丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza, AM）真菌能与80%以上的陆生植物形成互惠共生体。作为重要的土壤微生物，与宿主植物共生，利用宿主植物光合碳完成自身的生活史，同时增强宿主植物矿质营养吸收，促进植物生长发育，提高植物逆境抵抗能力，这种互惠共生的营养关系对维护生态平衡和农业可持续发展同样具有重要意义。近年来，全球气候变化异常，恶劣环境时有发生，寒害严重影响了东北地区作物生长生产，是导致玉米减产的主要原因之一。本文以东北主要粮食作物—玉米为研究对象，基于室内盆栽实验，首先筛选了适宜低温环境玉米生长的丛枝菌根真菌菌种资源，然后从玉米幼苗抵御低温胁迫的形态生理发育、碳代谢、氮代谢及矿质营养吸收方面系统研究了AM真菌提高玉米抗寒性的生理机制。旨在了解菌根真菌参与宿主抗寒的潜在作用，为开发生物肥料，推动农业可持续发展提供参考。主要研究结果如下：以幼套球囊霉（Glomus etunicatum）、扭形球囊霉（G. tortuosum）、细凹无梗囊霉（Acaulospora scrobiculata）、根内球囊霉（G. intraradices）四种菌为供试菌株，接种于正常和低温胁迫下的玉米幼苗，进行盆栽试验，从菌根发育、植株生长、渗透剂抗氧化酶方面比较了四种菌的抗寒效果。结果表明低温胁迫显著影响了不同菌种对玉米幼苗根系的侵染，降低了株高和总干重，增加了地上部干重和根冠比，改变玉米幼苗脯氨酸和丙二醛含量，影响了抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）酶活性；接种菌根真菌改变了玉米幼苗的根冠比，增加了脯氨酸含量，降低了丙二醛含量，增强了SOD、CAT、POD活性，总的来说，接种菌根真菌增强了玉米幼苗的抗寒性，但不同菌种提高玉米抗寒性的能力存在差异，综合比较来看，接种G.tortuosum菌株的玉米更具有抗寒潜力。选用扭形球囊霉（Glomus tortuosum）菌株，通过室内盆栽试验，研究低温胁迫下菌根玉米的碳代谢。结果表明，低温胁迫显著降低菌根侵染率、降低玉米根长、根面积、根体积、地下部干重，降低了玉米叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、叶绿素a/b、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、最大光化学效率（Fv/Fm）和潜在光化学效率（Fv/Fo）；增强了玉米幼苗叶片蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶SPS活性、可溶性糖和还原糖含量；常温下，接种菌根真菌降低了玉米株高、叶长、叶宽和叶面积指数；低温下，菌根共生适当增加株高、叶长和叶宽，地上地下比。接种AM真菌显著增加玉米叶片Pn、Gs和Tr。同时接种真菌增加SPS活性，降低SS活性，增强了还原糖和蔗糖含量。说明菌根真菌有效缓解了低温对光合特性的影响，增强了可溶性渗透物质，改变了玉米幼苗碳代谢酶活性，增加了非结构性碳的积累，通过改善玉米碳代谢能力，适应和增强玉米对低温的抵抗能力。低温胁迫降低了总氮、硝态氮、铵态氮和蛋白含量、氨基酸含量，但是增强了氮代谢酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶酶活性。接种菌根真菌后，增加了总氮、硝态氮、可溶性蛋白含量和氨基酸含量，常温下接种真菌增加叶片铵态氮含量，低温降低铵态氮浓度。接种菌根真菌同样增强了氮代谢酶活性，如硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶，影响了氮代谢过程，进而影响玉米抗寒性。同时，菌根玉米碳氮代谢关系对比发现，低温胁迫下，菌根真菌降低了胁迫物质生成造成的碳过度损耗，调节玉米碳氮代谢协调平衡关系可能是菌根真菌促进玉米幼苗抗寒性增加有效机制之一。菌根真菌同样影响了低温胁迫下玉米矿质营养吸收。低温胁迫降低了地上和地下部P含量；也降低了地上部K、Ca、Mg、S、Mn、Cu、和Zn含量；同时降低玉米地上部对Na、Mn、Fe、Cu、Zn的吸收和根部对Cu和Zn的吸收。低温下接种AM真菌增加地上部K含量，及地上部对Cu和Zn的吸收；增加玉米根部P和Zn含量，降低根部Al含量。常温下，真菌接种影响根部对Na、Fe、Cu和Zn的吸收，而温度和接种的交互作用显著影响根部Al的含量和吸收。综上表明，低温胁迫下菌根仍然对玉米幼苗矿质营养吸收具有重要贡献，因此从营养供应意义上，菌根真菌可以提高宿主玉米的矿质营养吸收，进而增强光合特性，有利于作物生长和抵抗逆境。