叢枝菌根真菌接種量對(duì)鐵力木幼苗的生長(zhǎng)效應(yīng)

耿云芬，邱 瓊，卯吉華，景躍波

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650201； 2.國(guó)家林業(yè)局云南珍稀瀕特森林植物保護(hù)和繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、云南省森林植物培育與開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650201)

叢枝菌根真菌接種量對(duì)鐵力木幼苗的生長(zhǎng)效應(yīng)

耿云芬1，2，邱 瓊1，卯吉華1，景躍波1

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650201； 2.國(guó)家林業(yè)局云南珍稀瀕特森林植物保護(hù)和繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、云南省森林植物培育與開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650201)

采用盆栽接種試驗(yàn)，研究叢枝菌根真菌不同接種量(5、10、15、20 g·株-1，以不施用菌劑為對(duì)照)對(duì)國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物鐵力木的幼苗生長(zhǎng)及光合特性的影響。結(jié)果表明：經(jīng)接種處理，鐵力木幼苗能夠被叢枝菌根真菌侵染，形成共生關(guān)系；叢枝菌根的形成對(duì)鐵力木幼苗植株高度、地徑、葉片數(shù)和根長(zhǎng)等生長(zhǎng)指標(biāo)，地上與地下部分生物量等指標(biāo)均能產(chǎn)生顯著效應(yīng)；在參試的4種接種量中，以5 g·株-1為鐵力木幼苗最佳接種量。

叢枝菌根真菌；接種量；鐵力木幼苗；生長(zhǎng)效應(yīng)；光合特征

叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)作為與植物關(guān)系最為密切的土壤微生物之一，可與植物形成菌根共生體，不僅促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分元素的吸收和代謝，改善植物營(yíng)養(yǎng)狀況，而且還能夠顯著提高植物對(duì)不良環(huán)境和病蟲(chóng)害的抵抗能力，同時(shí)叢枝菌根也是自然界最為普遍的一種類型，大約80%的陸生植物都能形成叢枝菌根[1]。

鐵力木(MesuaferreaLinn.)為藤黃科鐵力木屬常綠大喬木，是世界珍貴的熱帶用材樹(shù)種，樹(shù)干通直，材質(zhì)堅(jiān)硬，色澤及花紋美觀，是熱帶著名的硬木，為特種工業(yè)用材；同時(shí)又是優(yōu)良的庭院及街道綠化的優(yōu)良觀賞樹(shù)種，樹(shù)冠成塔形或球形，葉濃密翠綠優(yōu)美，初春生長(zhǎng)的嫩葉鮮紅色，布滿樹(shù)冠，十分美麗[2]。

本研究采用盆栽接種試驗(yàn)，對(duì)生長(zhǎng)量、生物量和光合特征等指標(biāo)的測(cè)定分析，探索鐵力木幼苗期接種叢枝菌根真菌適宜的菌劑用量，為菌根技術(shù)在鐵力木苗木繁育中的應(yīng)用提供一些基礎(chǔ)資料和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鐵力木種子于2013年采自云南省林業(yè)科學(xué)院普文試驗(yàn)林場(chǎng)，種子用0.5%高錳酸鉀溶液消毒0.5 h，然后用無(wú)菌水沖洗后備用。

供試菌劑為美國(guó)生產(chǎn)的商品菌劑Myco Apply Endo，包含根內(nèi)球囊霉(Glomusintraradices)、摩西球囊霉(Glomusmosseae)、聚叢球囊霉(Glomusaggregatum)、幼套球囊霉(Glomusetunicatum)等4種AMF。

種子催芽基質(zhì)為1∶1的森林土+河沙，接種試驗(yàn)的育苗基質(zhì)是森林土。催芽和接種基質(zhì)在高壓滅菌鍋121 ℃連續(xù)滅菌2 h后備用。催芽和接種容器用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒5 min曝曬至干后備用，栽培容器為10 cm×12 cm的黑色塑料育苗袋。

1.2 接種方法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)不施用菌劑、AMF 5、10、15、20 g·株-15個(gè)處理，每個(gè)處理20株幼苗，3次重復(fù)。

接種處理：2014年2月22日，將消毒后的種子置于消毒過(guò)的容器中進(jìn)行催芽；2014年3月20日，選取芽長(zhǎng)3～5 cm的鐵力木，進(jìn)行接種試驗(yàn)。菌劑接種方法采用根施法，將滅菌的基質(zhì)土裝到容器的一半，放入菌劑混勻，然后將小苗移入容器中，每盆移植1株，填滿基質(zhì)，澆透定根水。2014年7月進(jìn)行苗木生長(zhǎng)指標(biāo)及光合指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 接種后指標(biāo)的測(cè)定與方法

