本文摘要：摘要 绿僵菌是广为知晓的昆虫病原真菌，被用作生物杀虫剂防治多种农林植物害虫。近年发现它也是根际微生物群落的一员，且有证据表明它内生于一些植物的根组织中，具有促进植物生长、拮抗植物病原菌、诱导植物抗性等作用。本文着重综述绿僵菌根际作用和植物内生性研究进
摘要 绿僵菌是广为知晓的昆虫病原真菌，被用作生物杀虫剂防治多种农林植物害虫。近年发现它也是根际微生物群落的一员，且有证据表明它内生于一些植物的根组织中，具有促进植物生长、拮抗植物病原菌、诱导植物抗性等作用。本文着重综述绿僵菌根际作用和植物内生性研究进展，从对植物的直接作用角度，了解其田间生态适应性及与植物的互作关系，以拓展昆虫病原真菌作为植物保护剂的认识，有助于根据生态学特点制定未来的生物防治应用策略。
关键词 绿僵菌; 植物内生真菌; 根际定殖; 真菌-植物互作; 植保多功能
自从1879年俄国学者 Metchnikoff成功地将绿僵菌用于田间防治金龟子[1]，绿僵菌属 Metarhizium就成为了昆虫病原 真 菌 的 典 型 代 表 被 广 泛 知 晓，并作为模式菌激起研究热点。其寄主范围、地理分布、昆虫致病性及致病机理等方面研究多有报道。至今，作为重要的生物防治资源，已在多种农林害虫的绿色防控，减少或替代化学杀虫剂使用中发挥积极作用。
然而，随着研究的不断深入，发现绿僵菌也是一种可与植物直接交互作用的真菌，已证实其可栖息于植物根际和植物内 部。近 二 十 年 来，有 关 绿 僵 菌与植物的相互关系及互作机理的研究逐渐增多，研究人员已逐步洞察到绿僵菌经长期进化形成生态功能定位并与植物建立了多重关系，有的研究涉及绿僵菌的植物内生性与其腐生性、昆虫致病性的关联比较，尤其在与植物互惠 共 生、促 进 植 物 生 长、诱 发植物抗性等方面已取得进展。绿僵菌与植物多方位的关联为绿色植保及植物健康的系统研究提供了新视角，打开了新思路。
1 绿僵菌的生态定位与进化发展
生物物种的营养方式决定其生态地位。从发现绿僵菌感染昆虫到现在，已明确其可侵染鞘翅目、鳞翅目、直 翅 目、半 翅 目、双 翅 目、膜 翅 目 等 30 余 科200多种昆虫[2-3]，无疑是重要的昆虫病原真菌。绿僵菌属由 Sorokin于1883年建立，在还未明确其有性阶段前，绿僵菌被归入半知菌类(fungiimperfecti)，隶属 于 半 知 菌 亚 门 Deuteromycotina，丝 孢 纲 Hy-phomycetes，丝 孢 目 Hyphomycetales，丛 梗 孢 科Moniliaceae，科级还有丝孢科 Hyphomycetaceae、瘤座孢科 Tuberculariaceae等 不同 的 记 载[4-5]。直到戴氏虫草被报道后，研究者诱发该 虫 草 产 生 次 生 子囊孢子，并通过观察次生子囊孢子的微循环产孢，确定了这种虫草的无性型为戴氏绿僵菌 Metarhiziumtaii，至此才认识到绿僵菌与虫草的对应关系[6]。
