摘要：植物生长与生产力持续受到生物胁迫（biotic stress）和非生物胁迫（abiotic stress）的威胁。盐胁迫（salinity stress）和昆虫植食（insect herbivory）是造成全球作物产量损失的主要因素。内生真菌（endophytic fungi）无症状地生活在植物组织内部，被认为能够增强植物对生物和非生物胁迫的抗性。本综述总结了近期关于内生真菌在提高植物耐盐性和抗虫性方面重要性的研究。本综述涵盖了内生真菌介导的胁迫缓解的关键机制，包括离子稳态（ion homeostasis）的调控、抗氧化防御系统（antioxidant defense systems）的增强，以及盐胁迫条件下生理和代谢平衡的维持。同时，本综述还批判性地研究了内生真菌的杀虫功能（entomopathogenic functions），包括杀虫化合物的产生、促进昆虫角质层（cuticle）穿透的水解酶（hydrolytic enzymes）的释放，以及对昆虫生理和免疫功能的干扰。总体而言，研究结果表明内生真菌对于增强植物抵抗生物和非生物胁迫至关重要。其在胁迫缓解和害虫抑制方面的双重功能凸显了其在发展可持续、韧性作物生产系统中的价值。将内生真菌整合到作物管理实践中，为提高日益严峻环境挑战下的生产力和稳定性提供了一种有前景的策略。未来研究应优先确定内生真菌定殖提高植物环境胁迫抗性的分子机制。
引言
在全球气候变化和全球变暖背景下，植物在其自然环境中正日益遭受多种生物和非生物胁迫的影响。影响植物适应度和作物产量的关键非生物胁迫包括盐胁迫、干旱、高温、冻害、臭氧和光照强度。植物面临的生物胁迫则包括微生物和线虫的病原性攻击，以及植食性昆虫和动物的侵害。植物已进化出精密的机制来应对这些胁迫。然而，在自然生境中，植物常常同时或顺序地遭遇多种胁迫组合。非生物因素能强烈影响生物相互作用，例如较高温度与病原攻击增加相关。此外，非生物胁迫会削弱植物免疫系统，增加植物对病原体的易感性。进而，可持续的生物策略正日益受到重视以提高植物韧性。在此背景下，内生菌（endophytes）作为增强植物对非生物和生物胁迫耐受性的关键贡献者而涌现。内生菌是居住在宿主植物内部且不表现明显病理症状的微生物（细菌或真菌）。内生真菌与植物形成共生关系（symbiotic relationship），在胁迫环境条件下增强植物健康和生长。宿主植物为内生微生物在其组织内的生存提供生态位；反之，内生真菌帮助植物在恶劣环境条件下茁壮成长。内生真菌作为这一探索中的宝贵盟友正日益受到关注，它们分布于多种植物物种和生境中，形成互惠关系。真菌内生菌属于多系群（polyphyletic），分属不同真菌类群，广泛分布于多种宿主植物和多样环境条件下。
内生真菌在植物胁迫耐受性中的作用
内生真菌对植物胁迫耐受性至关重要，这是由于宿主植物缺乏进化完善的胁迫缓解基因组机制。内生真菌与植物建立 mutualistic associations，增强其对环境胁迫的耐受性。研究表明，内生真菌影响局部和系统性防御反应，并与胁迫条件下抗氧化活性和氧化还原相关过程的改变相关。除毒素介导的昆虫抑制外，内生真菌还可通过竞争排除机制（competitive exclusion）保护宿主植物——通过定殖植物内部组织并占据生态位，限制病原定殖和昆虫相关微生物相互作用所需的空间和营养。这种生态竞争补充了诱导抗性和代谢物介导的防御机制。此外，内生真菌改善养分吸收并调节植物激素（phytohormone）水平，支持更好的生长和胁迫适应。宿主植物与内生真菌互惠互作的益处包括植物激素如赤霉素（gibberellins）和吲哚乙酸（indoleacetic acid, IAA）的产生，从而增加宿主适应度、生产力和生物活性次生代谢物（secondary metabolites）的积累，帮助植物应对胁迫。与无菌宿主相比，定殖于真菌内生菌的植物表现出对多种胁迫的增强耐受性。
