AM真菌對甘草侵染及生長的影響

范繼紅　鄒原東　韓振芹　李玉舒

摘要：為了探索AM真菌對甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）的影響，試驗(yàn)在盆栽條件下，比較了接種AM真菌對甘草幼苗生長的影響。結(jié)果表明，接種的4種AM真菌能與甘草幼苗形成菌根，顯著促進(jìn)甘草幼苗的生長，形成菌根的甘草幼苗均能顯著提高成活率，增加甘草幼苗的苗高、地徑、鮮重、干重，提高水分利用率，提高葉綠素含量，增強(qiáng)抗旱性。

關(guān)鍵詞：甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）；AM真菌；侵染；生長

中圖分類號：S567.7+1.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）04-0670-04

菌根（Mycorrhiza）是自然界中一種極為普遍和重要的植物共生結(jié)構(gòu)，分布最為廣泛的菌根類型為叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM），這是植物在長期生存進(jìn)化過程中與真菌一起協(xié)同進(jìn)化的產(chǎn)物[1]。AM是出現(xiàn)時間最早、生存歷史最長的菌根，可能形成于陸生植物出現(xiàn)的初期[2]，自然界中約有90%以上的維管植物形成AM[3]。AM有助于促進(jìn)宿主植物吸收養(yǎng)分[4]、提高抗逆性[5]、增強(qiáng)競爭力和提高對重金屬污染的耐受性[6]，從而改善宿主植物的生長狀況。甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）為豆科（Leguminosae）甘草屬（Glycyrrhiza L.）多年生草本植物，藥用部位是根及根莖；其味甘甜，性平和，生用瀉火解毒、緩急止痛，炙用散表寒、補(bǔ)中益氣，善于調(diào)和藥性，解百藥之毒，被譽(yù)為國之藥老，有“十方九草”之說，是最常用的大宗藥材，市場上連年需求量巨大。由于持續(xù)多年的掠奪性采挖，使野生甘草資源日趨枯竭，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化；而通過人工栽培甘草代替野生甘草，是實(shí)現(xiàn)甘草資源可持續(xù)利用的根本有效措施[7]。目前，甘草人工栽培的技術(shù)已開始受到重視并取得階段性成果，如野生變家植馴化、人工栽培和發(fā)芽低的問題基本解決[8]，干旱脅迫、密度、鈣等環(huán)境條件對甘草酸產(chǎn)量影響的研究也報(bào)道不少[9-12]。但有關(guān)甘草AM方面的研究還比較少，目前主要有甘草AM真菌資源的調(diào)查[13]及接種AM真菌對甘草生長方面的某些影響[14]。為此，試驗(yàn)研究了不同AM真菌對甘草侵染情況以及對一年生甘草幼苗生長的影響，以期為AM真菌在甘草上的應(yīng)用提供全面的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試菌種及植物

供試菌種分別有摩西球囊霉（Glomus mosseae）、地表球囊霉（G. versiforme）、聚叢球囊霉（G. Aggregatum）、幼套球囊霉（G. etunicatum），所用菌種均購于北京市農(nóng)林科學(xué)院植物資源與營養(yǎng)研究所；供試植物甘草種子購于北京市大興區(qū)時珍中草藥技術(shù)有限公司。

1.2 種子及接種處理

播種前對甘草種子浸種，浸種前用1%高錳酸鉀溶液將種子消毒30 min，以清水浸種1 d，浸種完畢后將種子取出，流水沖洗干凈。將種子均勻攤到已高溫消毒的濕紗布上，上面再蓋一層濕紗布進(jìn)行催芽；種子露白后進(jìn)行播種，播種同時接菌。供試基質(zhì)采用混合基質(zhì)，分別用草炭、蛭石、沙子混合配制，混合比例如下：草炭∶蛭石∶沙子=1∶0.5∶1，基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量為1.305%，全氮量為0.098%；經(jīng)高壓濕熱滅菌2 h（121 ℃）后，晾涼備用。栽植盆選用塑料盆，規(guī)格為上口徑25 cm、盆底直徑20 cm、高40 cm。栽植盆使用前用2%高錳酸鉀溶液消毒10 min，每盆裝基質(zhì)到盆內(nèi)35 cm處，菌劑接種量為10 g/盆，每處理20盆，每盆種5粒。根據(jù)試驗(yàn)安排酌情澆水，每隔30 d澆1次Hoagland營養(yǎng)液。

1.3 測定方法

甘草出苗后定期用直尺和游標(biāo)卡尺測量甘草幼苗的苗高、主根長度和地徑，鮮重直接采樣稱量，干重應(yīng)用烘干稱重法測定，計(jì)算根冠比（Root top ratio，R/T）。AM真菌侵染狀況采用KOH透明-藍(lán)墨水染色法測定[15]，菌根侵染率測定以被侵染的根段數(shù)占鏡檢總根段數(shù)的百分率表示，侵染株率測定由侵染株數(shù)和被檢測株數(shù)的比值計(jì)算侵染個體比例，侵染部位率測定采用直線方格交叉法測定，葉綠素含量采用丙酮提取法測定，幼苗組織含水量測定采用烘干稱重法測定，