另外，从 拟 布 里 特 班 克 虫 草 Cordycepsbrittlebank-isoides 中也发现了其无性型绿僵菌，进一步证实了绿僵菌 和 虫 草 之 间 是 无 性 型 和 有 性 型 的 对 应 关系[7]。根据有性型 优 先 的 原 则，绿 僵 菌 的 系 统 分 类地位应 为 子 囊 菌 门 Ascomycota、盘 菌 亚 门 Pezizo-mycotina、粪 壳 菌 纲 Sordariomycetes、肉 座 菌 目Hypocreales麦角菌科 Clavicipitaceae。绿僵菌属的物种可根据形态初步识别。分子标记特别是核酸序列分析技术极大地推进了绿僵菌分类系统的发展，目前以ITS 序 列 及 β-tubulin、rpb1、rpb2 和 ef-1α的多基因系统进化分析，可有效界 定 绿 僵 菌 属 物 种间以及与相似真菌之间的边界[8]。对采自不同环境和寄主的绿僵菌的分离鉴定及遗传多样性分析表明，绿僵菌经过长期进化，已适应了不同生存环境，形成了多重营养方式。除 了 寄 生各种昆虫，利用其营养迅速增殖种群，还在土壤及植物根际栖息腐生，而且能与植物建 立 复 杂 的 兼 性 共生关系，以避免自身遭受 侵 害、保 存 种 质，同 时 利 于宿主摄取营养和抵御病原[9-10]。
这种广适性演化及生态功能引发了研究者的极大兴趣。绿僵菌的多重生活方式是其长期适应多变环境的进化结果。尽管人们对绿僵菌能够定殖于植物根际并能栖息于植物体内发现较晚、研究较少，对其昆虫致病性发现更早、研 究 更 多，但是进化研究表明，绿僵菌是从与植物共生的真菌进化而来的，其 昆 虫致病性是其在离开植物独立宿存后获得的感染和杀死昆虫的能力[11]。根据系统发育分析，绿僵菌与草内共生真菌麦角菌属 Claviceps和香柱菌属Epich-loe 真菌同 源 性 最 高[12]。
此外，比较 基 因 组 分 析 表明，与动物病原体相比，绿僵菌与植物内生菌和植物病原体的关系更密切，而且相比类酵母菌、腐生性植物病原菌、内生性植物病原菌，绿僵菌谱系与植物内共生的一 种 香 柱 菌 Epichloefestucae 谱系分 化 得更晚(大约100 MYA)[13]。绿僵菌基因组中有大量的植物降解酶基因，也支持其由植物共生真菌进化的观点[14];至于绿 僵 菌 的 昆 虫 致 病 性 基 因，可 能 是从涉及植物定殖相关基因或其他基因水平转移的选择而来[14]。而进化的真菌可能会在界间“跳跃”，从植物到昆虫，再回到植物或仍然保持祖先的植物共生能力[15-16]，体现为生活方式的多样性。对进化的理解有助于我们探索绿僵菌-昆虫-植物的相互关系，尤其是作为昆虫病原的绿僵菌直接与植物发生根际联络或内共生的互惠关系。
2 绿僵菌的根际生存和促进植物生长作用
植物根际(rhizosphere)一般指根表至附近几毫米范围内的在理化和生物特性上不同于原土体的土壤微域。在确认绿僵菌为昆虫病原体后一个多世纪，才有了绿僵菌根际适应(rhizosphere-competent)能 力的报道。
2002年首次报道从甘蓝根际土壤中分离、鉴定出了金龟子绿僵菌 Metarhiziumanisopliae，并发现根际土壤内的绿僵菌数量是根际外土壤的 4倍;将绿僵菌释放到甘蓝田间6个月后，其在根际土壤中的存活数量比在根外围土壤 (bulksoil)中 高100倍，因此认为根际是绿僵菌的庇护所，根际因子对绿僵菌持续存活有促进作用[17]。该结论 后 续 在相似的试验中陆续得到证实。将标记绿色荧光蛋白基因 gfp 的金龟子绿僵菌包衣玉米种子，播种后对金龟子绿僵菌的根际定殖及其数量动态监测表明，根际土壤中的绿僵菌数量极显著高于非根际土壤，并且在播种后10d数量达到最大，20～30d内数量相对稳定;而非根际土壤中的绿僵菌数量随时间延长明显降低，证明了绿僵菌孢子在玉米根际的高活力和定殖效果[18]。
