種植條件下，內(nèi)生真菌可以增加布頓大麥草的生物量，與不帶內(nèi)生真菌的布頓大麥草相比，帶內(nèi)生真菌的布頓大麥草的分蘗數(shù)增加了136.8%，地上生物量增加了33.3%，根干重增加了30%[53]。在逆境條件下，內(nèi)生真菌促進(jìn)宿主萌發(fā)和生長的優(yōu)勢表現(xiàn)更為明顯。在最適溫度條件下，內(nèi)生真菌的侵染并未給短芒大麥草帶來發(fā)芽上的差異，但是在一定的低溫或者高溫脅迫，被內(nèi)生真菌侵染的短芒大麥草種子具有萌發(fā)優(yōu)勢[54]。

3.2 提高抗逆性及其機理

大麥屬內(nèi)生真菌可以通過影響宿主體內(nèi)的抗氧化酶活性、滲透物質(zhì)的含量和增強植物對部分礦質(zhì)元素的吸收能力等方式增強大麥屬植物對生物脅迫和非生物脅迫的抵抗能力。目前，國內(nèi)外關(guān)于大麥屬植物內(nèi)生真菌的抗逆性研究主要集中在耐鹽、耐旱、耐澇、耐瘠薄、抗蟲性和抗病性方面。國外主要集中研究了大麥屬植物的抗蟲特性，國內(nèi)則對短芒大麥草的耐鹽特性及其機理做了詳細(xì)研究，另外對短芒大麥草內(nèi)生真菌共生體對旱、澇、缺磷和病害等脅迫處理的響應(yīng)，也作了一定量的研究。

3.2.1 提高耐鹽性

紙上發(fā)芽試驗表明，在NaCl 和相同滲透勢的PEG的處理下，帶菌短芒大麥草比不帶菌植株具有更好的發(fā)芽表能力，這主要體現(xiàn)在帶菌種子在鹽脅迫下?lián)碛懈玫陌l(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根長和胚芽長[55]；在NaCl處理下的盆栽試驗以及田間試驗中，與不帶菌植株相比，帶菌短芒大麥草有著更高的生長速率、更多的分蘗數(shù)、更多的地上生物量和種子產(chǎn)量[38]。短芒大麥草在與內(nèi)生真菌共生的情況下，面對鹽脅迫可以保持較高生長速率的原因是內(nèi)生真菌可以促使短芒大麥草的脯氨酸含量保持較高水平，而未與內(nèi)生真菌共生的短芒大麥草的脯氨酸含量在脅迫后期出現(xiàn)下降。此外，內(nèi)生真菌還可通過改善抗氧化酶活性的存在明顯改善了短芒大麥草的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和過氧化物酶的活性，從而使得大麥草對鹽脅迫有了更好的耐受能力[55-56]。內(nèi)生真菌的存在不僅可通過調(diào)節(jié)植物酶活性來改善其生長狀況，也影響植物對礦質(zhì)元素的吸收，研究表明，內(nèi)生真菌可以增強鹽脅迫下短芒大麥草對氮、磷、鉀的吸收，保證短芒大麥草在鹽脅迫環(huán)境中對養(yǎng)分的吸收和運輸，同時減輕鈉離子的毒害[57-58]。

表 2 國際文獻(xiàn)中已報道的大麥屬Epichlo?屬內(nèi)生真菌Table 2 Formally recognized Epichlo?-grass association in the literature worldwide

3.2.2 提高耐旱和耐澇性

內(nèi)生真菌可以改善大麥屬植物在干旱、水分脅迫和低磷條件下的生長。隨著外界滲透勢的下降，短芒大麥草種子的各項發(fā)芽指標(biāo)(發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢)以及幼苗含水量均成下降趨勢。與未被內(nèi)生真菌侵染的短芒大麥草相比，內(nèi)生真菌侵染的短芒大麥草，有更高的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和含水量[54]。Song等[59]的研究表明，水淹脅迫條件下，當(dāng)未被內(nèi)生真菌感染的短芒大麥草出現(xiàn)萎蔫、根系活力下降的時候，被內(nèi)生真菌侵染的植株卻可產(chǎn)生更多的葉綠素進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生更多的分蘗、更高的地上部分，更多的地下生物量。這可能主要是因為內(nèi)生真菌對維持植物的滲透勢和氧化平衡具有積極作用。內(nèi)生真菌侵染的植株可以產(chǎn)生更多的脯氨酸、更少的丙二醛以及較少的電解物質(zhì)外滲來增強宿主植物細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和耐氧化能力。Iannone等[32]發(fā)現(xiàn)，分布于南美洲巴塔哥尼亞草原的長毛大麥(H. comosum)的帶菌率在0～100%，其中，在干旱環(huán)境里帶菌率較高。這說明在干旱環(huán)境中，長毛大麥可能更容易與內(nèi)生真菌形成共生體。此外，關(guān)于營養(yǎng)脅迫亦有少量研究，方愛國[60]發(fā)現(xiàn)，在低磷條件下，內(nèi)生真菌可以提高短芒大麥草的株高、分蘗數(shù)，表明內(nèi)生真菌有改善短芒大麥草適應(yīng)低磷環(huán)境的能力，但是對于具體的生理機制，國內(nèi)尚無相關(guān)報道。