若干研究表明，内生真菌可通过生理和生化调整促进植物胁迫耐受性，包括渗透调节物质（osmolyte）积累、抗氧化反应、养分吸收和植物激素调节。内生真菌通过调节多种植物激素影响植物生长和胁迫反应，可产生或调节乙烯（ethylene）、赤霉素、生长素（auxins）、细胞分裂素（cytokinins）和脱落酸（abscisic acid, ABA）等激素。通过这些激素互作，内生真菌促进植物发育、防御和对多种胁迫的耐受性。真菌的生境特异性适应（habitat-specific adaptation）是宿主植物胁迫耐受性的机制之一。此外，内生真菌还发挥生物肥料（biofertilizers）和生物防治剂（biocontrol agents）的功能。内生真菌与植物的共生关系提供生态效益，如改善土壤健康和减少化学投入需求。
内生真菌在盐胁迫耐受性中的作用
内生真菌在提高植物盐胁迫耐受性方面的作用已在多种作物中得到充分记录。从沙漠生境藜麦（Chenopodium quinoa）中分离的内生真菌Talaromyces minioluteus和Penicillium murcianum通过激活酶促和非酶促抗氧化系统并维持与非盐胁迫植物相似的光合速率来诱导盐胁迫耐受性。从耐盐水稻Pokkali中分离的Fusarium sp.能够在盐敏感品种IR-64中诱导盐胁迫耐受性，改善植物适应度和叶绿素含量，并降低定殖植物的Na
+含量。Penicillium sp.和Ampelomyces sp.等能够从逆境生境植物中分离并赋予非宿主番茄植物盐胁迫耐受性，提高田间条件下的品质、适应度、生长和产量。耐盐Aspergillus ochraceus通过增加大麦叶片色素含量、增强抗氧化活性、增加渗透调节物质产生、降低脂质过氧化和H
2O
2浓度来赋予盐胁迫耐受性。与Stemphylium lycopersicum的内生共生通过增加抗氧化防御、IAA水平、次生代谢物和营养平衡来缓解盐胁迫的有害影响，同时减少氧化损伤和有毒离子积累。
内生真菌通过多种机制增强植物耐盐性。它们通过上调液泡Na
+/H
+逆向转运蛋白（antiporter）如NHX1的表达，将Na
+区室化于液泡中，从而减少细胞质毒性并支持渗透调节。内生真菌还促进K
+吸收和积累，并影响Cl
-和SO
42-等无机离子水平，从而在碱性胁迫环境下促进离子平衡。以根内生菌Piriformospora indica为例，其通过上调与胁迫相关的基因如OsSOS1（Oryza sativa salt overly sensitive 1）和OsSIP（salinity-induced protein）的表达，以及自身的PiHOG1（high osmolarity glycerol 1，一种MAP激酶基因）来增强植物耐盐性，支持离子稳态、渗透保护和胁迫信号传导。PiHOG1在真菌定殖和宿主保护中起核心作用，其敲低会损害盐胁迫下的离子平衡、抗氧化激活和植物生长。P. indica还通过增加生物量、根系发育和叶绿素含量来增强拟南芥在盐胁迫下的生长，同时维持有利的Na
+/K
+比；定殖上调关键离子转运蛋白包括高亲和性钾转运蛋白1（HKT1）、KAT1和KAT2的表达，从而促进离子稳态。在番茄中，P. indica增强养分吸收（N、P、Ca和K），减少Na
+积累，并通过调控参与离子稳态的基因（NHXs、SOS1和CNGC15）的转录水平来增加K
+/Na
+比；它还影响水通道蛋白（aquaporin）基因表达，在盐胁迫抑制PIP1;2、TIP1;1和TIP2;2并诱导PIP2;4的情况下，P. indica接种上调PIP1;2和PIP2;4，从而恢复水分运输能力并维持胁迫和控制条件下的植物水分状况。
种子内生菌Epichloë gansuensis通过重编程根系基因表达和代谢来增强醉马草（Achnatherum inebrians）的耐盐性。转录组学和代谢组学分析揭示了其对氨基酸、碳水化合物、脂质和次生代谢的调控，以及对糖酵解、胞吐和钾离子转运等关键过程的调节。Falciphora oryzae接种提高了辣椒的耐盐性，导致更好的生长和光合性能，并增加IAA和ABA水平；该菌上调参与Na
+稳态的基因（NHX3、NHX8、NHX6、SOS1和HKT2-1）和K
+转运蛋白基因HAK1，从而在盐胁迫下维持Na
+/K