1.3.1 苗木根系內(nèi)AMF侵染率測(cè)定 每個(gè)處理隨機(jī)抽取7株苗木剪取根系，進(jìn)行侵染率測(cè)定。采取帶根尖的根樣若干，于自來(lái)水中清洗幾次，根樣剪成1～3 cm的小段，放入裝有10% KOH溶液的試管中，于90 ℃恒溫水浴中解離90 min。待冷卻后置于培養(yǎng)皿中，用冷水沖洗3～4次，然后加入乳酸浸泡，中和殘留的KOH；之后沖洗根樣3～4次，把根樣放于培養(yǎng)皿中滴入幾滴藍(lán)墨水覆蓋，于酒精燈上加熱至發(fā)白煙，冷卻后沖洗掉藍(lán)墨水，放入乳酸甘油反復(fù)脫色，直至沒(méi)有藍(lán)色液體流出。脫色后選取幼嫩的細(xì)小根段，剪成1.5 cm左右的根段，平行排列載玻片上，滴加乳酸甘油，蓋上蓋玻片，適當(dāng)輕壓，制成封片。用十字交叉法[3]，于光學(xué)顯微鏡下觀察叢枝、泡囊、菌絲、菌絲圈等AMF的典型結(jié)構(gòu)在幼苗根系內(nèi)的侵染狀況并記錄，每一樣本觀察200個(gè)視野，計(jì)算幼苗根系中AMF的侵染率。

1.3.2 生長(zhǎng)狀況測(cè)定 鐵力木幼苗培養(yǎng)120 d，每個(gè)處理4株，重復(fù)3次，測(cè)量苗高、地徑、葉片數(shù)、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、生物量。生物量測(cè)定時(shí)將幼苗按根與地上部分分開(kāi)，稱量鮮質(zhì)量以后，于烘箱中105 ℃殺青5 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，再稱量得到苗木地上和地下部分的干質(zhì)量。

1.3.3 氣體交換參數(shù)的測(cè)定 選擇晴朗的天氣，自上而下選擇第3片健康葉，采用美國(guó)LI-6400 XT Portable Photosynthesis System(LI-6400 XT 光合-熒光測(cè)定系統(tǒng))測(cè)定葉片氣體交換參數(shù)。測(cè)定設(shè)置人工光源光照強(qiáng)度1200 μmol·m-2·s-1，開(kāi)放氣路，空氣流速0.5 L·min-1，葉溫28 ℃，相對(duì)濕度60%，外界CO2濃度360 μmol·mol-1，測(cè)定參數(shù)包括凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、方差分析及多重比較應(yīng)用Excel 2003和SPSS 16.0軟件。對(duì)各處理間方差進(jìn)行齊性Levene檢驗(yàn)，各組方差齊時(shí)(P>0.05)，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種鐵力木幼苗根系中AMF的侵染情況

對(duì)試驗(yàn)苗木根樣的顯微觀察結(jié)果表明，在接種處理的鐵力木幼苗根系中，觀察到了AMF的典型結(jié)構(gòu)，包括菌絲、菌絲圈、泡囊和叢枝結(jié)構(gòu)，泡囊和叢枝的典型結(jié)構(gòu)(圖1)，可以證實(shí)，接種處理后，AMF菌劑中的孢子等繁殖體與鐵力木幼苗的根系建立了共生關(guān)系。

2.2 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗侵染率的影響

由表1可以看出，4種不同AMF接種量在幼苗根系中的侵染率為43.69%～53.50%，顯著高于對(duì)照，但4種接種量之間侵染率差異不顯著。

2.3 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2數(shù)據(jù)可以看出，接種叢枝菌根真菌能提高鐵力木幼苗的生長(zhǎng)量指標(biāo)，但不同的接種量間生長(zhǎng)量指標(biāo)存在差異。對(duì)株高的效應(yīng)為AMF 5 g·株-1顯著高于其它劑量，AMF 15 g·株-1與20 g·株-1間差異不顯著，對(duì)照與AMF 10 g·株-1間差異不顯著；對(duì)地徑的效應(yīng)為接種處理與對(duì)照有顯著差異，不同接種量間差異不顯著；對(duì)葉片數(shù)的影響為AMF 5、10、20 g·株-1顯著高于對(duì)照，AMF 5、20 g·株-1最高，葉片數(shù)近18片，對(duì)照與AMF 15 g·株-1差異不顯著；對(duì)主根長(zhǎng)的影響為接種處理與對(duì)照有顯著差異，不同AMF劑量間差異不顯著，AMF 5 g·株-1的主根長(zhǎng)10.60 cm，略高于其他處理；對(duì)側(cè)根數(shù)的效應(yīng)為AMF 5、20 g·株-1顯著高于其他接種量和對(duì)照。綜合比較各項(xiàng)指標(biāo)，總體評(píng)估AMF 5 g·株-1最好，其株高、地徑、葉片數(shù)、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)分別比對(duì)照提高32.45%、28.57%、51.05%、92.73%、31.58%。

