幾種AMF菌劑對降香黃檀幼苗菌根效應的比較研究

莫惠芝，洪文君，何妙坤，吳永彬，莊雪影

(華南農(nóng)業(yè)大學林學院，廣東 廣州 510642)

幾種AMF菌劑對降香黃檀幼苗菌根效應的比較研究

莫惠芝，洪文君，何妙坤，吳永彬，莊雪影

(華南農(nóng)業(yè)大學林學院，廣東 廣州 510642)

應用人工接種技術，比較研究4種AMF菌劑對非滅菌土生長的降香黃檀幼苗生長及生理指標的影響。結(jié)果表明，將AMF菌劑接種在非滅菌土上的降香黃檀幼苗，處理90 d和300 d的苗木生長量和生物量均在不同程度上高于對照組；接種效應隨著接種時間的延長而更加明顯；與對照組相比，接種菌劑組幼苗葉片的SOD總活性和葉綠素含量較高，葉綠素a/b值較低，反映了接種菌根菌可提高降香黃檀幼苗的光合能力和抗脅迫能力，但不同菌劑的促進效應存在差異。在所應用的4個菌劑中，以接種摩西球囊霉+疣狀無梗囊霉混合菌對幼苗的生長效果最佳，其次是摩西球囊霉。

降香黃檀；幼苗生長；菌根效應；AMF；石灰?guī)r

廣東省石灰?guī)r山區(qū)分布面積較大，占全省土地面積的3.5%[1]，這些山區(qū)水資源短缺，生態(tài)環(huán)境惡劣，森林覆蓋率低，自然災害頻繁，導致其經(jīng)濟發(fā)展滯后，多為經(jīng)濟貧困區(qū)。降香黃檀(DalbergiaodoriferaT.Chen)是我國特有的珍貴樹種，具有重要的經(jīng)濟和生態(tài)價值。近年來，降香黃檀已被引入廣西的石灰?guī)r山地造林。早期的監(jiān)測結(jié)果表明，該樹種不但能適應氣候干旱的石灰?guī)r造林區(qū)，而且對pH值較高的棕色石灰土也表現(xiàn)出較強的適應性[2]。但是，造林早期的成活率不穩(wěn)定，石灰?guī)r山地的持續(xù)干旱對存活植株的生長也有抑制作用。因此，健康耐旱的降香黃檀苗木對其在石灰?guī)r山地造林的成功起到關鍵作用。

叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)是自然界普遍存在的一種共生真菌，約有90%以上的陸生維管植物可與AMF形成菌根共生體——叢枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)[3]。AM能顯著提高宿主植物對氮、磷、鉀及其他礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收[4-7]；改善宿主植物的水分代謝，增強宿主的抗旱性[8-9]；促進宿主植物在逆境中的生長和定居能力[10]。AMF在退化或受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復和重建中具有重要作用[11]。周雪剛等[12]研究表明，接種珠狀球囊霉(Glomusmargarita)和幼套球囊霉(Glomusetunicatum)可促進滅菌土中生長的降香黃檀幼苗生長。本研究應用4種AMF菌劑接種非滅菌土生長的降香黃檀幼苗，探討AM菌根共生體對降香黃檀幼苗生長及生理指標的影響，以期為培育出健康耐旱的降香黃檀苗木及其菌根化育苗技術的菌種篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用苗為苗齡30 d的降香黃檀實生苗。栽培基質(zhì)是體積比為紅壤∶河沙∶泥炭=1∶1∶1的混勻基質(zhì)。AM菌種為摩西球囊霉(Glomusmosseae，GM)，疣狀無梗囊霉(Acaulosporatuberculata，AT)及來源于廣東省清遠市白灣鎮(zhèn)石灰?guī)r山區(qū)的自然土壤混合菌(Limestone soil，LS)。所有菌種都是經(jīng)過玉米(Zeamays)擴繁后獲得的含有AMF孢子、菌絲和受感染根段的菌土。

1.2 方法

分別采用AT、GM、混合菌劑(AT+GM，1∶1體積比，Mix)、LS進行接種，另設置一個不接種對照組(CK組)，共5個處理。每處理組設3個重復，每重復15株幼苗，共45株。