+平衡；它还通过上调过氧化氢酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽相关基因来增强抗氧化防御，导致抗氧化活性增加和ROS及脂质过氧化降低。
内生真菌在昆虫耐受性中的作用
内生真菌杀虫真菌（endophytic entomopathogenic fungi, EEPFs）是一个极其多样的类群，包含分布于90个属的近750个物种，它们寄生昆虫宿主以满足营养需求。EEPFs如Metarhizium anisopliae和Beauveria bassiana已被有效地用于多种作物害虫的管理。EEPFs通过改变次生代谢物、酚类和挥发性有机化合物（volatile organic compounds）来促进植物对昆虫害虫的防御，这些变化反过来抑制植食或减少昆虫适应度。一些真菌还增加养分吸收和植物生理，提高对昆虫损伤的耐受性，同时调节植物代谢和防御信号。最近的研究表明，定殖于内生菌B. bassiana的宿主植物适应度增强，导致柑橘木虱（Diaphorina citri）的生长和繁殖能力下降。在榆树（Ulmus pumila）中，内生子囊菌YCB36通过增加黄酮和酚类积累以及改善叶片生理反应来增强对植食诱导的生物胁迫的抗性。
EEPFs可通过直接接触感染昆虫，较需经口摄入才能启动感染的病原病毒或细菌具有优势。然而，许多EEPFs无法与植物建立共生关系。内生真菌产生杀虫菌毒素（insecticidal mycotoxins）或通过穿透昆虫角质层外骨骼来感染昆虫是其消灭昆虫宿主的方式。昆虫角质层由不同脂质和蜡质组成，含有多种饱和和不饱和烃。由饱和烃组成的角质层更易受到真菌感染。孢子表现出广泛的物理化学特性，有利于接触时附着于昆虫角质层。真菌菌丝穿透原角质层（procuticular layer）是附着胞（appressoria）施加的机械压力和膨压共同作用的结果，随后由水解酶降解昆虫角质层。成功建立于昆虫血腔（hemocoel）后，杀虫病原菌通过菌体增殖或产生有毒次生代谢物来杀死昆虫宿主。真菌的丝状菌丝在昆虫血腔内转变为酵母状菌丝。血淋巴入侵触发宿主免疫系统引发多种免疫反应，包括先天免疫系统。
杀虫真菌产生的毒素
所有真菌都产生生物活性的低分子量次生代谢物以响应环境信号。这些次生代谢物由真菌或宿主植物分泌，在真菌、植物和昆虫的三营养级相互作用中发挥关键作用。杀虫病原真菌分泌多种已知对植食性昆虫害虫具有细胞毒性和杀虫效果的次生代谢物。
杀虫毒素（entomotoxins）根据化学结构分为六类：肽类（peptides）、聚酮类（polyketides）、环状缩肽类（cyclic depsipeptides）、肽杂合物（peptide hybrids）、氨基酸衍生物（amino acid derivatives）和萜类（terpenoids）。类成虫毒素（Destruxins）是由M. anisopliae产生的环状六缩肽，其杀虫毒性已得到充分证实。处理烟草天蛾（Manduca sexta）的类成虫毒素通过打开Ca
2+通道和改变抑制性神经元的神经递质释放来引起肌肉组织的立即强直性麻痹。类成虫毒素还影响Ca
2+离子跨脂质体膜的动员，并抑制昆虫刷状缘中肠膜的液泡ATP酶活性。白僵菌素（Beauvericin）是一种最初从B. bassiana分离的环六缩肽，能够与Ca
2+、Ba
2+、Na
+和K
+等单价和二价离子形成可逆复合物，破坏细胞膜相关特性导致离子失衡。基生菌素（Bassianolides）是结构类似于白僵菌素的环六缩肽，其对多种害虫的杀虫特性已得到充分记录。该离子载体化合物通过抑制乙酰胆碱介导的肌肉收缩导致昆虫逐渐麻痹死亡。核糖体抑制肽（Efrapeptins）是从Tolypocladium spp.最初报道的肽毒素，通过抑制V型ATP酶来抑制植食性昆虫害虫。环孢菌素（Cyclosporins）是具有治疗应用的免疫抑制化合物，也是作用于昆虫免疫系统的杀虫剂。此外，环孢菌素抑制昆虫的抗微生物肽和溶菌酶，从而负面影响其生存。
杀虫真菌的杀虫机制