表1 接種AMF鐵力木幼苗的侵染率

*：數(shù)值表示平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差；同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著。下同。

表2 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗生長(zhǎng)的影響

2.4 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗生物量的影響

從表3看出，接種叢枝菌根真菌能增加鐵力木幼苗的生物量，其效應(yīng)大小與接種劑量有一定關(guān)系。 AMF 5、10、20 g·株-1的地上鮮重、地下鮮重與CK間有顯著差異，CK與AMF 15 g·株-1間差異不顯著；AMF 5、20 g·株-1的地上干重、地下干重與CK間有顯著差異，CK與AMF 10、15 g·株-1間差異不顯著?？傮w比較，AMF 5 g·株-1最好，其地上鮮重、地下鮮重、地上干重、地下干重分別比對(duì)照提高49.35%、44.92%、45.96%、54.44%。

表3 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗生物量的影響

2.5 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗光合作用的影響

從表4可以看出，不同AMF菌劑接種量情況下，鐵力木菌根苗的葉片在凈光合效率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度等指標(biāo)上有差異。其中AMF菌劑5 g·株-1處理的植株其凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，分別比對(duì)照高出45.78%、109.52%、40.86%、110.12%，表明接種菌根真菌能促進(jìn)寄主植物的光合作用。

表4 接種AMF對(duì)鐵力木幼苗葉片光合特征的影響

3 結(jié)論與討論

對(duì)珍貴用材樹(shù)種鐵力木開(kāi)展苗期接種不同劑量的AMF菌劑的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，在芽苗移栽至容器中進(jìn)行培育的同時(shí)，進(jìn)行叢枝菌根真菌接種，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的共生培養(yǎng)(本試驗(yàn)接種后的苗木培養(yǎng)時(shí)間為120 d)，AMF能夠與苗木根系建立共生關(guān)系，研究指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果證明接種AMF能夠顯著提高鐵力木幼苗的生長(zhǎng)及生物量積累。苗期接種叢枝菌根真菌對(duì)宿主植物生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)和生理指標(biāo)有促進(jìn)作用，已為大量研究所證實(shí)。劉建福等[4]研究指出：接種AMF后澳洲堅(jiān)果幼苗的生長(zhǎng)效應(yīng)有極大提高；趙昕等[5]研究表明：AMF能夠促進(jìn)喜樹(shù)幼苗生物量的積累。周加海等[6]對(duì)川黃柏的苗期接種試驗(yàn)表明，接種幼苗的生長(zhǎng)量和生物量均高于無(wú)菌根幼苗。針對(duì)一些熱帶亞熱帶樹(shù)種，也開(kāi)展過(guò)相當(dāng)數(shù)量的苗期接種試驗(yàn)研究；弓明欽等[7]研究了接種AMF對(duì)西南樺幼苗的效應(yīng)，結(jié)果表明在西南樺芽苗移栽時(shí)施AMF菌劑8 g·株-1，接種后90 d顯著提高了苗木的生長(zhǎng)量，苗木平均高、地上干質(zhì)量及地下干質(zhì)量分別比對(duì)照增加50.48%～63.41%、78.65%～151.04%、215.25%～311.86%；弓明欽等[8]研究了AMF對(duì)馬占相思(Acaciamangium)和厚莢相思(Acaciacrassicarpa)2個(gè)樹(shù)種的接種效應(yīng)，也得到類似結(jié)果，即接種能夠顯著提高幼苗的苗高生長(zhǎng)和促進(jìn)生物量的積累。國(guó)外在熱帶樹(shù)種的AMF苗期接種方面也開(kāi)展過(guò)大量的研究，如Onguene N A等[9]報(bào)道了喀麥隆3個(gè)熱帶鄉(xiāng)土用材樹(shù)種有影黑欖仁(Terminaliasuperba)、兩蕊蘇木(Distemonanthusbenthamianus)和良木非洲楝木(Entandrophragmautile)苗期接種AMF能夠促進(jìn)苗木生長(zhǎng)的結(jié)論；Pasqualini等[10]選擇巴西南部大西洋沿岸森林的8個(gè)熱帶樹(shù)種，開(kāi)展了苗期接種試驗(yàn)，也表明接種AMF提高了苗木的高生長(zhǎng)、增加了苗木生物量并促進(jìn)了苗木對(duì)磷元素的吸收。