像大多数昆虫 病 原 真 菌 一 样，绿 僵 菌 具 有 一 定的腐生能力。在离开昆虫寄主的阶段会面临严峻的生存考验，既要获取营养维持生存，又要抵御不良环境因子。土壤是各种微生 物 的 庇 护 场 所，可 避 免 紫外线辐射、缓冲温度和水分的急剧变化等。根 际 是土壤中 碳 元 素 的 富 集 区 域，因 为 植 物 代 谢 的 碳 有10%～40%以根分泌物、黏液、溶解物和脱落细胞的形式转移 到 土 壤 中[19-20]。这些碳 源 可 以 被 各 种 腐生微生物利用，一些分泌物可能刺 激 或 抑 制 微 生 物活性和种群的发展。绿僵菌能否利用土壤或根际的碳源至关重要。将绿僵菌掺入到含有泥炭、树 皮 的基质中栽培云杉 Piceaabies，在342d内17次采样监测绿僵菌种群数量，结果表明在基质中绿僵菌 种群数量保持 在105～106cfu/g，其 在根 际 的 存 活 数量显著高于在根外围 的 存 活 数 量[21]。将绿僵 菌 与土壤混拌后用于池栽花生，每15d采样检测，发现施用的绿僵菌种群数量在初期快速下降，随后逐 渐稳定或有所恢复，根际种群相对于根外围的种群 恢复较早、恢复程 度 更 高，且 有 从 根 外 围 向 根 际 延 展生长 的 趋 势，表 明 根 际 有 利 于 绿 僵 菌 种 群 宿 存 和增殖[22]。
绿僵菌在自然界中存在物种多样性和生态位差别，因此不同种类或菌株表现出根 际 定 殖 能 力 的 强弱和宿主偏好不同。在对安徽省广德市笄罩山毛竹Phyllostachysedulis 根际绿 僵 菌 组 成 及 其 生 态 位分布调查时，从不同海拔、不同坡向和不同季节采集的毛竹根系中共分离到4种绿僵 菌，经 形 态 分 类 与分子鉴定，分 别 是 罗 氏 绿 僵 菌 M.robertsii、平沙绿僵菌 M.pingshaense、贵州绿 僵 菌 M.guizhouense和一个待 定 种 Metarhizium sp.，其中罗 氏 绿 僵 菌为优势种，广泛分布于海拔100m 处，且在夏季种群数量达到高峰;待定种则主要分布于海拔400m 地带;4种绿僵 菌 的 时 空 生 态 位 宽 度 和 重 叠 度 均 呈 现明显的季节变化。
总体上春季的空 间 生 态 位 宽 度 最高，其中贵州绿僵菌的时间生态位宽度最低，待鉴定种的时间生态位宽度最高，而且贵 州 绿 僵 菌 和 待 定种的空间生态位重叠度 较 高，在 夏、秋 季，平 沙 绿 僵菌和罗氏绿僵菌的空间生态位重叠度最高，在冬季，待定种和平沙绿僵菌空间生态位重叠值最高[23]。从加拿大安大略省两个 地 点 采 集 的200多 份草、野花、灌木和乔木的根系样 本 中 分 离 到102个 绿僵 菌菌株，按植物类型划分得到的分离检出率在35%～63%，野花根系检出最多。
经鉴定，这些菌株归属于3个物种，即罗氏绿僵菌、褐色绿僵菌 M.brunneum和贵州绿僵菌。其中从草的根际只检测到罗氏绿僵菌;野花根际同时检测到3种绿僵菌，而且只有当存在罗氏绿僵菌时才同时出现其余2种;贵 州 绿 僵 菌在3种乔木(主要是糖枫 Acersaccharum)的根际中单独出现;而褐色绿僵菌可单独地在灌木和乔木的根际中发现[24]。将3株罗氏 绿 僵 菌、3株 金 龟 子 绿僵菌、3株褐色绿僵菌和1株 蝗 绿 僵 菌 M.acridum的分别接种玉米，测试它们在根际的定殖能力，结果显示10个菌株均能在玉米根部定殖，但蝗绿僵菌菌株和1个褐色绿僵菌菌株的定殖能力很弱[25]。绿僵菌不只是单向地从根际汲取碳源营腐生生活，同时也在植物摄取营养或在抵抗寄生物侵害和植食性动物啃食方面起积极作用。