試驗在華南農(nóng)業(yè)大學樹木園內(nèi)的苗圃中進行。選擇長勢均勻的降香黃檀幼苗移栽于13 cm×15 cm的營養(yǎng)杯中，每盆裝土0.9 kg，常規(guī)管理10 d。待幼苗適應新的生長環(huán)境后進行第1次測量苗高及地徑，作為基礎生長量。菌劑接種方法是在每盆幼苗根系周圍挖穴倒入50 g菌土后再把小穴填平；CK則加入50 g幼苗裝袋時相同的栽培基質(zhì)。生長期間進行常規(guī)的苗木管理。待苗木生長90 d后，即進行苗木生長量、生物量、菌根感染率、菌根依賴性及各項生理指標的測定。苗木生長300 d后，再次測定苗木的生長量、生物量及菌根依賴性。

1.2.1 生長和生物量檢測 苗高生長使用鋼尺測量；地徑用卡尺測量；生物量用稱重法測量，將降香黃檀幼苗地上部分及地下部分分開，分別裝于紙袋中，50 ℃烘72 h后稱取其干重。

1.2.2 菌根感染率測定 每處理組隨機選擇3株降香黃檀，剪取其幼苗根系，洗凈后放進裝有FAA(福爾馬林-醋酸-酒精)的瓶子中固定。采用錐蟲藍染色法[13]檢測菌根感染情況，依據(jù)侵染點、菌絲、叢枝和泡囊等菌根結(jié)構在根段中所占的比例，將其分為0～5級，共6個等級[14]：根段中無菌根結(jié)構為0級；菌根結(jié)構在整條根段中的比例少于1%為1級；占2%～10%為2級；占11%～50%為3級；占51%～90%為4級；大于90%為5級。每處理組記錄30條根段的感染級別，并統(tǒng)計各感染級別的根段數(shù)量，將所得數(shù)據(jù)輸入計算機 “Mycocalc” 軟件，從而獲得菌根感染頻度(F%)、根系菌根感染強度(M%)

1.2.3 生理指標測定 剪取降香黃檀成熟葉片(從頂芽開始計數(shù)，第3、第4片葉子)用于生理指標的測定。采用氮藍四唑法[15]測定超氧化物歧化酶(SOD)活性；采用考馬斯亮藍G-250法[15]測定蛋白質(zhì)含量；采用硫代巴比妥酸比色法[15]測定丙二醛(MDA)含量；采用蒽酮比色法[15]測定可溶性糖含量；采用丙酮浸提比色法[16]測定葉綠素含量。

1.2.4 菌根依賴性測定 根據(jù)生物量的檢測結(jié)果計算菌根依賴性。菌根依賴性(MD%)=接種植株的干重/對照植株的干重×100%。MD常分為3級：當MD≤100%時，表示植物對菌根的依賴性較弱或沒有依賴性；當MD在100%～300%之間時，表示植物對菌根有中等強度的依賴性；當MD>300%時，表示植物對菌根的依賴性較強[17-18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007作圖，SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行方差分析，用LSD方法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 降香黃檀的菌根感染率

將供試的摩西球囊霉(GM)、疣狀無梗囊霉(AT)、混合菌劑(Mix)、石灰?guī)r原土混合菌劑(LS)等4種菌劑接種于常規(guī)苗圃土(非滅菌土)上生長的降香黃檀幼苗。接種處理 90 d后，苗根感染頻度檢測結(jié)果表明，GM處理組、Mix處理組的菌根感染頻度均高于對照組(CK組)，而SL處理組與CK組相近，AT處理組低于CK組，但各處理組之間的差異均未達到顯著水平(圖1)；菌根感染強度的檢測結(jié)果表明，所有AMF處理組幼苗的菌根感染強度均高于CK組，其中以接種Mix處理組的感染強度最高，其次是GM處理組，SL處理組的菌根感染強度高于AT處理組，但各處理組間的差異未達到統(tǒng)計學上的顯著性(圖2)。

相同小寫字母為差異不顯著。下同。圖1 降香黃檀的菌根感染頻度 圖2 降香黃檀的菌根感染強度

2.2 不同AMF對降香黃檀生長的影響

接種90 d、300 d后，降香黃檀不同處理組幼苗的苗高和地徑生長量調(diào)查結(jié)果(圖3)表明，接種處理90 d后，GM、Mix、LS處理組的苗高凈生長量三者間差異不顯著，但均顯著高于CK組，以Mix處理組的苗高凈生長量最大，其次是GM處理組；AT處理組的苗高凈生長量稍高于CK組，但與CK組的差異不顯著。 接種處理300 d后，所有接種處理組的苗高凈生長量均顯著高于CK組，以Mix處理組的苗高凈生長量最大，其次是GM處理組，LS處理組稍高于AT處理組，但所有接種處理組間的差異未達到顯著性。與接種90 d時生長量相比，接種處理組的苗高凈生長量與CK組的差異呈增大趨勢。

