引種濱梅菌根侵染特性研究

宰學(xué)明+張煥仕+紀(jì)易凡

摘要：采用Phillips和Hayman的染色方法，對位于江蘇省的南京市溧水區(qū)傅家邊、南京大學(xué)浦口校園及鹽城市大豐區(qū)金海農(nóng)場等基地的引種濱梅菌根真菌侵染特性進行調(diào)查分析。結(jié)果表明，引種基地的濱梅能與土著AM真菌形成典型的花椰菜狀叢枝狀菌根結(jié)構(gòu)；基地濱梅根際土樣的AM真菌共分離得到11個種，濱梅和AM真菌之間的匹配沒有特異性；侵染的AM真菌種類取決于土壤的理化性質(zhì)、土壤中AM真菌的分布、孢子豐度等諸多因素，AM真菌的侵染率隨土壤礦質(zhì)元素含量的加大而降低，隨土壤有機質(zhì)含量的加大而升高，隨土壤鹽分含量升高而下降；適當(dāng)生草有利于AM真菌的侵染。

關(guān)鍵詞：濱梅；AM真菌；侵染；雜草管理

中圖分類號： S182 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0238-03

菌根是真菌與植物根系形成的一種互惠共生體，根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)發(fā)生和生理特征將菌根分為外生菌根、叢枝菌根、內(nèi)外生菌根、漿果莓類菌根、水晶蘭類菌根、杜鵑類菌根、蘭科菌根共7種類型[1]，其中叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）作為分布最廣泛、功能最重要的一類菌根，是當(dāng)前菌根學(xué)的研究熱點[2-3]。菌根的形成能夠拓展宿主植物根系的吸收范圍，增強植物在溫度、干旱、鹽堿、pH值、重金屬及病害等脅迫條件下的抗逆性，調(diào)控植物次生代謝[4-5]。

濱梅（Prunus maritima Marshall）又名海濱李、沙李，隸屬薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus），主要分布在美國的麻省、紐約、特拉華、新澤西等地，為多枝灌木，樹形及花朵美，可用于園林觀賞綠化。濱梅具有耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿等方面的抗逆性，可用于海岸沙灘的修復(fù)和沙丘的固定；其次，它的果實酸甜可口，可加工成果凍、果汁等一系列果品[6]。因此，南京大學(xué)鹽生植物實驗室于2001年從美國特拉華大學(xué)引進濱梅，并展開了繁殖、抗性生理等方面的研究，以期用于我國的海岸、干旱地區(qū)等鹽堿地的生態(tài)修復(fù)，并為發(fā)展適合該地區(qū)的果樹業(yè)提供科學(xué)上的支持。目前的野外濱梅引種基地主要分布在江蘇、浙江等省的數(shù)個不同生境。

本試驗旨在調(diào)查自然條件下，不同立地條件下濱梅叢枝菌根的侵染率，了解環(huán)境因子對濱梅菌根侵染率的影響，確認不同生境下與濱梅形成共生體的AM真菌種類及土壤中AM真菌孢子種群數(shù)量情況，為開展菌根生物技術(shù)在濱梅引種推廣上的應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

在江蘇省境內(nèi)選擇已引種濱梅3年以上的3處樣地，分別是南京市溧水區(qū)的傅家邊、南京大學(xué)的浦口校園及鹽城市大豐區(qū)的金海農(nóng)場，簡稱傅家邊、浦口、金海農(nóng)場。傅家邊（31°40′N，119°10′E）日平均溫度是15.5～16.7 ℃，年均光照時間是2 077～2 254 h，年均降雨量是1 100～1 200 mm，年均無霜期是232～240 d。浦口（32°04′ N，118°35′E）日平均溫度是15.0～16.4 ℃，年均光照時間是2 000～2 100 h，年均降雨量是1 200～1 300 mm，年均無霜期是230～238 d。金海農(nóng)場位于鹽城自然保護區(qū)內(nèi)（32°33′～34°47′N，119°27′～121°53′E），日平均溫度是11.4～13.7 ℃，年均光照時間是 2 241～2 390 h，年均降雨量是1 000～1 150 mm，年均無霜期是209～218 d。

1.2 試驗設(shè)計

2007年10月15日，在每一個樣地隨機選5個樣點，在每樣地表土下深20 cm左右的濱梅新根生長區(qū)域采土樣和根樣，同一樣地內(nèi)任選5株果樹為采集點，每株樹下采土 500 g 和適量根樣，塑料薄膜密封，低溫保存，立即送往實驗室進行分析處理。每個樣地視為1個處理，5次重復(fù)。

另選擇江蘇儀征市一處濱梅基地（32°27′N，119°18′E），按上法選取同一批次定植、生長2年的、不同雜草管理的濱梅根樣帶回實驗室，依“1.3”節(jié)介紹的方法進行濱梅根部AM真菌侵染率的檢測。

1.3 測定項目及方法

帶回實驗室的所有土樣稱質(zhì)量后平均分為2份，其中1份于80 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量。稱取每樣地土樣20 g（不含根段），溶于雙蒸水中（土 ∶水=1 g ∶5 mL），然后用電導(dǎo)儀（DDS-11A）和pH計（PHS-P）測量土樣的鹽度和pH值。有機質(zhì)和全氮量用K2Cr2O7比色法及凱氏定氮法測定，其他離子含量用ICP法（Jarrell-Ashj-All00）測定。在另外1份土樣中取18株濱梅樹根樣（2～3 cm長的根尖）用Phllips和Hayman的方法[7]染色壓片，在光學(xué)顯微鏡下觀察AM真菌共生現(xiàn)象和瘤狀根形態(tài)；用濕篩傾斜法將土壤真菌孢子淋洗到培養(yǎng)皿中，在體視光學(xué)解剖鏡下觀察大小孢子并計數(shù)，然后利用統(tǒng)計軟件進行鄧肯氏多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 傅家邊、浦口和金海農(nóng)場濱梅基地土樣分析結(jié)果