叢枝菌根真菌接種除了對(duì)植株的生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯效應(yīng)以外，已有的許多研究表明接種AMF還能夠提高宿主植物的光合作用、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度等，如張中峰等[11]研究表明，接種摩西球囊霉與未接種處理相比，顯著提高了青岡櫟(Cyclobalanopsisglauca)幼苗的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度。本研究所得結(jié)果與張中峰等[11]、杜照奎等[12]研究結(jié)果類似，接種了AMF菌劑的鐵力木幼苗與未接種的對(duì)照相比，凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均得到顯著提高，接種提升了鐵力木幼苗對(duì)光的利用效率，從而提高了苗木的生長(zhǎng)量和生物量。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，菌劑的不同用量對(duì)鐵力木幼苗的生長(zhǎng)效應(yīng)不同，綜合生長(zhǎng)量和光合效率2方面的指標(biāo)確定最適接種量為5 g·株-1，在此處理下，苗木的生長(zhǎng)量、生物量、光合作用指標(biāo)顯著高于對(duì)照，過(guò)高的接種劑量會(huì)造成菌劑的浪費(fèi)，而且在菌根這種共生關(guān)系中，一方面AMF促進(jìn)宿主植物的營(yíng)養(yǎng)吸收和增長(zhǎng)，同時(shí)AMF也需從宿主植物獲取碳水化合物，因此劑量過(guò)大會(huì)造成對(duì)宿主植物營(yíng)養(yǎng)的消耗，從而不利于植物的生長(zhǎng)。熊丙全等[13]研究了不同AMF接種量對(duì)葡萄扦插苗的影響，其結(jié)果也表明AMF菌劑的施用存在一個(gè)適宜的量，菌劑用量過(guò)高會(huì)影響到AMF的作用效果。

本研究探索了鐵力木接種AMF的效應(yīng)，研究所得的結(jié)果和結(jié)論可為今后鐵力木的菌根化育苗提供參考；在此基礎(chǔ)上，今后還將繼續(xù)對(duì)該樹(shù)種開(kāi)展高效AMF菌種篩選、菌劑對(duì)苗木生理和抗性指標(biāo)方面的效應(yīng)，以及菌劑擴(kuò)繁等方面的試驗(yàn)研究，旨在為菌根技術(shù)在林木育苗中的應(yīng)用積累必要的資料數(shù)據(jù)和提供技術(shù)支撐。

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Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi Inoculation and Different InoculationAmount on Seedlings ofMesuaferrea

GENG Yun-fen1，2，QIU Qiong1，MAO Ji-hua1，JING Yue-bo1

(1.YunnanAcademyofForestry，Kunming650201，Yunnan,China； 2.YunnanLaboratoryforConservationofRare，Endangered&EndemicForestPlants，PublicKeyLaboratoryoftheStateForestryAdministration，YunnanProvincialKeyLaboratoryofCultivationandExploitationofForestPlants，Kunming650201，Yunnan，China)

Pot experiment was conducted to evaluate the effects of different amount of arbuscular mycorrhiza fungi (5，10，15，20 g·plant-1respectively，and non-inoculation as the control) on the growth and photosynthesis of the seedlings ofMesuaferrea，the 2nd-Grade State-Protected rare and endangered plant species.The results showed that the roots ofM.ferreaseedlings can be infected by arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) and formed the symbiotic relationship.Arbuscular mycorrhizal symbiosis had significant effect on the seedling height，ground diameter，leaf amount，root length，aboveground and underground biomass.Meanwhile，AMF can promote plants′ growth and development through increasing photosynthetic rate of the seedlings；different inoculation amount of AMF has significant effect on formation of symbiotic relationship between AMF andM.ferreaseedlings.Among the tested 4 inoculation amount，5 g·plant-1is the optimum amount.

arbuscular mycorrhiza；inoculant amount；Mesuaferreasseedling；growth effect；photosynthetic characteristics

2015-11-17；

2016-01-04

國(guó)家林業(yè)局“948”項(xiàng)目(2012-4-68)；國(guó)家林業(yè)局云南珍稀瀕特森林植物保護(hù)和繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(2014-1)；云南省技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)項(xiàng)目(2012HB053)

耿云芬(1969—)，女，云南昆明人，云南省林業(yè)科學(xué)院高級(jí)工程師，從事森林培育研究。E-mail：1054127300@qq.com。

景躍波(1974—)，女，云南省林業(yè)科學(xué)院副研究員。E-mail：1401764297@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.03.014

S723.1+3;S718.81

A

1002-7351(2016)03-0067-05