泉州地區(qū)28種藥用植物根圍土壤中AM真菌的分布和侵染情況

王明元，姜攀，劉建福

（華僑大學(xué) 化工學(xué)院，福建 廈門(mén)361021）

叢枝菌根（AM）真菌是一類(lèi)與植物共生的微生物群體，能夠與大多數(shù)的陸生植物形成互惠共生體［1］.AM真菌在果蔬花、大田作物等植物中的研究已有幾十年的發(fā)展歷史，藥用植物領(lǐng)域的研究已成為當(dāng)前AM真菌的研究熱點(diǎn)之一［2-5］.Zubek等［6］研究了17科33屬36種藥用植物叢枝菌根真菌分布情況，發(fā)現(xiàn)其中34種藥用植物有菌根存在.黃文麗等［7］從四川6個(gè)產(chǎn)地的三角葉黃連中共分離出了6屬30種AM真菌.任嘉紅等［8］從10個(gè)不同產(chǎn)區(qū)的三七根圍中共分離出15種AM真菌.目前，藥用植物面臨著野生資源日趨枯竭，藥用成分不斷下降的嚴(yán)重問(wèn)題.為了獲得較高的藥用植物生物量和質(zhì)量較好的藥材，近年來(lái)研究重點(diǎn)是探索藥用植物根圍有益微生物，而藥用植物根圍AM真菌則是重點(diǎn)的研究對(duì)象［6，9］.福建泉州位于北緯24°22′～25°56′，東經(jīng)117°34′～119°05′，境內(nèi)分布清源山、云中山、戴云山，山巒起伏，地勢(shì)西北高東南低，植被茂密，年降雨量1 000～1 800 mm，造就了泉州豐富的藥用植物資源.本文研究泉州地區(qū)28種常見(jiàn)藥用植物，分析根圍AM真菌的侵染，探討AM真菌的資源多樣性.

1 材料與方法

1.1 材料

2011年10月，在福建泉州云中山采集到28種野生常見(jiàn)藥用植物根樣及其根圍土樣.28種野生常見(jiàn)藥用植物分別是五味子（Schisandrachinensis（Turcz.）Baill.）、福建青岡（Cyclobalanopsischungii（Metc.）Y.C.Hsu et H.W.Jen ex Q.F.Zheng）、金毛狗（Cibotiumbarometz（L.）J.Sm.）、對(duì)葉百部（StemonatuberosaLour.）、福建蓮座蕨（AngiopterisfokiensisHieron.）、土茯苓（SmilaxglabraRoxb.）、毛冬青（IlexpubescensHook.et Arn）、五加（AcanthopanaxgracilistylusW.W.Smith）、山姜（Alpiniajaponica（Thunb.）Miq.）、桫欏（Alsophilaspinulosa（Wall.ex Hook.）R.M.Tryon）、山菅蘭（Dianellaensifolia（L.）DC）、三葉崖爬藤（TetrastigmahemsleyanumDiels et Gilg）、三葉鬼針草（BidenspilosaL.）、三椏苦（Evodialepta（Spreng.）Merr.）、半邊旗（PterissemipinnataL.）、石

蟬草（PeperomiadindygulensisMiq.）、野枇杷（MachilusvelutinaChamp.ex Benth.）、毛果算盤(pán)子（GlochidioneriocarpumChamp.ex Benth.）、土牛膝（AchyranthesasperaL.）、牡荊（VitexnegundoL.var.cannabifolia（Sieb.et Zucc.）Hand.-Mazz.）、余甘子（PhyllanthusemblicaL.）、商陸（PhytolaccaacinosaRoxb.）、大青（ClerodendrumcyrtophyllumTurcz.）、野芝麻（LamiumbarbatumSieb.et Zucc.）、九節(jié)木（Psychotriarubra（Lour.）Poir.）、山麥冬（Liriopespicata（Thunb.）Lour.）、薜荔（FicuspumilaLinn.）、絡(luò)石（Trachelospermumjasminoides（Lindl.）Lem.）.每種植物隨機(jī)取6株根圍0～30 cm剖面土樣（含植物細(xì)小根系），每份土樣1～2 kg，裝袋編號(hào).收集的根樣切成1 cm根段，用于叢植菌根侵染率測(cè)定.土壤自然風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)和分離AM真菌孢子.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌根侵染 藥用植物菌根侵染率（η）依照文獻(xiàn)［10］方法測(cè)定.根據(jù)根系被AM真菌侵染的營(yíng)養(yǎng)根數(shù)目，將侵染強(qiáng)度分為5個(gè)等級(jí)：0～5%為1級(jí)；6%～25%為2級(jí)；26%～50%為3級(jí)；51%～75%為4級(jí)；76%～100%為5級(jí)［11］.

