叢枝菌根真菌（AMF）對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片富硒能力及光合特性的影響

劉麗麗，劉仁道，黃仁華

（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽(yáng)621010；2.西南科技大學(xué)核廢物與環(huán)境安全國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，四川綿陽(yáng)621000）

硒是重要的生命微量元素之一，與人畜的健康息息相關(guān)，缺硒會(huì)嚴(yán)重威脅人類健康和畜牧業(yè)發(fā)展。人畜硒攝入水平取決于食物的硒含量，而植物是自然界無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒的關(guān)鍵載體，又是人畜獲得硒營(yíng)養(yǎng)的最主要的直接硒源，近年來(lái)，各種富硒果蔬的研究也越來(lái)越多[1-2]。

叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhiza fungi，AMF）是一種最常見(jiàn)的內(nèi)生菌根，它可以通過(guò)不同方式或途徑影響植物的許多代謝過(guò)程[3]，大量實(shí)驗(yàn)證明，一定條件下接種AMF，能夠增強(qiáng)葉片光合作用[4-7]，增加植物的碳素營(yíng)養(yǎng)[8]，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[9]。徐敏等[10]在溫室盆栽條件下研究AMF對(duì)姜生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，接種AMF能顯著提高葉片中葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率和姜產(chǎn)量。同一植物對(duì)不同真菌的菌根依賴性可能存在很大的差異[11]，故而通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)篩選既能促進(jìn)獼猴桃硒吸收又能增進(jìn)光合作用、促進(jìn)植株生長(zhǎng)和對(duì)其親和性高的菌種對(duì)獼猴桃生產(chǎn)具有重要實(shí)際應(yīng)用意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試植物為紅陽(yáng)獼猴桃（Actinidia chinensis‘hongyang’） 由四川蒼溪縣獼猴桃研究所提供；供試土壤 取自西南科技大學(xué)菜園黃壤土，去除草根，摻入干凈的河砂，按體積7∶1比例混合，其pH為5.81，全氮1.84g/kg，有效磷10.62mg/kg，有效鉀25.65mg/kg，土壤的田間持水量25.4%，有機(jī)質(zhì)含量8.4g/kg，實(shí)驗(yàn)用土預(yù)先用高壓滅菌爐滅菌24h，在黑暗中保存1周后裝盆，每盆裝土8.0kg，按每公斤土0.1g硫酸銨和0.05g磷酸二氫鉀施入底肥，加水至田間持水量；供試AMF 地球囊霉（G.geosporum，G.g）、摩西球囊霉（G.mosseae，G.m）、地表球囊霉（G.versiforme，G.v）、幼套球囊霉（G.etunicatum，G.e）和透光球囊霉（G.Diaphanum，G.d）含有宿主植物根段；相應(yīng)菌根真菌孢子及根外菌絲體的根際土壤 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所微生物室提供；接種劑 以河砂和土壤的混合物作為擴(kuò)繁基質(zhì)，以三葉草盆栽將原種擴(kuò)大繁殖獲得實(shí)驗(yàn)所需接種劑，孢子密度為40個(gè)/g；亞硒酸鈉（Na2SeO3） 上海化學(xué)試劑廠，AR純；硒標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液100μg/m L 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；硒標(biāo)準(zhǔn)液1.00μg/m L 由硒標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋而成；硝酸、雙氧水、氫氧化鈉、硫酸 北京新經(jīng)科試劑公司，分析純；丙酮、苯酚、乙醇 天津科密歐試劑有限公司，分析純；葡萄糖 上?；瘜W(xué)試劑四廠，分析純。