上述报道的在玉米根际定殖力较强的8个绿僵菌菌株都能显著促进植株的营养生长，其中褐色绿僵菌 Mb820和金龟子绿僵菌 Ma939处 理种 子 后2周时玉米叶领数较对照增加42.8%[20]。此外，还有不少绿僵菌促进植物生长的报道，例如，在花生播种时用金龟子绿僵菌分生孢子悬浮液浸种处理，4～10d内，花生主根长度和侧根数显著高于对照;绿僵菌密度在前8d呈 波动趋势，且处理植株的主根长度和侧根数相对于对照的比 值 与 绿 僵 菌 存 活 密 度 有 显 著 的 相 关 性[26]。花生种植期间，分别于播种(0d)、幼苗(15d)、初花(30d)、盛花(45d)、结荚(60d)期施用金龟子绿僵菌，对根际绿僵菌数量监测结果表明，初花期施用绿僵菌能够最好地保持其种群数量，并且在施菌后30～45d绿僵菌数量显著上升，此期间正值花生根系快速发育时期;初花期施用还能导致蛴螬死亡，致死率最高可达72%，而蛴螬减退率与花生产量显著相关，因此 最 终 减 少 了 荚 果 受 损 率，提 高 了 花 生 产量[27]。
值得注意的是，用褐色绿僵菌处理大豆种子后播种，在植株茎中检测到绿僵菌，而其在茎中的内生增加了植株对大豆蚜 Aphisglycines 的敏感 性，植株上蚜虫种群数量有所增加[28]，此现象最终是否对植物健康产生显著的负面影响值得关注，也 提 示虫- 菌 - 植物之间可能存在微妙关系，需 要 深 入探讨。绿僵菌在根际 定 殖 过 程 中，还可通过影响根际微生物群落而对植物产生间接作用，这 种 作 用 主 要是通过拮抗、竞争或排斥植物病原体而促进植物健康生长。
室内试验显示，能够在玉米、棉花根际定殖的3株金龟子绿僵菌对几种重要植物根系病菌均有显著抑制作用。在对峙培 养 时，绿 僵 菌 与 病 原 菌 菌落之间形成明显的拮抗隔离带，5d时对棉花枯萎病菌Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum、小麦纹枯病菌 Rhizoctoniacerealis 的 生 长 抑 制 率 分 别 为43.2%～49.5%、41.1%～45.6%，对玉米茎基腐病菌 Fusarium moniliforme 和 Pythium aphamide-imatum 的生长 抑 制 率 为 65.3% ～69.2%;对 油菜菌核病 菌Sclerotiniasclerotiorum 3d时 的抑 制 率为28.3%～34.2%，且在7d时对峙菌落间形成明显的抑菌圈，病原菌基本上不能形成菌核，菌丝变褐老化。
采用106 cfu/mL 金 龟子 绿 僵 菌 分 生 孢 子 悬浮液处理，5d时对棉花枯萎病菌、小麦纹枯病菌的菌丝生长抑制率可分别达到70%和65%;滤除细胞的绿僵菌发酵液处理也能够抑制这2种病原菌的菌丝生长，抑制率分别为57.0%～59.9%和48.5%～58.6%，并抑制分生孢子或菌 核 的 形 成[29]。在与菜豆根腐病菌Fusariumsolanif.sp.phaseoli的对峙培养试验中，罗氏绿僵菌能够显著抑制病原菌生长，相对抑制率达到60%;同时罗氏绿僵菌的无细胞培养滤液对菜豆根腐病菌孢子萌发抑制率达到83%，且滤液中的抑制物具有热稳定性;当 接 种 菜 豆 根 腐病菌时，有绿僵菌定殖的菜豆植株 比 对 照 植 株 更 健壮，病情指数更低[30]。