1.2.2 種屬的鑒定 采用濕篩傾析-蔗糖離心法［12］分離AM真菌孢子，通過(guò)體視鏡觀察并記錄孢子的顏色、大小、連孢菌絲的特征、孢子果形態(tài)等.挑取孢子加不同浮載劑（水、Melzer′s試劑、PVLG）進(jìn)行壓片，在生物顯微鏡下測(cè)量孢子的大小，觀察孢子的顏色、紋飾、類(lèi)型等特征并進(jìn)行拍照，并輔助使用Melzer′s試劑觀察孢子壁及內(nèi)含物的特異反應(yīng).根據(jù)AM真菌鑒定手冊(cè)［13］及國(guó)際AM真菌保藏中心（INVAM）的最新分類(lèi)描述，結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)表的新種、新記錄種進(jìn)行種屬的檢索、鑒定.

1.2.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 根據(jù)鮑士旦方法［14］測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、電導(dǎo)率.p H值測(cè)定時(shí)的水土比為5：1.

1.2.4 AM真菌多樣性計(jì)算及數(shù)據(jù)處理 參照張美慶等［15］方法計(jì)算AM真菌豐度（SR）、孢子密度密度（SD）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H值）和物質(zhì)均勻度（J值）.采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行ANOVA方差分析，利用Pearson法進(jìn)行因子間相關(guān)關(guān)系分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 藥用植物根圍土壤理化性質(zhì)

泉州地區(qū)28種藥用植物根圍土壤理化性質(zhì)，如表1所示.表1中：同一列數(shù)據(jù)中字母不同者表示在0.05水平上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.由表1可知：土壤有機(jī)質(zhì)（OM）的質(zhì)量濃度為17.47～209.52 g·kg-1，其中對(duì)葉百部根圍最高，達(dá)到209.52 g·kg-1；土壤p H 值為3.98～6.68；電導(dǎo)率為23～355μs·cm-1，其中薜荔根圍土壤EC值最大，為355μs·cm-1，顯著高于其他藥用植物；有效磷（AP）的質(zhì)量濃度為15.64～111.56 mg·（kg）-1，其中野枇杷根圍 AP最高，達(dá)到111.56 mg·kg-1；堿解氮（AN）質(zhì)量濃度為15.4～140.0 mg·（kg）-1，其中大青的最高，達(dá)到140.0 mg·kg-1；速效鉀（AK）為49.90～96.52 mg·（kg）-1，其中薜荔根圍土壤 AK質(zhì)量濃度最高，達(dá)到96.52 mg·kg-1.

表1 28種藥用植物根圍土壤理化性質(zhì)Tab.1 Characteristics of rhizospheric soil in 28 medicinal plants

續(xù)表Cotinue table

2.2 AM真菌資源

從泉州地區(qū)28種藥用植物根圍土壤中共分離、鑒定出AM真菌5屬56種，如表2所示.其中：球囊霉屬（Glomus）35種、無(wú)梗囊霉屬（Acaulospora）14種、盾巨孢囊霉屬（Scutellospora）5種、原囊霉屬（Archaeospora）1種、巨孢囊霉屬（Gigaspora）1種.球囊霉屬在28種藥用植物的根圍均有分布，為優(yōu)勢(shì)屬；黑球囊霉（Glomusmelanosporum）在28種藥用植物的根圍土壤中均有分布，為共有優(yōu)勢(shì)種.

