接種福廷瓶頭霉對毛棉杜鵑幼苗共生效應及其對加磷的響應

劉永金 徐滔 袁銀 劉亞 洪文君 莊雪影

摘要 [目的] 研究接種福廷瓶頭霉對毛棉杜鵑的共生效應及其對加磷處理的響應。[方法]采用回接試驗法，設置了4個加磷梯度（P0：不加磷，半磷P1：0.5 mmol/L，全磷P2：1.0 mmol/L，高磷P3：1.5 mmol/L），分析了接種福廷瓶頭霉及加磷對毛棉杜鵑幼苗生長、根系形態(tài)和植物氮、磷吸收效率的作用。[結果]（1）在不加磷時，接菌組的苗高、基徑、平均冠幅凈生長量和葉面積均顯著高于CK組；加磷處理后，接菌組和CK組對磷濃度變化的生長響應趨勢不一致：加磷處理可促進CK組苗高、冠幅和基徑的增長，葉面積呈現(xiàn)先升后降趨勢，以P1時最大；加磷對接菌組的苗高影響不顯著，對冠幅和基徑的增長具有抑制作用，葉面積呈現(xiàn)先降后升趨勢，以P2時最低，P0和P3時顯著高于P2；（2）接菌組的生物量顯著高于CK組，增量為22.46%～242.86%；不加磷時，毛棉杜鵑對共生體依賴性強（322.1%），高磷時對共生體依賴性中等（243.1%），半磷和全磷時對共生體依賴性較弱（124.4%～144.6%）。（3）接菌能促進毛棉杜鵑根系的發(fā)育，總根長、總表面積和總體積均顯著高于CK組；加磷可促進其微根和細根體積比例的增加。（4）接菌可促進毛棉杜鵑幼苗的氮、磷元素吸收效率，其氮、磷吸收效率增量分別為59.16%～310.07%和59.44%～197.91%，在P0和P3條件下，其促進作用更顯著。[結論]福廷瓶頭霉可通過與毛棉杜鵑形成共生體，促進宿生植的生長及氮、磷吸收，也可有效提高毛棉杜鵑耐磷脅迫能力。

關鍵詞 毛棉杜鵑；福廷瓶頭霉；共生效應；加磷；根系形態(tài)；氮、磷吸收

中圖分類號 S718.81 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）34-225-04

在自然界中，杜鵑屬植物根內具有豐富的內生真菌[1-2]。近年的研究結果表明，接種內生真菌對云錦杜鵑（Rhododendron fortunei）[3-4]、錦繡杜鵑（R.pulchrum）[5-6]、桃葉杜鵑（R.anne）[7-8]等常綠高山杜鵑生長有較好的促進作用。福廷瓶頭霉（Phialocephala fortinii）是一種可與植物共生，在根內形成黑色有隔菌絲結構的內生真菌（Dark Separate Endophytes，DSE）。已有研究報道DSE對黑海杜鵑（R.ponticum）、樹楓杜鵑（R.changii）等植物的生長有顯著促進作用[9-11]。

毛棉杜鵑（R.moulmainense）為杜鵑花科杜鵑屬植物，樹形優(yōu)雅，具有較高觀賞價值，主要分布于我國江西、福建、湖南、廣東和云南等省[12]。杜鵑花屬為菌根依賴型植物，菌根對杜鵑花類植物的營養(yǎng)吸收、增強對逆境因子的抗性等方面具有促進作用。前期研究結果揭示了毛棉杜鵑根內具有豐富的內生真菌[13]，包括福廷瓶頭霉，但該菌對毛棉杜鵑幼苗生長、根系發(fā)育及其氮、磷吸收功能的影響尚不清楚。該研究應用回接技術，探討了接種福廷瓶頭霉對毛棉杜鵑幼苗在不同磷濃度下，其接菌苗生長、生物量、根系形態(tài)及氮、磷吸收效率，擬為菌根接種技術的應用及杜鵑屬植物優(yōu)良菌株的篩選提供技術基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地及試驗材料