從不同處理組幼苗地徑生長量比較結(jié)果來看，不同菌種處理組間也存在不同程度的差異(圖4)。接種90 d后，GM、Mix、LS處理組間苗木的地徑凈生長量差異不顯著，但均顯著高于CK組，以Mix處理組的地徑凈生長量最大，其次是GM處理組，AT處理組與CK組的差異不顯著。接種處理300 d后，接種處理組與CK組苗木的地徑凈生長量差距增大，GM、Mix、LS處理組間苗木的地徑凈生長量差異不顯著，但均顯著高于CK組，同樣以Mix處理組的地徑凈生長量最大，且顯著大于AT處理；其次是GM處理組；AT處理組的地徑凈生長量高于CK組，但與CK組的差異未達到顯著性。

不同小寫字母為差異顯著(P<0.05)。下同。圖3 不同AMF對降香黃檀苗高凈生長量的影響 圖4 不同AMF對降香黃檀地徑凈生長量的影響

2.3 不同AMF菌劑對降香黃檀幼苗生物量的影響

接種90 d后，幼苗的地上部分干重、地下部分干重、總生物量，GM、Mix、LS處理組均顯著高于CK組。地上部分干重、總生物量均以Mix處理組最大，其次是GM處理組；GM、Mix、LS處理組間地下部分干重相近，均顯著大于AT處理組、CK組(表1)。

表1 不同AMF對降香黃檀生物量的影響

*：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母為差異顯著(P<0.05)。下同。

由表1可知，接種300 d后，幼苗的地上部分干重、地下部分干重和總生物量，所有接菌處理組間的差異均未達到顯著性，以AT處理組最小，但均顯著高于CK組。苗木的地上部分干重，以GM、LS處理組最大，其次是Mix處理組；苗木的地下部分干重，Mix處理組的稍大于GM處理組，其次是接種LS處理組；苗木的總生物量，GM處理組稍大于Mix處理組，其次是LS處理組。

降香黃檀幼苗對不同菌劑的菌根依賴性比較結(jié)果(表2)表明，接種90 d后，所有接菌處理組幼苗的菌根依賴性在100%～300%之間，屬于中等強度的菌根依賴性。菌根依賴性以Mix處理組最大，其次是GM處理組，LS處理組第三，AT處理組的菌根依賴性最低。接種300 d后，除AT處理組外，其余處理組的菌根依賴性均呈下降趨勢，但仍為中等強度的菌根依賴性。

2.4 接種不同AMF對降香黃檀幼苗生理特性的影響

表2 降香黃檀對AMF的菌根依賴性

接種90 d后不同處理組幼苗的生理指標測定結(jié)果見表3。幼苗的SOD總活性接菌處理組間差異不顯著，但均顯著高于對照組(CK組)；丙二醛含量接菌處理組與CK組間無明顯差異。蛋白質(zhì)含量混合菌處理組高于單菌處理組和CK組，且其中接種Mix處理組與AT、GM、CK組間的差異達到統(tǒng)計學上的顯著性。幼苗的可溶性糖含量接種處理組均高于CK組，但只有LS處理組與CK組間的差異達到顯著水平。

表3 不同AMF對降香黃檀生理特性的影響

表4 AMF對降香黃檀葉綠素含量的影響

葉綠素含量的檢測結(jié)果(表4)表明，降香黃檀接種處理組幼苗的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量均高于CK組，其中葉綠素a、總?cè)~綠素的含量與CK組間達到顯著差異，但不同接種處理組間的差異不顯著。幼苗的葉綠素b含量除LS處理組外，其他處理組均顯著高于CK組。幼苗的葉綠素a/b值接種處理組均低于CK組，但只有AT、GM組與CK組間的差異達到顯著水平。幼苗的類胡蘿卜素含量接種處理組均高于CK組，但差異未達到統(tǒng)計學上的顯著性。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