田间施用绿僵菌会显著影响土著微生物种群的消长和群落结构变化。花生播种时施用金龟子绿僵菌，并对整个生长季的微生物种群变化进行监测，结果表明金龟子绿僵菌对根际微生物的影响大于对根外围微生物的影响，其中对放线菌的影响最大，真菌次之，对细菌影响最小。由于拮抗抑制作用，根际放线菌种群消长周期出现与对照完全相反的情形，且45d时回落至低点后不再回升;对真菌影响也较大，初期花生根际真菌种群的下降速度减缓，与对照相比，到达谷底的时间推迟了15d，但回升速度加快，到达峰值时间提前了15d，但峰值降低了1/3;在施菌后15～30d的幼苗至初花期土壤微生物群落结构变化最为显著，在盛花期后，3类微生物群落结构逐渐恢复趋近原来状态[31]。进一步探讨土著微生物种群变化与绿僵菌种群及植株发育相关性可能会获知更多重要信息，包括绿僵菌影响土著微生物的主要物种及其种群变化，影响根际土壤元素、酶等组分变化及其对植株摄取氮、钾等营养物调节发育作用等。
3 绿僵菌植物内生性及定殖作用
植物内生真菌(endophyticfungi)是指整个生活史或部分时段在植物健康组织内生存，并 不 会 引 起宿主明显病症的一类真菌 (https：∥encyclopedia.thefreedictionary.com/endophytic)。绿僵菌在田间土壤中并非随机分布，而是趋向于在植物根际宿存、增殖，说明其具有与植物共生的潜力。在 确 定 绿 僵菌根际定殖、促 进 植 物 发 育 功 能 后 将 近 十 年，Elena等[32]于2011年验证了绿僵菌的内生性。
研究者将金龟子绿僵菌3个菌株的分生孢子分别接种到番茄幼苗基部附近，处理21d 后从植株根和芽都能分离到这3个菌株，叶片中也分离到1个菌株，证明了绿僵菌的内生性，并说明其能够在植物内部移动。此后，陆续有绿僵菌属物种在不同农作物中定殖和促进增 长 的 报 道，包 括 菜 豆[33]、大 豆[34]、玉 米[35]、小麦[36]、木薯[37]、蚕豆[38]、马铃薯[39]、谷物黑麦和奥地利冬豌豆[40]等。这些报 道 主 要 是 通 过 根 表 接 种 或基质接种处理后，采用组织分离培养法分离菌落并鉴定，或通过真菌特异性染色(棉蓝染色)根 组 织 切片的方法来鉴 定。Cai等 采用eGFP 标 记的 绿 僵 菌菌株处理玉米根部基质，通过激光共聚焦显微镜观察，从处理后14d的根中捕捉到荧光菌丝的清晰图像，可见菌 丝 不 仅 在 根 表 增 殖 缠 结，还 进 入 了 根 组织，沿细胞 外 的 间 隙 纵 向 延 伸，甚至可增殖成菌丝团，直接可视化证明了绿僵菌的植物内生性[41]。
与对昆虫致病 能 力 类 似，绿僵菌在植物组织中的定殖能力因其种类和株系、寄主物种和环境条件(如紫外线辐射、温度、湿度)而异[42]。将10个具有一定昆虫致病力的分属于9个种的绿僵菌菌株接种于不同供试植物，20d内所有菌株均能在2种单子叶植物玉米和大麦根中内生定殖，尽管菌株的定殖能力不同，但其定殖能力与它们对昆虫的寄生能力无明显关联;在4种双子叶植物中，只在青椒中发现绿僵菌成功定殖，而在菜豆、豌豆和番茄中未检测到绿僵菌内生定殖，说明绿僵菌对寄主植物存在偏好性，更倾向于单子叶植物宿主[16]。