表2 28種藥用植物根圍的AM真菌Tab.2 AM fungi in the rhizosphere of the 28 medicinal plants

28種藥用植物的菌根侵染率、侵染強(qiáng)度、孢子密度、種的豐度、Shannon-Weiner指數(shù)、均勻度，如表3所示.從表3可知：半邊旗、大青、山麥冬的菌根侵染率最高達(dá)到100%；土牛膝根系未檢測(cè)出AM真菌侵染；五味子、福建青岡、福建蓮座蕨、土茯苓、五加、山姜、山菅蘭、三葉崖爬藤、三葉鬼針草、半邊旗、石蟬草、野枇杷、余甘子、商陸、大青、九節(jié)木、山麥冬等17種藥用植物的侵染強(qiáng)度最高為5級(jí)，顯著高于葉百部、野芝麻、絡(luò)石；金毛狗根圍中的孢子的密度最高為20.8個(gè)·g-1，桫欏根圍中的最少，只有0.8個(gè)·g-1，二者差異顯著；但桫欏根圍AM真菌的均勻度最高達(dá)到0.95；絡(luò)石根圍AM真菌種的豐度和Shannon-Weiner指數(shù)均最高，分別達(dá)到14和2.09，福建蓮座蕨均最低，只有2和0.35，二者差異明顯.

2.3 AM真菌多樣性與土壤因子的相關(guān)關(guān)系

28種藥用植物根圍AM真菌多樣性與土壤因子相關(guān)性分析，如表4所示.從表4可看出：AM真菌孢子密度與土壤因子均無(wú)顯著相關(guān)，但與種的豐度極顯著相關(guān)，與均勻度負(fù)相關(guān)；Shannon-Weiner指數(shù)與電導(dǎo)率極顯著正相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)、有效磷顯著正相關(guān)；均勻度與電導(dǎo)率、有效磷極顯著正相關(guān)，與p H值顯著正相關(guān).

表3 28種藥用植物菌根侵染率、侵染強(qiáng)度和多樣性Tab.3 Mycorrhizal colonisation，infection intensity and diversity in 28 medicinal plants

表4 28種藥用植物菌根侵染率與土壤因子的相關(guān)關(guān)系Tab.4 Correlation between mycorrhizal colonization and rhizospheric soil factors of the 28 medicinal plants

3 討論

從泉州地區(qū)28種常見(jiàn)藥用植物根圍土壤中分離鑒定出56種AM真菌的屬和形態(tài)種的總數(shù)看，藥用植物的AM真菌多樣性不低于其他類(lèi)似結(jié)果［16］.由此可見(jiàn)，泉州地區(qū)藥用植物根圍AM真菌資源豐富.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：球囊霉屬AM真菌種類(lèi)最多，占62.5%，巨孢囊霉屬和原囊霉屬種類(lèi)最少.泉州位于福建東南沿海地區(qū)，土壤為赤紅壤，富含含游離鐵、鋁，良好的土壤環(huán)境和亞熱帶季風(fēng)氣候創(chuàng)造了球囊霉屬豐富的種類(lèi).研究表明：球囊霉屬在所有土壤類(lèi)型中分布最廣，數(shù)量最多，是廣幅生態(tài)型［17］.

泉州地區(qū)28種藥用植物中有27種能夠與AM真菌形成良好共生關(guān)系.土牛膝的侵染率為0，侵染強(qiáng)度最小.研究發(fā)現(xiàn)：AM真菌對(duì)莧科植物侵染少，即使有侵染，侵染程度比較輕，往往帶有不確定性［18］.研究中的材料土牛膝為莧科植物，因此，土牛膝根系未見(jiàn)侵染屬于正?，F(xiàn)象.泉州28種藥用植物根圍土壤AM真菌孢子密度、物種多樣性存在明顯差異，這是由于AM真菌與宿主植物間的相互選擇，以及AM真菌所處生態(tài)環(huán)境的共同作用的結(jié)果［19-20］.相關(guān)性分析結(jié)果表明，AM真菌孢子密度與土壤因子均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系.研究顯示：土壤p H值直接影響AM真菌的分布和產(chǎn)孢量［21-22］；自然界中AM真菌有對(duì)應(yīng)的適宜生存的p H值［23］；AM真菌孢子密度與土壤p H無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，可能是土壤樣品p H值剛好處在AM真菌的適宜范圍內(nèi).