在非滅菌土上接種摩西球囊霉、疣狀無梗囊霉等AMF菌劑能提高降香黃檀幼苗的菌根感染強度，促進菌根化幼苗的生長量和生物量，菌根效應隨著接種時間的延長效果更加明顯；此外，菌根化幼苗的葉片SOD總活性和植物葉綠素含量增加，葉綠素a/b值下降，反映了接種AMF還能提高降香黃檀幼苗的光合能力和抗脅迫能力。在所選用的菌劑中，以接種摩西球囊霉+疣狀無梗囊霉混合菌處理的生長促進效果最佳，單獨接種摩西球囊霉的效果次之。

3.2 討論

許多研究結(jié)果表明，接種AMF能增加植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進植物的生長[19-21]。周雪剛等[12]比較研究了將珠狀球囊霉、幼套球囊霉接種到滅菌土上生長的降香黃檀幼苗，揭示了降香黃檀對珠狀球囊霉和幼套球囊霉具有較強依賴性，2個菌種均對降香黃檀幼苗有顯著的促生作用，但菌根化幼苗在生長和光合生理指標上的增效作用存在差異。本研究所應用的4種菌劑雖然與以上研究不同，但研究結(jié)果均反映了接種AMF可促進降香黃檀幼苗的生長。此外，降香黃檀幼苗對所應用的4個菌劑的依賴性僅為中等強度，這可能與本研究是采用非滅菌的自然土作為生長基質(zhì)。由于自然土本身含有一些AMF，它們可能與接種菌種形成競爭關系，從而降低降香黃檀幼苗對目的菌種的依賴性。而應用自然土作為苗木培育基質(zhì)有利于節(jié)省成本，因此，探討非滅菌土的優(yōu)良菌種篩選及其菌根接種效應，對菌根化育苗生產(chǎn)具有更高的現(xiàn)實意義。

賀學禮等[21]揭示了接種AMF可提高油蒿(Artemisiaordosica)SOD活性，增強植株的抗旱性。吳長榜等[22]研究表明，接種AMF可提高樟樹(Cinnamomumbodinieri)幼苗的葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量。與本研究結(jié)果相近，接種AMF后降香黃檀幼苗的SOD總活性及葉綠素的含量均出現(xiàn)不同程度的提高，反映了菌根共生體可增強降香黃檀的抗脅迫能力，促進其光合作用，從而提高其生長潛力及對不良環(huán)境的適應性，但不同菌種的作用存在較大的差異。

本研究應用清遠白灣石灰?guī)r山地土壤作為菌劑接種降香黃檀，探討了降香黃檀造林時，其菌根形成及發(fā)展的狀況。結(jié)果表明，石灰?guī)r山地自然土中的菌種對降香黃檀幼苗生長的促進效應低于摩西球囊霉+疣狀無梗囊霉混合菌和單獨接種摩西球囊霉，說明石灰?guī)r原生地的菌種對降香黃檀幼苗的生長及抗脅迫能力的促進作用并不佳。因此，開展AM菌種的篩選研究對于石灰?guī)r山區(qū)造林苗木的菌根化育苗具有重要意義。

[1]曾邦銳.廣東石灰?guī)r山區(qū)環(huán)境問題探討[C]//《自然地理與環(huán)境研究》編輯委員會.自然地理與環(huán)境研究.廣州：中山大學出版社，1992：107-109.

[2]郭文福，賈宏炎.降香黃檀在廣西南亞熱帶地區(qū)的引種[J].福建林業(yè)科技，2006，33(4)：152-155.

[3]劉潤進，李曉林.叢枝菌根及其應用[M].北京：科學出版社，2000.

[4]Ames RN，Reid CP，Porter LK，et al.Hyphae uptake and transport of nitrogen from two N labeled sources byGlomusmosseae，a vescicular-arbuscular mycorrhizal fungus[J].New Phytologist，1983(95)：381-396.

[5]Piccini D，Azcon R.Effect of phosphate-solubilizing bacteria and vescicular-arbuscular mycorrhizal fungi on the utilization of Bayovar rock phosphate by alfalfa plants using a sand-vermiculite medium[J].Plant and Soil，1987(101)：41-50.

[6]Li XL，Geoege E，Marschneer H.Extension of the phosphorus depletion zone in VAM white clover in a calcareous soil[J].Plant and Soil，1991(136)：41-48.

[7]Li XL，Geoege E，Marschneer H.Phosphorus depletion and pH decrease at the root-soil and hyphae-soil interfaces of VAM white clover fertilized with ammonium[J].New Phytologist，1991(119)：397-404.