绿僵菌与许多 内 生 真 菌 一 样，在寄主植物组织中表现出根部优先定位。在加拿大3个野外地点随机采集禾本科和非禾本科植物，从97株不同植物的根、下胚轴、茎和叶中分 离 到 了 绿 僵 菌、球 孢 白 僵 菌Beauveriabassiana 及 食 线 虫 的 厚 垣 普 可 尼 亚 菌Pochoniachlamydosporium，其中绿僵 菌 中95%为罗氏绿僵 菌，几 乎 都 定 殖 于 植 物 的 根 部，只 有 不 到1%定殖 于 下 胚 轴 内，在 茎 和 叶 中 均 未 发 现 绿 僵菌[43]。另外，对绿僵菌在大豆和玉米上的定殖模式进行分析后发现，作为内生真菌，绿僵菌优先定殖于下胚 轴(hypocotyl)，而在根表和根际定 殖，也 最 常见于下胚 轴 附 近 的 区 域[44]。这些结 果 与 绿 僵 菌 会优先感染近地下植物组织(即根系)区域的昆虫是一致的，反映出绿僵菌在土壤中能够“因地制 宜”地 转换植物内生或昆虫寄生的生活方式。尽管自然条件下绿僵菌都限于在宿主植物根系 中，但 通 过 某 些 接种方法，如叶面喷洒、茎注 射 和 种 子 浸 泡，也 能 观 察到其在植物地上组织中定殖[45-47]。
4 绿僵菌与植物互作及共生机理
绿僵菌在植物根际和根内定殖以及与植物的互作机理研究虽取得一定 进 展，但 仍 非 常 有 限。目 前的研究表明，绿僵菌可在植物组织 中 定 殖 并 与 宿 主持续共生，但并未发现其对植物具 有 类 似 昆 虫 致 病性那样的具体特征或机 制。然 而，其 定 殖 和 共 生 过程可能涉及大量基因和小分子，这 些 基 因 和 小 分 子有助于其在根际定殖、根上黏附、与宿主植物之间的交流及调节宿主的防御反应等[46]。
绿僵菌的根际生存能力除了取决于绿僵菌物种或菌株自身特性外，植物根分泌物 是 影 响 其 根 际 生存的重要因 子。在 豇 豆 根 分 泌 物 中，8个 具 有 昆 虫广谱致病性的金龟子绿僵菌菌株萌发率表现出极显著差异，并与 根 分 泌 物 浓 度 相 关。3个 根 际 定 殖 能力较强 的 菌 株 在 1 mg/mL 浓 度 下 的 萌 发 率 达 到76.6%～93.9%，根际定殖能力弱的菌株萌发率只有6.5%;在0.01mg/mL的极低浓度下，根际定殖能 力 最 强 的 菌 株 2575# 仍 能 保 持 88.6% 的 萌 发率[48]。
进一步通过微阵列基因表达分析，发现菌株2575# 在 12h 内有29个基因上调表 达，21个 基 因下调表达。上调的基因涉 及 碳 水 化 合 物 代 谢、脂 质代谢、辅助因子和维生素、能量代谢、蛋白质水解、细胞外基质/细胞 壁 蛋 白、转 运 蛋 白、DNA 合 成、性周期和应激反应。然而，上调基因中有41.3%是假设基因或孤立基因，说明许多尚未鉴 定 的 基 因 参 与 了腐生相关的功能。值得关 注 的 是，在 已 知 蛋 白 的 编码基因中，参 与 对 昆 虫 致 病 的 类 枯 草 菌 素(subtili-sin)蛋 白酶 Pr1A 基因、对植 物 表 面 附 着 起 重 要 作用的黏附素 MAD2基因也 表 现 出 对 根 分 泌 物 的 上调反应，说明绿僵菌具有受根分泌物诱导的根际定殖基因[49]。