3.2.3 改善抗蟲性

目前的主要研究結(jié)果認(rèn)為，禾草內(nèi)生真菌共生體對家畜、害蟲以及節(jié)肢動物之所以能產(chǎn)生抗性，是因為內(nèi)生真菌產(chǎn)生的生物堿對其有毒。目前已發(fā)現(xiàn)的生物堿主要包括麥角堿、吲哚雙萜、吡咯并吡嗪和飽和吡咯化合物四大類，其中前兩類對家畜有極強的毒性，對昆蟲只有輕微的毒性，后兩類對昆蟲有極強毒性，對哺乳動物無毒或者有輕微毒性[61-62]。

醉馬草(Achnatherum inebrians)、黑麥草和高羊茅，這3種植物會對家畜產(chǎn)生具有毒害作用的生物堿 (Ergonovine、Ergine、Ergovaline 和 Lolitrem B)[63]，然而對布頓大麥草(PI 314696、PI 440413和PI 269406)和短芒大麥草(PI 440420)的研究表明發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生真菌侵染的大麥屬植物中，對家畜有毒生物堿的產(chǎn)堿規(guī)律不盡相同，如PI 314696和PI 440420含有Loline-(N-Formylloline)和 ergot(ergovaline)，而 PI 440413 和PI 269406則不含這兩種生物堿[64]。而且在長時間的放牧利用過程中，并未發(fā)現(xiàn)家畜中毒事件，表明大麥屬植物中的內(nèi)生真菌具有培育對家畜無毒內(nèi)生真菌菌株的潛力[64]。2019年Chen等[50]對短芒大麥草的產(chǎn)堿基因和生物堿種類進(jìn)行了檢測，只發(fā)現(xiàn)了可以產(chǎn)生Peramne和Chanoclavine I的基因，而且在生物堿檢測中也只檢測到了對昆蟲有毒害作用的Peramine，這進(jìn)一步證明了通過大麥屬植物的內(nèi)生真菌選育無毒菌株的可行性。

昆蟲飼喂試驗結(jié)果表明，對布頓大麥草(PI 314696、PI 440413和PI 269406)、短芒大麥草(PI 440420)的帶菌植株與未帶菌植株接入俄羅斯小麥蚜蟲(Diuraphis noxia)、禾谷縊管蚜(Rhopalosiphum padi)、Metopolophium dirhodeum和小麥癭蚊(Mayetiola destructor)，被內(nèi)生真菌感染的PI 314696和PI 440420與未被內(nèi)生真菌感染的同種植株相比對小麥蚜蟲有顯著的抑制作用；PI 314696、PI 440413、PI 269406和PI 440420對小麥癭蚊有抗性效果；PI 440420對M. dirhodum有顯著抑制作用，而R. padi的數(shù)量在這4種帶菌植株上均無下降現(xiàn)象[65]。目前對于帶菌植株對害蟲不同的抗性表現(xiàn)，有的認(rèn)為是因為生物堿含量不同，也有認(rèn)為其表現(xiàn)受到宿主或者內(nèi)生真菌基因型、種類以及害蟲種類的影響[66-67]。此外，考慮到共生體生物堿含量以及種類的不同，大麥屬植物內(nèi)生真菌共生體對害蟲的不同表現(xiàn)也可能是因為存在其他種類的生物堿尚未被發(fā)現(xiàn)。2017年的研究表明，禾草內(nèi)生真菌共生體對昆蟲的抗性不僅取決于生物堿，內(nèi)生真菌也可以調(diào)節(jié)植物激素途徑來調(diào)節(jié)植物對昆蟲的防御能力[13]。大麥屬植物是否存在其他種類的生物堿或者存在其他途徑調(diào)節(jié)植物對昆蟲的抗性尚需進(jìn)一步研究。

3.2.4 增強抗病性

關(guān)于大麥屬內(nèi)生真菌的抗病性影響研究，目前僅在短芒大麥草上有報道，研究表明，無論是在離體還是活體條件下，內(nèi)生真菌的存在均可增強宿主對病原真菌的抗性。楊松利用短芒大麥草草粉浸提液制得培養(yǎng)基培養(yǎng)病原真菌，發(fā)現(xiàn)其可顯著抑制綠色木霉(Trichoderma viride)菌落的生長及孢子萌發(fā)[68]。孫一丹[69]對帶菌與不帶菌的短芒大麥草葉片及植株接入細(xì)交鏈孢(Alternaria alternata)、根腐離蠕孢(Bipolaris sorokiniana)、麥角菌(Claviceps purpurea)、新月彎孢(Curvularia launata)、德氏霉(Drechslera erythrospila)、燕麥鐮孢(Fusarium avenaceum)、半裸鐮孢(F. semitectum)和腐皮鐮孢(F. solani)8種病原真菌。結(jié)果表明，與未被內(nèi)生真菌侵染的離體葉片相比，內(nèi)生真菌侵染的短芒大麥草葉片顯著降低德氏霉、根腐離蠕孢、燕麥鐮孢、半裸鐮孢、新月彎孢、細(xì)交鏈孢和腐皮鐮孢在葉片上的病斑數(shù)量以及病斑長度，但是抑制效果在不同種病原真菌間有明顯差異。而通過在活體植株上接入病原菌發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生真菌可以通過調(diào)節(jié)短芒大麥草植株的生理物質(zhì)的活性來增強對病原菌的抵抗能力，從而獲得更多的地上和地下生物量[69]。