有效磷與H值顯著正相關(guān)，與J值極顯著正相關(guān).土壤有效磷會(huì)直接影響AM真菌的發(fā)育與功能［24］.當(dāng)土壤磷濃度處于植物生長(zhǎng)的亞適中狀態(tài)時(shí)，有利于AM真菌的生長(zhǎng).在有效磷較高的情況下，常觀察到AM的形成和發(fā)育受到限制［25］.有機(jī)質(zhì)與H值顯著正相關(guān) .在一定范圍內(nèi)有機(jī)質(zhì)質(zhì)量濃度越高，AM真菌種和屬的種類(lèi)就越多，AM真菌菌絲的生長(zhǎng)加快［26］.土壤p H值與J值顯著正相關(guān) .泉州地區(qū)的土壤p H值偏酸性，AM真菌適宜于中性-微酸性土壤，p H值除了對(duì)孢子發(fā)芽和菌絲生長(zhǎng)有直接影響外，還可通過(guò)提高土壤中的一些物質(zhì)的可溶性，從而對(duì)菌根形成產(chǎn)生間接作用，土壤p H值過(guò)高或過(guò)低均不利于AM真菌侵染和菌根形成［27］.電導(dǎo)率與H值，J值極顯著正相關(guān)，與SD負(fù)相關(guān)，這可能是因?yàn)樵邴}脅迫條件下葉綠素質(zhì)量濃度的降低必然影響色素蛋白復(fù)合體的功能，使類(lèi)囊體膜比例減小，葉綠體中基粒數(shù)量和質(zhì)量下降，光合作用強(qiáng)度降低，進(jìn)而減少光合產(chǎn)物向根部的輸送，影響AM真菌孢子的生長(zhǎng)和發(fā)育［28-29］.

［1］ SMITH S E，READ D J.Mycorrhizal Symbiosis［M］.London：Academic Press，2008：45-49.

［2］ PUSHPA K K，LAKSHMAN H C.Biochemical assessment on three medicinal plants with inoculation of arbuscular mycorrhiza and growth regulators［J］.Academic Journal of Plant Sciences，2011，4（3）：84-93.

［3］ KARAGIANNIDIS N，THOMIDISA T，LAZARI D，et al.Effect of three Greek arbuscular mycorrhizal fungi in improving the growth，nutrient concentration，and production of essential oils of oregano and mint plants［J］.Scientia Horticulturae，2011，129（2）：329-334.

［4］ PRASAD A，KUMAR S，KHALIQ A，et al.Heavy metals and arbuscular mycorrhizal（AM）fungi can alter the yield and chemical composition of volatile oil of sweet basil（OcimumbasilicumL.）［J］.Biology and Fertility of Soils，2011，47（8）：853-861.

［5］ ZUBEK S，MIELCAREK S，TURNAU K.Hypericin and pseudohypericin concentrations of a valuable medicinal plant Hypericum perforatum L.are enhanced by arbuscular mycorrhizal fungi［J］.Mycorrhiza，2012，22（2）：149-156.

［6］ ZUBEK S，BLASZKOWSKI J，MLECZKO P.Arbuscular mycorrhizal and dark septate endophyte associations of medicinal plants［J］.Acta Societatis Botanicorum Poloniae，2011，80（4）：285-292.

［7］ 黃文麗，范昕建，嚴(yán)鑄云，等.三角葉黃連叢枝菌根真菌的多樣性研究［J］.中藥材，2012，35（5）：689-693.