关于绿僵菌从 根 际 向 根 组 织 中 转 移 定 殖，通 过带有 gfp 标记的罗氏绿僵菌得到了证明。将 gfp标记的罗氏绿僵菌孢子接种于土壤后，在 激 光 共 聚焦显微镜 下 观 察 到 孢 子 在 柳 枝 稷 Panicumvirga-tum 和菜豆根表附着、萌发和定殖;并且在孢子萌发前1～2d就出现植物根毛细胞增殖;无细胞的绿僵菌滤液并不能刺激根毛的增殖;施菌后60d，可检测到带 gfp 标记的 菌 丝 体 在 菜 豆 根 皮 层 细 胞 内 和 细胞间隙聚集，对植物没有明显的损害[33]。绿僵菌对植物的附着和侵入是由根际生存到根内共生的联结过程。实际上，根际生存、根表定殖到根内定殖并非孤立事件，也没有明显界限，而是相互关联的过程。只是为了便于观察和研究描述而人为划分的阶段或状态。因 此，根 际 互 作 或 内 生 的 机 理可能是紧密相关的，存在共同的、连续相关的或远程调节的分子反应。其从腐生向植物内生，或 向 作 为昆虫病原的生活方式转换可能涉及很多基因，例 如参与降解 植 物 宿 主 细 胞 壁 或 昆 虫 角 质 层 成 分 的 基因。
已经发现绿僵菌有2种与其侵入昆虫和定殖植物相关的黏 附 素 蛋 白 MAD1和 MAD2。在 大豆 根分泌物中，金龟子绿僵菌的 mad2 表达明显增高，且与其在富营养的人工培养基上生长的表达相一致;而绿僵菌 在 昆 虫 表 皮 或 淋 巴 液 中 生 长 时 主 要 表 达mad1，间接证明了绿僵菌根际营养方式和与植物共生互作可能与 MAD2相关[50]。进一步研究证明，绿僵菌在昆虫或植物表皮附着时 MAD1或 MAD2分别上调表达，意味着绿僵菌进化出了适于昆虫寄主和与 植 物 宿 主 共 生 的 机 制[51-52]。 并 且 相 对 于MAD1，MAD2有更多的多态性变化，说明是它推动了绿僵菌的适应性进化，并参与了对植物的内共生定殖[53]。
至于绿僵菌如何通过共生界面交换获得植物碳源，研究人员发现了一个重要的寡糖转运子(Metar-hiziumraffinosetransporter，MRT)基 因，它 对 绿僵菌摄取棉子糖和 蔗 糖 起 关 键 作 用。敲 除 Mrt基因的罗氏绿僵菌菌株在根系分泌物中生长不良，在根际定殖能力大大降低。MRT是蔗糖和半乳糖 苷的转运子，干扰 MRT的表达 可 导 致 菌 株 在 蔗 糖 和半乳糖培养基上的生长大大减少或完全不生长，但不影响其在完全由葡萄糖亚基组成的单糖或寡糖培养基上的生长;同时，Mrt基因只 在 半 乳 糖 苷 和蔗糖的条件下上调 表 达。进 一 步 通 过 Mrt启动子控制下表达绿色荧光蛋白基因，证 实 了 Mrt基 因在草根附近的胚芽中表达，但在根外围土壤中不 表达。这些试验证 明 了 绿 僵 菌 摄 取 特 定 的 寡 糖 碳 源对于 真 菌 - 植 物 共 生 关 系 的 建 立 至 关 重 要，而MRT转运是一条植物源碳水化合物向真菌转移 的潜在途径[61]。
5 讨论与展望
虽然微生物与植物互作和共生现象很常见，并已有较多的研究报道，但相关机理 至 今 仍 未 完 全 清楚。对绿僵菌与植物互作及共生关系的认知更为有限，还需要更多的研究。对 其 生 态 作 用 和 机 理 的 推测，一方面可从其他微生物如根瘤菌、丛枝菌根真菌与植物的共生关系中得到一些提示;另一方面，对绿僵菌的昆虫致病机理已有较深入 了 解，而 其 对 昆 虫的致病性是由植物内生性进化出的一种适应特征，那么或许可以结合其作为昆虫病 原 的 致 病 机 理，追溯其中保留的植物内生性的痕迹来做出某些判断。