試驗地位于深圳市梧桐山風景區(qū)苗圃溫室（23°36′28″ N、113°18′46″ E），通過噴灌系統(tǒng)調整溫室溫度25～35 ℃。深圳市地處南亞熱帶季風區(qū)，年平均氣溫為21.8 ℃，年平均降雨量為1 623.6～1 899.8 mm。試驗苗為2個月實生苗，選擇長勢均勻的毛棉杜鵑實生苗，平均苗高為1.1 cm，平均基徑為0.6 mm，2014年5月移栽于容器穴盤（高0.42 cm，底部直徑13 mm），以V（泥炭土）∶V（珍珠巖）=3∶1作為基質，供試的土壤基質均經0.1% K2MO4滅菌?；|土壤自然含水量為87.07 g/kg，pH為5.1，土壤有機質含量為141.8 g/kg，全氮、全磷和全鉀含量分別為2.7、0.4和12.4 g/kg，有效氮、有效磷和速效鉀含量分別為180.7、17.6和55.3 mg/kg。試驗期間保持一致的日常生長管理。

1.2 苗木接種技術及試驗設計

供試菌株福廷瓶頭霉是從毛棉杜鵑野生植株根中分離獲得，采用搖床發(fā)酵培養(yǎng)制備菌劑，2014年4月開始培養(yǎng)，培養(yǎng)20 d。2014年5月初開始，采用在穴盤孔的兩個對角打孔注入菌劑的方式，每株根施2 ml，每隔15 d施菌1次，連續(xù)施菌3次，以不施菌為對照組，施菌組和對照組編號分別為Pf和CK。2014年6月15日開始對加菌組和不加菌組進行磷濃度處理，對幼苗澆灌含不同磷濃度的Hoagland營養(yǎng)液，以K2HP3O4調節(jié)磷濃度。磷濃度分別為0 mmol/L（P0，缺磷）、0.5 mmol/L（P1，半磷）、1.0 mmol/L（P2，全磷）和1.5 mmol/L（P3，高磷），每個處理30株，設置3個重復。每隔30 d測量幼苗苗高、基徑和冠幅。

1.3 測量指標及方法

1.3.1 苗木生長。苗高（基徑、冠幅）凈生長量（9月）=收獲時生長量-初始生長量（5月）。并對葉面積進行了測定。

1.3.2 生物量和根冠比檢測。幼苗經105 ℃的烘箱中烘15 min殺青后，置于70 ℃烘干24 h，測定地上部、地下部生物量和總生物量，并計算根冠比和菌根依賴性指標。

根冠比=地下部生物量/地上部生物量；菌根依賴性=處理組植株的干重/對照植株干重×100%。菌根依賴性<200%，為弱依賴性；200%<菌根依賴性<300%，為中等依賴性；菌根依賴性>300%，為強依賴性[14]。

1.3.3 根系性狀指標。用根系掃描儀WinRhizo 2007c對根系掃描，分析根系性狀指標（總根長、總根表面積、總根體積和平均根系直徑），并將根系直徑劃分為微細根d1<0.5 mm、細根0.5 mm≤d2<1.0 mm和粗根d3≥1 mm。

1.3.4 磷、氮元素吸收效率。對收獲植株，采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測定全磷含量，采用凱氏定氮法測定全氮含量，并計算植株的氮、磷元素積累量求得氮、磷吸收效率。

磷吸收效率（mg/株）=各部分磷含量×各部分干重再相加[15]

氮吸收效率（mg/株）=各部分氮含量×各部分干重再相加[16]

1.4 數據分析方法

試驗數據采用Microsoft Excel 2010和SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計分析。用單因素方差分析法one-way ANOVA分析差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 加磷處理對接種菌苗生長的影響

生長檢測結果表明，無論是加磷還是不加磷處理，接菌組（Pf）的苗高、基徑、冠幅的凈生長量和葉面積均高于CK組（圖1）。在不加磷（P0）時，Pf組的苗高、基徑和冠幅凈生長量顯著高于CK組；加磷后，CK組的苗高和冠幅生長隨著磷濃度上升呈上升趨勢，基徑在P3（高磷）時出現(xiàn)顯著上升，葉面積在P1（半磷）時呈現(xiàn)最大值。隨著磷濃度的增加，葉面積下降，反映了過高的磷濃度對非接菌苗的葉面積有抑制作用。與CK組相比，接種Pf組的苗高和冠幅變化對加磷濃度處理組變化不顯著，基徑和葉面積呈下降趨勢，但在高磷處理時與P0相近。

2.2 加磷對接種菌苗生物量和根冠比的影響

生物量檢測結果表明，無論是加磷處理還是不加磷處理，接種Pf處理組的生物量均高于CK組，在P2條件下，接種Pf組小于CK組，但幼苗的根冠比在P2濃度時低于CK組（表1）。在P0和P3濃度下，接種Pf組幼苗的生物量顯著高于CK組，分別比CK組增加242.86%和127.27%，P1、P2組與CK組生物量的差異不顯著，反映了毛棉杜鵑在半磷和高磷時，接菌苗的共生效應發(fā)揮作用更顯著。接菌后，Pf組幼苗的根冠比在P1濃度時顯著高于P0和P3組，但CK組幼苗根冠比在不同磷濃度間的差異不顯著。