3個樣地的土化分析結(jié)果表明，傅家邊濱梅基地的土壤pH值近乎中性，有機質(zhì)及氮、磷、鉀的總量最低，鹽度也最低。浦口濱梅樣地的pH值呈明顯酸性，其余的土壤各項理化指標(biāo)值均居其次。金海農(nóng)場由于已經(jīng)通過棉花、海濱錦葵等作物對土壤進行了先期改良，土壤的各項理化指標(biāo)均高于其他2個樣地，同時土壤鹽度也相對較高（表1）。

2.2 濱梅根系菌根的形成情況及根際菌根真菌的鑒定結(jié)果

顯微鏡下切片觀察發(fā)現(xiàn)，3個樣地的AM真菌與濱梅根系均能形成良好共生關(guān)系（圖1）。AM真菌侵入根系皮層細胞后，形成的泡囊多為圓形和橢圓形（圖 1-B），菌絲在細胞內(nèi)連續(xù)二叉式分支生長，形成典型的花椰菜狀叢枝結(jié)構(gòu)[8]（圖1-A）。

3地濱梅根際土樣共分離到11個分類單元，全部鑒定到種（表2）。種的分布和類型受土壤理化性質(zhì)影響較大，土壤理化性質(zhì)相近的傅家邊農(nóng)業(yè)科技園和南京大學(xué)浦口校區(qū)濱梅基地中優(yōu)勢種和次優(yōu)勢種相同（表2）。

2.3 菌根侵染率的統(tǒng)計分析

通過檢測發(fā)現(xiàn)，被調(diào)查的3個濱梅基地秋季菌根感染率為：傅家邊36.4%，浦口32.7%，金海農(nóng)場21.5%。侵染率隨土壤礦質(zhì)元素含量的增加而降低，隨土壤鹽分含量升高而下降（表1）；在鹽度相近的條件下，濱梅菌根侵染率隨土壤有機質(zhì)含量的加大而升高（表1）。

2.4 濱梅樣地土壤中的AM真菌孢子種群數(shù)量

由表2可看出，3處濱梅樣地每20 g土樣中AM真菌孢子數(shù)據(jù)平均值為（367±1）個。鹽堿地和非鹽堿地的AM真菌種類和相應(yīng)的孢子數(shù)量有顯著的差異，而土壤理化性質(zhì)相近的傅家邊和浦口濱梅基地中AM真菌優(yōu)勢種和次優(yōu)勢種種類名稱相同，但各自孢子數(shù)量差異顯示出孢子豐度影響因子的復(fù)雜性。3處濱梅樣地每20 g土樣中AM真菌孢子數(shù)據(jù)平均值遠低于1 000個，可見，被調(diào)查的3處濱梅樣地生物學(xué)管理水平都不高。

2.5 雜草管理對AM真菌侵染的影響

南京傅家邊的濱梅基地雜草管理試驗表明，2年中保持適當(dāng)生草，濱梅根部的AM侵染率為34.2%，雜草清除的樣地濱梅根部的AM侵染率為25.7%，結(jié)果顯示適當(dāng)生草和覆蓋可以提高AM真菌對濱梅的侵染率（圖2）。

3 結(jié)論

濱梅根系能與AM真菌形成內(nèi)生菌根，共生真菌為囊 泡-叢枝菌根真菌。AM真菌的鑒定結(jié)果顯示，濱梅和AM真菌之間的匹配沒有特異性，侵染的AM真菌種類取決于土壤的理化性質(zhì)、土壤中AM真菌的分布、孢子豐度等諸多因素。AM真菌的侵染率與土壤理化性質(zhì)有關(guān)，侵染率隨土壤礦質(zhì)元素含量的增加而降低，隨土壤鹽分含量的升高而下降；在鹽度相近的條件下，濱梅菌根侵染率隨土壤有機質(zhì)含量的加大而升高。

果園清耕會減少真菌的宿主植物，使果園中真菌種類減少，不利于真菌生長，從而降低AM真菌對濱梅的侵染率[9]。本研究表明，適當(dāng)生草能夠顯著提高AM真菌的侵染率。生草和覆蓋能夠保持地溫，減少水分蒸發(fā)，維護AM真菌的生長環(huán)境，改善濱梅根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，提高根際土壤肥力[10]。

由于多數(shù)濱梅的推廣地土壤貧瘠，環(huán)境惡劣，濱梅單純依靠自身的根系對環(huán)境中水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收能力有一定的限度，因此AM菌根對于提高濱梅對環(huán)境資源的利用效率和對環(huán)境的抗逆能力意義重大。研究結(jié)果表明，被調(diào)查的幾個江蘇省境內(nèi)的濱梅樣地土樣中的AM真菌孢子數(shù)量偏少，平均數(shù)低于1 000個/20 g土壤，濱梅根系的菌根感染率較低，平均值低于37%，AM真菌對濱梅生長的促進作用沒有得到明顯體現(xiàn)。因此，應(yīng)該嘗試實施基地生草和多施有機肥，在一定程度上提高土壤中的AM真菌孢子數(shù)量和濱梅根系的AM菌根感染率，這也是提高濱梅生物量的一種綠色環(huán)保新途徑。

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