3.3 大麥屬內(nèi)生真菌的利用現(xiàn)狀

雖然大麥屬內(nèi)生真菌具有上述優(yōu)良性狀，但與其他禾草內(nèi)生真菌相比，在利用方面存在很大不足。關(guān)于禾草內(nèi)生真菌的利用，國外開始的較早。目前在新西蘭、美國和澳大利亞已有多種羊茅屬和黑麥草屬帶菌品種在飛機場草坪和放牧地中使用，這些品種相比未帶菌品種有著更好的抗病性和耐旱性[70]。然而，在大麥屬植物上，國內(nèi)外尚無選育帶菌品種的報道，目前僅有蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院草地保護(hù)研究所正在選育耐鹽堿的野大麥內(nèi)生真菌品種，已將收集的野生材料區(qū)分為帶菌與不帶菌種群，并且人工種植于草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室臨澤試驗站7年有余，期間，分別對其生育期和農(nóng)藝性狀進(jìn)行了一定的統(tǒng)計，與不帶菌品種相比，帶菌品種在產(chǎn)量和耐鹽性上均具有一定優(yōu)勢。

4 問題及展望

自Wison(1991年)最早發(fā)現(xiàn)大麥屬內(nèi)生真菌[71]，近30年的時間里，人們對大麥屬內(nèi)生真菌共生體在內(nèi)生真菌鑒定和抗逆性方面雖然取得了一些成果，但是仍舊存在一些問題：

1)影響大麥屬植物內(nèi)生真菌帶菌率的因素不清楚。從國內(nèi)外對于內(nèi)生真菌共生體的研究中可以發(fā)現(xiàn)，禾草帶菌率受到溫度、降水量、土地利用方式、海拔、生長季節(jié)以及植物自身年齡的影響。諸多因素的作用，導(dǎo)致禾草的帶菌率在自然界中變異極大。了解影響植物帶菌率高低的因素，可以幫助人們對禾草帶菌率有一個正確的認(rèn)識，在選育帶菌率高的禾草品種過程中，做出正確的判斷。

2)影響生物堿含量的因素不清楚。禾草中存在的生物堿對于植物的抵御生物脅迫的能力起著至關(guān)重要的作用。研究表明，醉馬草[72-73]和黑麥草[42]的生物堿含量的多少受溫度、pH和植物年齡的影響。在與內(nèi)生真菌共生的大麥屬植物中，已發(fā)現(xiàn)多種生物堿，但是影響其含量變化的因素尚不清楚，而控制牧草體內(nèi)生物堿含量對于大麥屬植物作為牧草利用至關(guān)重要。

3)對大麥屬內(nèi)生真菌共生體的利用不充分。國外對黑麥草和高羊茅內(nèi)生真菌共生體的研究開展較早，應(yīng)用研究也較充分，目前黑麥草和高羊茅的內(nèi)生真菌共生體育種在美國、新西蘭和澳大利亞得到廣泛的應(yīng)用[70]。選育的優(yōu)良菌株(如Epichlo? coenophiala、Epichlo? festucae var. lolii)和帶菌品種(Argona、Antti、Wranger等)已經(jīng)創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)價值[46]。而對于大麥屬內(nèi)生真菌共生體的利用在國內(nèi)外均無報道。

對于大麥屬內(nèi)生真菌共生體的抗逆性研究表明，內(nèi)生真菌的存在可以在不同程度上改善大麥屬植物對于鹽堿脅迫、干旱脅迫、水澇脅迫以及病害和蟲害的抵抗能力。選育帶內(nèi)生真菌的大麥屬牧草或者草坪新品種，不僅對于緩解西北水資源匱乏問題和開發(fā)利用鹽堿地解決耕地不足問題具有重要的意義，而且培育抗蟲抗病品種，減少化學(xué)藥劑的使用，也符合當(dāng)下綠色環(huán)保農(nóng)業(yè)的潮流。對于大麥屬的內(nèi)生真菌的利用可以不單單局限于大麥屬植物，也可以將其人工接種到谷物作物中，充分發(fā)揮其價值。2018年，Wang和Li[74]已經(jīng)在溫室試驗中成功的將野大麥的內(nèi)生真菌接入糧食作物大麥中，成功接菌的大麥比未接菌的大麥有更高的株高，更多的分蘗。在無毒內(nèi)生真菌菌株選育方面國內(nèi)外均無報道，這在一定程度上對于大麥屬植物內(nèi)生真菌資源的利用帶來了不便，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更加深入的研究，對大麥屬植物攜帶的內(nèi)生真菌進(jìn)行篩選鑒定，根據(jù)不同的利用方式選擇培育不同優(yōu)點的內(nèi)生真菌菌株。