EEPFs通过减少植食者发育、食物消耗、产卵和幼虫存活来帮助植物防御害虫。其定殖通过改变植物的理化特性，如次生代谢物和挥发物排放谱的产生，来改善昆虫抗性。此外，EEPF通过直接产生纤维素酶（cellulases）、漆酶（laccases）、淀粉酶（amylases）和几丁质酶（chitinases）等水解酶来促进植物防御。研究表明，M. anisopliae定殖的百喜草（Cynodon dactylon）在化学组成和生理方面呈现显著变化，包括矿物质水平增加和叶绿素a及b含量增加。B. bassiana内生定殖于甜橙（Citrus sinensis）后，多个CsADF基因显著上调，这与幼苗生长改善相关。ADF（肌动蛋白解聚因子）是植物防御、生长和发育的重要调节因子。内生真菌还能产生生物活性代谢物如洛林生物碱（lolines）、佩拉明（peramine）、氨基吡咯烷（aminopyrrolizidine）和吡咯并吡嗪（pyrrolopyrazine）来加强植物防御，帮助控制阿根廷茎象甲和禾谷类蚜虫等害虫。拟茎点霉（Phialocephala scopiformis）是一种产生粗皱毒素（rugulosin）的叶部内生菌，显著减少了东部云杉卷叶蛾（Choristoneura fumiferana）的生长和发育。Epichloë festucae是一种著名的内生真菌，其产生生物活性代谢物保护宿主植物免受多种胁迫。通过过表达转录因子基因vibA，可增强其生物防治能力，导致强抗菌物质ε-聚赖氨酸（ε-poly-L-lysine, ε-PL）的分泌。
内生真菌在介导盐胁迫耐受性和昆虫抗性中的整合作用
内生真菌通过协调的生理和生化机制在同时增强非生物和生物胁迫耐受性方面发挥整合作用。植物对非生物和生物胁迫的反应由涉及ABA、水杨酸（salicylic acid, SA）、茉莉酸（jasmonic acid, JA）和乙烯的互联激素信号网络调节。植物可以通过激素串扰（cross-talk）整合来自盐胁迫、干旱或植食等胁迫的信号，微调防御和适应系统。例如，在非生物胁迫下，ABA和JA之间的协同作用可能增强对昆虫植食者的抗性。主要的不依赖ABA的方法包括植物激素合成、离子稳态调节、抗氧化激活和根系系统改变。通过这种机制，内生菌可以调节胁迫诱导的ABA信号传导而非过度提高它，从而保存激素平衡。通过防止JA和SA途径的严重拮抗效应，这种ABA反应的精细调节使植物能够在保持胁迫适应性的同时维持防御反应。内生真菌还通过控制代谢途径和促进次生代谢物合成来进一步增强这种整合，提高胁迫耐受性。目前研究支持内生真菌协调激素信号、ROS平衡和代谢变化以帮助植物同时承受生物和非生物挑战的统一范式，尽管尚缺乏盐胁迫和植食同时存在的直接实验证据。
局限性及未来展望
尽管越来越多的证据表明内生真菌可以提高植物对盐和昆虫害虫的抗性，但仍存在若干限制。大量研究依赖于组学技术（如转录组学和代谢组学）的相关性数据，缺乏适当的功能验证，限制了对所提出机制的因果解释。许多结果来自简单的实验设置，如单一宿主-内生菌关联、受控盆栽实验或无菌条件，未能准确反映复杂的田间环境和植物-微生物-土壤相互作用。许多有据可查的机制，包括增强的抗氧化活性、离子稳态和降低的ROS，通常是从间接数据推断的，可能不具有普遍适用性。对少数模式内生菌（特别是P. indica和B. bassiana）的偏向可能无法代表实际内生菌群落的功能多样性。对复合胁迫条件（如同时盐胁迫和昆虫植食）的研究缺乏，进一步限制了我们对多营养级相互作用的理解。
未来研究应整合多组学与靶向功能验证和田间规模研究，跨越多样化的宿主-内生菌系统，以提高内生菌应用的稳健性和转化潜力。需要更好的跨学科合作和更广泛的真菌多样性探索，以开发更具韧性和可持续性的IPM策略。将内生菌发展为生物接种剂（bioinoculants）和生物肥料（biofertilizers）用于小农户生产系统应是未来目标。目前，正在鉴定EFs并努力提高EF种群作为生物通风（bioventing）工具，并应用其他EF作为生物曝气（biosparging）以提高害虫抗性。开发具有高接种剂活力和储存稳定性的制剂对于成功的田间应用至关重要。将内生真菌整合到作物管理实践中，为提高日益严峻环境挑战下的生产力和稳定性提供了有前景的策略。