Mars-easyPREP型微波消解儀 美國(guó)CEM公司；DM I3000B型倒置熒光顯微鏡 德國(guó)萊卡公司；5430R臺(tái)式冷凍高速離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf；7500a型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國(guó)Agilent；U-3900H型紫外分光光度計(jì)日本HITACHT公司；Li-6400XT型光合作用測(cè)定儀 美國(guó)Li-COR公司；HHS-6型恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司；DZ-IBC型真空干燥箱 天津泰斯特儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2012年8月25日將事先準(zhǔn)備好的盆栽獼猴桃幼苗盆土挖開(kāi)至看到根系，將接種劑均勻撒入，每盆施入接種劑50g，然后用土覆蓋，對(duì)照加等量的已滅菌的接種劑。每個(gè)處理采用單株小區(qū)，重復(fù)9次，2012年9月25日采用土壤施硒法，給每盆獼猴桃施加100mg/L亞硒酸鈉500m L，前后施加兩次，中間相隔1月時(shí)間，植株采用常規(guī)管理[12]。

以上實(shí)驗(yàn)在西南科技大學(xué)西山校區(qū)玻璃溫室中進(jìn)行。

1.3 測(cè)定方法

當(dāng)獼猴桃植株新梢生長(zhǎng)達(dá)到50cm以上，于2013年4月12日采集功能葉片用液氮速凍帶回實(shí)驗(yàn)室，真空冷凍干燥后備用。利用ICP-MS測(cè)定葉片硒含量[13]，有機(jī)硒含量測(cè)定采用持續(xù)透析法[14]：有機(jī)硒相對(duì)含量（%）=有機(jī)硒含量/總硒含量×100。

根據(jù)鐵梅[13]的方法對(duì)葉片多糖進(jìn)行提取并利用硫酸-苯酚法測(cè)定含量。葉綠素a和葉綠素b提取及含量測(cè)定參照李得孝[15]的方法；光合速率及其相關(guān)參數(shù)采用LI-6400光合測(cè)定儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件Duncan新復(fù)極差過(guò)程進(jìn)行差異顯著性分析，Excel進(jìn)行其他數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌根侵染情況

由表1可以看出，5種AMF處理后紅陽(yáng)獼猴桃根系均可形成菌根結(jié)構(gòu)，但不同菌種處理在紅陽(yáng)獼猴桃根系上菌根形成效果存在一定的差異。其中，接種G.e處理的菌根侵染率最高，達(dá)到73.33%，其次為接種G.m和G.v處理，分別為57.22%和49.44%，接種G.g和G.d的處理菌根侵染率較低，分別為40.00%和38.89%。

圖1 叢枝菌根真菌在紅陽(yáng)獼猴桃根內(nèi)形成的的菌絲和泡囊Fig.1 The hyphae and vesicle formed in the rootof‘hongyang’kiwifruits by AMF

如圖1所示為叢枝菌根真菌侵染紅陽(yáng)獼猴桃根部的顯微觀察圖，左圖為G.d侵染紅陽(yáng)獼猴桃根部的菌絲顯微觀察圖，右圖為G.m侵染紅陽(yáng)獼猴桃根部的泡囊顯微觀察圖。

2.2 接種AMF對(duì)獼猴桃硒含量的影響

表1 AMF對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃植株菌根侵染率的影響Table1 Effectof AM fungion the‘hongyang’kiwifruits plant colonization percentage

從表2可以看出，接種不同的AMF處理對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片硒含量的影響不同，對(duì)總硒而言，接種G.m和G.v顯著提高紅陽(yáng)獼猴桃葉片硒的含量，其中G.m處理效果最顯著（p＜0.05），其含量相當(dāng)于對(duì)照的1.22倍，其次為G.v處理，G.m、G.v和G.e處理較對(duì)照分別提高了144.59、31.25、11.67μg/kg。對(duì)有機(jī)硒而言，接種G.g和G.d處理顯著提高了紅陽(yáng)獼猴桃葉片有機(jī)硒的含量（p＜0.05），與對(duì)照相比分別提高了79.62、31.5μg/kg，而G.m處理與對(duì)照無(wú)顯著差異；此外，有機(jī)硒相對(duì)含量表現(xiàn)為，接種G.d和G.g菌劑高于對(duì)照組，分別是對(duì)照的1.19和1.15倍。