2.3 加磷對接種菌苗根系形態(tài)特征的影響

根系形態(tài)檢測結果表明，接種Pf菌能顯著促進毛棉杜鵑幼苗根系發(fā)育。無論是加磷還是不加磷，接種Pf處理組的根系總根長、根表面積和根體積均顯著高于CK組（表2）。隨著磷濃度的增大，CK組幼苗的總根長、根表面積和根體積呈上升趨勢，但Pf處理組的總根長和根表面積呈先上升后下降趨勢，根系總根長和總根表面積均在P1濃度時最高，分別為712.85 cm和79.82 cm2，總根體積和根系直徑均以P3濃度時較高，但不同組間的差異不顯著。

從不同根系直徑的比例來看，在不加磷時，Pf組的根系直徑d1、d2和d3的根段占總根長比例和總根表面積與CK組的差異不大（表3）。加磷處理后，在P1和P3濃度時，Pf組微細根d1根段占總根表面積比例（50.55%～55.75%）顯著高于CK組（39.05%～40.04%），粗根d3占總根表面積比例（19.02%～24.95%）顯著低于CK組（34.86%～35.52%）。整體來看，Pf組對加磷處理的響應較為明顯，除P2濃度外，其細根d2體積比例在P1和P3濃度時顯著高于CK組，反映了接菌苗組根系結構對土壤磷脅迫變化的響應比較敏感。

2.4 接種福廷瓶頭霉對毛棉杜鵑幼苗氮、磷素吸收效率影響

無論是加磷還是不加磷處理，Pf組幼苗的氮、磷吸收效率均較高（表4）。在不加磷時，CK組幼苗的氮和磷吸收效率較低，而接菌苗的氮、磷吸收效率分別比CK組增加了231.16%和195.14%。加磷處理后，CK組幼苗的吸收效率呈先上升后下降趨勢，接菌苗的氮、磷吸收效率隨著磷濃度增大呈上升趨勢，在P3濃度時達到最高，分別比CK組增加310.07%和197.91%。反映了加磷可有效促進毛棉杜鵑幼苗根系共生體的發(fā)育，擴大根系營養(yǎng)吸收面積和能力。

3 結論與討論

3.1 毛棉杜鵑接種福廷瓶頭霉菌根的促生評價

福廷瓶頭霉為深色有隔類內生真菌，能夠與植物根部形成共生體，對宿主無致病性[11]。歐靜[8]和Guo等[17]研究結果揭示該菌可與杜鵑花屬植物形成共生體，共生體的形成有利于植物生長。謝玲等[18-19]研究結果也表明，接種Phialocephala fortinii、P.finlandia和Meliniomyces variabilis等內生真菌均可顯著促進鐵皮石斛（Dendrobium candidum）和甘蔗（Sugarcane rhizosphere）生長。該研究表明，與CK組相比，接種福廷瓶頭霉能促進毛棉杜鵑幼苗共生效應，對其幼苗的苗高、基徑凈生長量具有較好的促進作用。此外，該研究還表明，接菌苗可通過調整根系形態(tài)來適應磷脅迫環(huán)境。因此，接種該內生真菌有利于解決毛棉杜鵑苗期生長過慢的問題。

3.2 磷濃度對毛棉杜鵑幼苗菌根效應的探討

磷元素是植物生長三要素之一，而華南地區(qū)土壤普遍為磚紅壤，缺磷嚴重。在一定范圍內增加磷供應量可促進植物的生長，而磷濃度過高不利于植物生長[19-22]。因此，菌根菌與植物的正常共生狀態(tài)需一個最佳的土壤磷素營養(yǎng)環(huán)境。該研究表明，無論是加磷還是不加磷處理，接菌苗的生長及氮、磷吸收效率均顯著高于非接菌的對照組；雖然加磷處理對CK組苗高和冠幅生長有促進作用，但高磷對其葉面積有抑制作用。與CK組相比，加磷處理會抑制接菌苗的生長，可能是磷含量的增加不利于內生菌的生長，從而抑制了其共生效應。但在缺磷（P0）和半磷（P1）濃度時，接菌組幼苗的氮、磷吸收效率并不最佳，其具體機理還需進一步研究。

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