丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi, AM真菌 ）是 一类重要的土壤真菌，能够与绝大多数陆生高等植物形成共生 体系 。 AM共生体 系 对于宿主植物的养分吸收和抗逆生理有突出的作用， 尤其 是可以有效 改善 宿主磷营养 但 目前对于 菌根植物体内 调控 磷信号传导和磷代谢途径 复杂 机制 的认识还远远不够， 同时菌根技术在实际生产中的应用研究也比较匮乏。本 研究 结合 盆栽试验与田间试验，围绕 AM共生体 系 响应磷 胁迫 的 生理 机制与实际应用 展开 研 究。主要研究内容及结论如下：
      （1）盆栽试验 设置 不同施磷水平（ 0、 15、 30、 60和 120 mg/kg 研究 接种AM真菌 与 对照处理 玉米生长发育、根系转录组和代谢组变化，探讨菌根共生体系 对不同磷 水平 的响应机制。结果表明，低磷 水平 下 0、 15、 30 mg/kg 接种AM真菌 显著促进 了 玉米 生长和磷吸收。 植物转录水平上的研究表明 ，磷水平较低时， 接种 AM真菌 显著 增强 了 淀粉和蔗糖代谢、糖酵解、氨基酸生物合成和代谢以及脂肪酸生物合成和代谢 等植物碳氮代谢 通路 相关 基因的表达 ，调 控 非生物胁迫响应与次级代谢调控网络的基因表达，从而 有效缓解 低磷对玉米的胁迫 磷水平 比较高时，相关 碳氮代谢 过程 的基因表达在 AM共生体系中下调或无显著差异 。 接种 AM真菌 和不同磷添加处理均导致初级、次级代谢 以及 养分转运等途径发生改变，不同功能类别的基因差异表达共同响应土壤磷水平变化。 代谢组研究表明， 低磷 水平 下 ，接种 AM真菌 显著提高了苯丙氨酸、脯氨酸、纤维二糖、吡喃葡萄糖、磷酸、亚精胺等 代谢物 的累积，而显著 减 少了苏氨酸、缬氨酸、丁酸、莽草酸、葡萄糖酸的累积 。 供磷充足时，葡萄糖酸、二十碳四烯酸、蔗果三糖等在 接种 AM真菌 的 玉米中显著积累，苯丙氨酸、脯氨酸、腐胺等显著减少，而且 供 磷充足时 苏氨酸、 缬氨酸、丁酸含量在 接种 AM真菌 的 玉米根系中进一步降低。 不同磷水平下玉米根系进行了氨基酸代谢的复杂调节，低磷条件下 AM真菌 促进 了 苯丙氨酸、脯氨酸等的积累 以及植物次生代谢， 从而 稳定了植物蛋白质和膜结构，增强了植物 对磷胁迫的适应。
      （2）在北京延庆区唐家堡村布置小区试验考察接种 AM真菌 对玉米生长、养分吸收和籽粒产量及品质的影响，探索菌根技术应用范围与条件。设置不施磷不接种（ （-P-M）、不施磷接种 （-P+M）、施磷不接种 （+P-M）和施磷接种 （+P+M4个试验处理，分别在玉米拔节期取样分析玉米生长和养分吸收情况，完熟期取样测定玉米籽粒产量及元素含量。结果发现，不施磷情况下，接种 AM真菌 显著提高了玉米生物量和磷吸收量，增加了玉米籽粒产量和百粒重，同时也提高了籽粒中锌、锰、镁等矿质养分 的含量；施磷条件下，接种 AM真菌 对玉米生长、植株磷含量及籽粒产量均无显著影响。不施磷接种 AM真菌 和施磷条件下玉米生长及籽粒产量无显著差异。本试验表明， 不施磷 接种 AM真菌 可以促进玉米生长并提高籽粒产量和品质，达到和施磷同样的效果，因此接种 AM真菌 可以在不牺牲作物产量的前提下减少磷肥施用，有助于实现农业的可持续发展。
      论文应用转录组学和代谢组学方法整体上揭示了不同供磷水平 下菌根共生体的复杂调节 网络， 验证了 田间 菌根化育苗 促进 玉米生长以及籽粒产量和质量的积极 效果 对认识菌根共生体系适应低磷胁迫的生理机制，以及推动菌根技术实际应用具有重要积极意义。