表2 接種AMF對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片總硒和有機(jī)硒的影響Table2 The effectof AM fungion the contentof total Se and organic Se in‘hongyang’kiwifruits leaves

2.3 接種AMF對(duì)施硒條件下獼猴桃葉片多糖含量的影響

表3 接種AMF對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片多糖含量的影響Table3 The effectof AM fungion the contentof polysaccharide in‘hongyang’kiwifruits leaves

接種不同AMF對(duì)獼猴桃葉片多糖含量的影響見(jiàn)表3所示。從表3可以看出，接種AMF可以顯著提高紅陽(yáng)獼猴桃葉片的多糖含量（p＜0.05）。對(duì)水溶性多糖而言，G.v處理效果最好，較對(duì)照提高164.05mg/kg，其次為G.d、G.m和G.g處理，分別相當(dāng)于對(duì)照的1.17、1.18和1.14倍；對(duì)堿溶性多糖而言，G.v處理效果也是最好的，其含量相當(dāng)于對(duì)照的6.03倍，其次為G.g、G.d、G.m和G.e 4種處理，分別較對(duì)照提高了190.43、122.41、98.53、124.74mg/kg，但G.d、G.m和G.e三者處理之間無(wú)顯著差異；對(duì)多糖總量而言，G.v處理后較對(duì)照提高492.33mg/kg，其次為G.g、G.d、G.m和G.e等處理，與對(duì)照相比分別較提高了242.84、185.41、166.92、125.82mg/kg。

2.4 接種AMF對(duì)施硒情況下光合指標(biāo)的影響

接種AMF對(duì)獼猴桃葉片葉綠素含量的影響見(jiàn)表4所示，接種AMF可以顯著提高獼猴桃葉片的葉綠素含量（p＜0.05）。對(duì)葉綠素a含量的影響，其中以G.v處理最為顯著，是對(duì)照的2.22倍，其次為G.d、G.m和G.g處理，分別是對(duì)照的2.03、1.63、1.80倍，其中G.m和G.g之間無(wú)顯著差異，G.e處理對(duì)葉綠素a的提高較小，是對(duì)照的1.32倍；對(duì)葉綠素b的含量影響，G.v處理也是影響最為顯著的，是對(duì)照的2.58倍，其次為G.d、G.m和G.g處理，分別是對(duì)照的2.42倍、2.2倍和2.12倍，其中G.d和G.m之間無(wú)顯著差異，G.e處理對(duì)葉綠素b的提高最小，是對(duì)照的1.53倍；接種AMF對(duì)葉綠素總含量影響中，G.v處理也最為顯著，是對(duì)照的2.3倍，其次為G.d、G.m和G.g處理，分別是對(duì)照的2.12、1.76和1.88倍，其中G.m和G.g之間無(wú)顯著差異，G.e處理對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃總?cè)~綠素含量的提高最小，是對(duì)照的1.37倍。

表4 接種AMF對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片葉綠素含量的影響Table4 The effectof AM fungion the contentof chlorophyll in‘hongyang’kiwifruits leaves

表5 接種AMF對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片光合指標(biāo)的影響Table5 The effectof AM fungion the phptosynthetic indexes of‘hongyang’kiwifruits leaves

接種不同AMF對(duì)紅陽(yáng)獼猴桃葉片光合速率及相關(guān)指標(biāo)的影響如表5所示，從表5可以看出接種AMF的紅陽(yáng)獼猴桃葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率均顯著高于不接種對(duì)照處理（p＜0.05）。其中以G.v處理的紅陽(yáng)獼猴桃葉片與對(duì)照組差異最為顯著，其凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度及蒸騰速率分別為對(duì)照的1.87、5.10、1.75、3.53倍。其次，G.d處理的紅陽(yáng)獼猴桃葉片光合指標(biāo)也較高，與對(duì)照相比差異顯著，其凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度及蒸騰速率分別為對(duì)照的1.77、4.39、1.67、3.16倍。此外，G.m和G.g處理也能顯著提高紅陽(yáng)獼猴桃葉片的光合指標(biāo)，且兩者的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度之間無(wú)顯著差異。可見(jiàn)接種AMF能提高紅陽(yáng)獼猴桃葉片的光和指標(biāo)。