[8]Allen MF.Influence of vesicular-arbuscular mycorrhizae on water movement through Boutelous gracilis (H.B.K.) Lag ex Steud.[J].New Phytologist，1982(91)：191-196.

[9]Auge RM.Water relation，drought and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbiosis[J].Mycorrhiza，2001(11)：3-42.

[10]李巖，焦惠，徐麗娟，等.AM真菌群落結(jié)構與功能研究進展[J].生態(tài)學報，2010，30(4)：1089-1096.

[11]王立，賈文奇，馬放，等.菌根技術在環(huán)境修復領域中的應用與展望[J].生態(tài)環(huán)境學報，2010，19(2)：487-493.

[12]周雪剛，莊雪影，吳永彬.降香黃檀幼苗接種AM真菌效應研究[J].林業(yè)實用技術，2012(8)：6-8.

[13]郭秀珍，畢國昌.林木菌根及應用技術[M].北京：中國林業(yè)出版社，1989.

[14]Trouvelot A，Kough JL，Gianinazzi-Pearson V.Mesure du taux de mycorhization VA d′un système radiculaire.Recherche de méthodes d′estimation ayant une signification fonctionnelle[M]∥Gianinazzi-Pearson V，Gianinazzi S.Physiological and genetical aspects of mycorrhizae.Paris： INRA Press，1986：217-221.

[15]陳建勛，王曉峰.植物生理學實驗指導[M].2版.廣州：華南理工大學出版社，2006.

[16]鄒琦.植物生理生化試驗指導[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995.

[17]弓明欽，王鳳珍，陳羽，等.西南樺對菌根的依賴性及其接種效應研究[J].林業(yè)科學研究，2000，13(1)：8-14.

[18]孟祥霞，李敏，劉敏，等.葫蘆科蔬菜對叢枝菌根真菌依賴性研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2001，9(2)：50-51.

[19]Buwalda JG，Stribley DP，Tinker PB.Increased uptake of bromide and chloride by plants infected with vesicular-arbuscular mycorrhizas[J].New Phytologist，1983(93)：217-225.

[20]Tarafdar JC.Effect of vesicular-arbuscular mycorrhizal and phosphatase-producing fungal inoculation on growth and nutrition of white clover supplied with organic phosphorus[J].Folia Microbiologica，1995，40(3)：327-332.

[21]賀學禮，張煥仕，趙麗莉.不同土壤中水分脅迫和AM真菌對油蒿抗旱性的影響[J].植物生態(tài)學報，2008，32(5)：994-1001.

[22]吳長榜，何躍軍.接種AM菌劑對樟樹幼苗生長效應的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2011，39(6)：161-165.

Comparison of the Effect of Several AMF on the Seedling Growth ofDalbergiaodorifera

MO Hui-zhi，HONG Wen-jun，HE Miao-kun，WU Yong-bin，ZHUANG Xue-ying

(CollegeofForestry，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，Guangdong，China)

In order to understand the impacts of AM symbiosis on the seedling growth and physiological activity，the seedling growth and physiological characteristics ofD.odoriferain the non-sterile soil with AMF inoculation for 3 months and 10 months were studied.The results showed that the seedling growth with inoculation were higher than the control treatment(CK).The facilitation effects increased with the time.The seedlings with AMF inoculation had higher SOD activity，chlorophyll contents and lower chlorophyll a/b ratio than those of CK.It is indicated that the inoculation of AMF could improve the photosynthetic capacity and resistance ability and ofD.odorifera.However，the beneficial effects varied with the AMF inoculums.The growth effect of the seedlings inoculated with mixed inoculums ofGlomusmosseaeandAcaulosporatuberculatawas the best，next to that inoculated withGlomusmosseaeonly.

Dalbergiaodorifera；seedling growth；mycorrhizal effect；AMF；limestone

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.005

2013-09-25；

2013-11-11

廣東省教育部產(chǎn)學研結(jié)合項目(2008B090500169)；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目(2012KJCX014-1)

莫惠芝(1987—)，女，廣東東莞人，華南農(nóng)業(yè)大學林學院植物學碩士，從事環(huán)境植物學研究。E-mail： huizhimo@126.com。

莊雪影(1961—)，女，華南農(nóng)業(yè)大學林學院教授，植物學博士。E-mail： xyzhuang@scau.edu.cn。

S792.28

A

1002-7351(2014)03-0022-05