［8］ 任嘉紅，劉瑞祥，李云玲.三七叢枝菌根（AM）的研究［J］.微生物學(xué)通報(bào)，2007，34（2）：224-227.

［9］ 程俐陶，劉作易，郭巧生，等.藥用植物叢枝菌根研究進(jìn)展［J］.中草藥，2009，40（1）：156-160.

［10］ PHILLIPS J M，HAYMAN D S.Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection［J］.Transactions of the British Mycological Society，1970，55（1）：158-161.

［11］ 劉潤(rùn)進(jìn)，陳應(yīng)龍.菌根學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2007：1-75.

［12］ DANIELS B A，SKIPPER H D.Methods for the recovery and quantitative estimation of propagules from soil［C］／／Methods and Principles of Mycorrhizal Research.Saint Paul：American Society for Phytopathology，1982：29-37.

［13］ SCHENCK N C，PEREZ Y.Manual for the Identification of VA mycorrhizal fungi［M］.Saint Paul：American Phytopathological Society，1989：1-197.

［14］ 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：30-37.

［15］ 張美慶，王幼珊，邢禮軍.AM 真菌在我國(guó)東、南沿海各土壤氣候帶的分布［J］.菌物系統(tǒng)，1999，18（2）：145-148.

［16］ 趙婧，賀學(xué)禮.河北省安國(guó)市藥用植物 AM 真菌資源和分布研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（1）：39-44.

［17］ WANG Y Y，VESTBERG M，WALKER C，et al.Diversity and infectivity of arbuscular mycorrhizal fungi in agricultural soils of the Sichuan Province of mainland China［J］.Mycorrhiza，2008，18（2）：59-68.

［18］ 楊玲，王國(guó)華，任立成，等.莧科植物的叢枝菌根［J］.云南植物研究，2002，24（1）：37-40.

［19］ 孫向偉，王曉娟，陳牧，等.生態(tài)環(huán)境因子對(duì) AM真菌孢子形成與分布的作用機(jī)制［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（1）：214-221.

［20］ TAHAT M M，KAMARUZAMAN S，RADZIAH O，et al.Plant host selectivity for multiplication ofGlomusmosseaespore［J］.International Journal of Botany，2008，4（4）：466-470.

［21］ RILLIG M C，ALLEN M F.What is the role of arbuscular mycorrhizal fungi in plant-to-ecosystem responses to elevated atmospheric CO2［J］.Mycorrhiza，1999，9（1）：1-8.

［22］ 王發(fā)園，劉潤(rùn)進(jìn).環(huán)境因子對(duì) AM 真菌多樣性的影響［J］.生物多樣性，2001，9（3）：301-305.

［23］ 許秀強(qiáng)，李敏，劉潤(rùn)進(jìn).農(nóng)藥污染土壤中 AM 真菌多樣性初步調(diào)查［J］.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，26（1）：1-3.

［24］ 王銀銀.沙蒿根圍 AM 真菌多樣性與生態(tài)分布研究［D］.保定：河北大學(xué)，2011：39.

［25］ 弓明欽，陳應(yīng)龍，仲崇祿.菌根研究及應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1997：1-223.

［26］ ANGELA H，CAMPBELL C D，F(xiàn)ITTER A H.An arbuscular mycorrhizal fungus accelerates decomposition and acquires nitrogen directly from organic material［J］.Nature，2001，413（20）：297-299.

［27］ 劉潤(rùn)進(jìn)，李曉林.叢枝菌根及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2000：1-224.

［28］ LANDIS F C，GARGAS A，GIVNISH T J.The influence of arbuscular mycorrhizae and light on Wisconsin（USA）sand savanna understories［J］.Mycorrhiza，2005，15（7）：555-562.

［29］ JAHROMI F J，AROCA R，PORCEL R，et al.Influence of salinity on the in vitro development of Glomus intraradices and on the in vivo physiological and molecular responses of mycorrhizal lettuce plants［J］.Microbial Ecology，2008，55（1）：45-53.