3 討論

AMF是一類廣泛分布于土壤中的微生物，它在土壤中的叢枝菌根真菌可與寄主植物根系形成的一種互惠互利共生體[16-17]，能幫助寄主植物從土壤中吸收更多的水分和礦質(zhì)元素，從而成為土壤與植物間物質(zhì)的運(yùn)輸載體，對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育顯得尤為重要。如今它作為一種新型的生物肥料[18]被廣泛運(yùn)用于各種農(nóng)林生產(chǎn)中。

土壤中的AMF與植物根系緊密結(jié)合，并依賴寄主植物的光合產(chǎn)物維持自身的生長(zhǎng)和繁殖，同時(shí)以不同的途徑影響植物的代謝過(guò)程[3]，增加植物對(duì)N、P和微量元素的吸收[19-23]，能夠顯著改善植物的營(yíng)養(yǎng)狀況、光合效率和光合產(chǎn)物的分配，調(diào)節(jié)滲透壓和激素平衡，引起植物代謝的酶學(xué)變化。叢偉研究?jī)煞NAMF在鹽脅迫時(shí)對(duì)植物的硒吸收的影響表明，不同菌對(duì)植物的促進(jìn)作用不同，G.e促進(jìn)植物對(duì)硒的吸收，而G.m抑制植物對(duì)硒的吸收[24]。而本實(shí)驗(yàn)中是G.m促進(jìn)植株對(duì)硒的吸收，且最顯著。

王維華等[25]研究AMF接種生姜的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)它能顯著增加生姜植株葉片中葉綠素含量，顯著提高單葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用效率，認(rèn)為可能是由于菌根的形成相對(duì)擴(kuò)大了根系在土壤中的吸收面，使植株能夠吸收更多的養(yǎng)分供地上生長(zhǎng)。范繼紅等[26]研究AMF對(duì)黃檗幼苗的影響，發(fā)現(xiàn)葉片的葉綠素含量、光合速率、可溶性糖含量及蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均明顯提高，尤以摩西球囊霉和透光球囊霉效果顯著。姜德峰等[27]在大田條件下研究玉米接種AMF效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，AMF顯著提高了葉片CO2的同化效率，特別是接種G.v的作用最為顯著，賀忠群等[28]采用盆栽實(shí)驗(yàn)研究了不同AMF對(duì)番茄酶活性及光合作用的影響，結(jié)果表明均不同程度提高了番茄光合效率，其中也是G.v效果最為顯著，本實(shí)驗(yàn)中也是G.v對(duì)植物的光合效率促進(jìn)最顯著，此外，接種其他AMF種也都顯著提高了紅陽(yáng)獼猴桃的光合性能，由此可推測(cè)，這5種AMF均能提高紅陽(yáng)獼猴桃的光合能力，但其最適AMF為G.v。

4 結(jié)論

4.1 通過(guò)接種AMF處理，可知部分AMF可以顯著增加獼猴桃葉片的Se含量（p＜0.05），其中總硒含量提高最顯著的為G.m，其次為G.v；有機(jī)硒提高最顯著的為G.g，其次為G.d，提高有機(jī)硒相對(duì)含量的為G.g和G.d。

4.2 接種AMF可以顯著提高獼猴桃葉片的多糖含量、葉綠素含量、光合速率及相關(guān)指標(biāo)（p＜0.05），其中效果最顯著的為G.v，其次為G.d、G.m和G.g。

4.3 綜上所述，既能提高有總硒，又能提高葉片葉綠素含量、多糖含量、光合速率及相關(guān)指標(biāo)的菌種為G.v。而既能提高有機(jī)硒，又能提高葉片葉綠素含量、多糖含量、光合速率及相關(guān)指標(biāo)的菌種為G.g和G.d。

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