可能推及的共同认识是，经过长期共同进化，微生物(如根瘤菌、丛枝菌根真菌等)与植物能够 在 植 物 根际或根表产生可相互识别的分子 模 式，彼 此 也 具 备相应的受体，植物受体识别微生物 分 子 模 式 后 激 活细胞膜蛋白，并 使 Ca2+ 或其他 离 子 通 道 开 闭 变 化，向胞内传递信号，触发胞内各种分子响应，包括转录重编程、防御反应基因的上调或下调表达，营养代谢路径的调控等，使宿主出现兼容和利于共生的状态。由于进化，绿僵菌与植物相互识别的分子模式可能有多种类型，例如不同 的 寡 糖、不 同 的 肽 段 等，各 物种的分子模式存在相 对 特 异 性。
另 外，绿 僵 菌 对 昆虫的致病性是其最利于增殖繁衍的成功进化，而 与植物的共生是兼性的，只是其多重生活方式之一，这种兼性共生可能是保持了祖先的植物共生能力，也可能是界间“跳跃”从昆虫返回植物[15-16]，加上有其他微生物和/或真菌的竞争，这种兼性共生在植物中生存量通常较少或者有短暂性[62]。至今尚 未 发 现像根瘤或菌根那样的共生表型，也还未确定绿僵菌与植物共生的标志物质或分子，因此目前还主要从现象与功能的层面来分析阐释。无论如何，绿僵 菌 的 植 物 根 际 定 殖 能 力 和 与 植物的内共生关系已经明确，并已证实这种关系是互惠的。
对于植物，绿僵菌具有促进植物生长发育、增强植株系 统 抗 性、拮 抗 植 物 病 原 等 益 处;对 于 绿 僵菌，有利于在无昆虫寄主阶段保持种群生存延续，甚至在极端不利环境下保存种质。这种由进化形成的独特多功能生态位蕴藏着重要的植物保护潜力。不仅可以利 用 绿 僵 菌 对 昆 虫 的 致 病 性 作 为 有 效 杀 虫剂，利用其腐生性进行大规模的人工培养和发酵生产，还可以挖掘和利用其在植物根际定殖的能力和与植物共生的关系，维护田间长期的有效控害种群，建立有利 于 自 然 调 控、促进植物健康的生态体系。具体地，在绿僵菌的应用策略上，把它纳入农业系统中的一员，在应用实践中，通过维护环境因子最大限度地保护其种 群 活 力，发挥其寄生害虫、根 际/根 内定殖促进植物生长、调节生态的潜力，实现综合植物保护作用。
为此，可在选择和构建生防菌株时，除了注重对害虫的致病力，还应考察其对环境的生存适应能力;除了在虫害发生时释放大量菌剂，还可在种植早期低剂量引入，并通过优选助剂和农事操作，保护和促进绿僵菌种群在根际定殖，发挥其促进根系发育、屏蔽根系害虫的作用，或许在拮抗某些植物病原上也有潜力;进一步研究绿僵菌的植物内共生作用，明确其诱导植物抗性机理，还可能通过促进与植物内共生，构建对病虫害抗性的植物品系或栽培方法。未来在揭示植物-绿僵菌-昆虫之间互作关系机制的基础上，将可能实现绿僵菌 生 防 菌 剂 的 多 方位的综合利用。
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作者：农向群* ， 王广君* ， 蔡 霓， 刘 蓉， 张泽华
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