相對含水量=（自然鮮重-干重）/（飽和鮮重-干重）×100%，

水分自然飽和虧=（飽和鮮重-自然鮮重）/（飽和鮮重-干重）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 AM真菌對甘草幼苗的侵染效果

在接種AM真菌90 d時檢測甘草幼苗侵染狀況及成活率，結(jié)果見表1。從表1可見，4種AM真菌均能與甘草幼苗形成菌根。通過染色法觀察AM真菌對甘草幼苗的侵染情況，結(jié)果分別見圖1、圖2、圖3、圖4。從圖1、圖2、圖3、圖4可見，4種AM真菌都能侵染甘草幼苗根系，形成菌根，其中摩西球囊霉、地表球囊霉和聚叢球囊霉3種真菌與甘草幼苗形成菌根比較早，侵染率比較高，形成的菌根主要為叢枝結(jié)構(gòu)，菌絲粗大，叢枝清晰，數(shù)量多；地表球囊霉與甘草幼苗形成的菌根既有叢枝結(jié)構(gòu)，也有泡囊，形式多樣。只有幼套球囊霉與甘草幼苗形成的菌根主要為泡囊結(jié)構(gòu)，形狀多樣，大小不一。從表1的侵染數(shù)據(jù)看，摩西球囊霉和地表球囊霉侵染甘草幼苗的能力強(qiáng)，侵染株率達(dá)到90%以上，侵染部位率均大于50%，以地表球囊霉在4個處理中菌根侵染部位率最高，達(dá)到57.4%。聚叢球囊霉對甘草幼苗的侵染效率比較強(qiáng)，從侵染數(shù)據(jù)看處于中等水平，但生長量卻并不小。接種幼套球囊霉菌根的侵染部位率較低，為45.2%；而對照沒有發(fā)現(xiàn)AM真菌侵染。接種AM真菌的甘草幼苗成活率均在90%以上，明顯高于對照。結(jié)合苗高生長數(shù)據(jù)看，地表球囊霉和幼套球囊霉對甘草幼苗的促生效果都非常明顯，但在侵染過程中的表現(xiàn)卻有一定差異，地表球囊霉在初期侵染速度快，對苗高生長促進(jìn)作用比較明顯，而幼套球囊霉初期侵染速度稍慢，在侵染完成后，才對苗高生長促進(jìn)作用明顯。

2.2 AM真菌侵染對甘草幼苗生長量的影響

AM真菌對甘草幼苗生長量的影響情況見表2。從表2可以看出，4種AM真菌均能和甘草幼苗形成菌根，與對照相比，對苗高、地徑、主根長、鮮重、干重等方面的影響大多數(shù)都達(dá)到了顯著差異水平（P<0.05）。其中，接種地表球囊霉的甘草幼苗表現(xiàn)突出，其平均高度達(dá)到42.0 cm，比對照提高1倍以上，地徑為1.46 mm，比對照增加0.51 mm；接種摩西球囊霉的甘草幼苗在苗高生長方面表現(xiàn)不突出，苗高為33.3 cm，比對照增加了13 cm，差異顯著（P<0.05）；地徑為1.08 mm，僅比對照增加0.13 mm，差異不顯著（P>0.05）。

植物的地上部分與地下部分的生長具有相關(guān)性，根系生長的強(qiáng)弱直接影響植物地上部分的生長發(fā)育水平，而且根作為甘草藥材的藥用部位，是考察藥材質(zhì)量的關(guān)鍵所在。從表2還可見，幼套球囊霉對甘草幼苗主根長度的促進(jìn)作用最大，主根長達(dá)到17.3 cm，比對照增加了7.2 cm，差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。地表球囊霉雖然對苗高生長促進(jìn)作用大，但在促進(jìn)主根生長方面的作用不是很強(qiáng)，接種地表球囊霉的甘草幼苗主根長為14.4 cm，只比對照增加了4.3 cm，差異不顯著（P>0.05）。

4種AM真菌對甘草的鮮重、干重等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都產(chǎn)生了顯著的影響，地表球囊霉、聚叢球囊霉和幼套球囊霉3種AM真菌對甘草幼苗苗高生長的促進(jìn)作用都很顯著（P<0.05），但對鮮重、干重的影響卻不盡相同；接種幼套球囊霉的甘草幼苗鮮重、干重增加都是最多的，地上部干重為3.23 g，地下部干重為2.08 g，根冠比達(dá)到了0.64，而接種地表球囊霉和聚叢球囊霉的甘草根冠比分別為0.47和0.41；接種摩西球囊霉的甘草苗雖然促進(jìn)苗高生長不是最顯著的，但其地上部干重為2.37 g，地下部干重為1.45 g，根冠比達(dá)到了0.61，表現(xiàn)出很強(qiáng)的促進(jìn)根系生長能力。

2.3 AM真菌侵染對甘草幼苗葉綠素含量的影響

AM真菌通過提高植物葉片葉綠素的含量、增強(qiáng)光合作用來參與植物碳素同化物代謝，從而促進(jìn)植物的生長發(fā)育。接種AM真菌后甘草幼苗的葉綠素含量變化情況見圖5。從圖5可見，接種AM真菌的4個處理葉綠素含量均高于對照。其中接種摩西球囊霉（Gm）和幼套球囊霉（Ge）的甘草幼苗大大提高了葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量，如接種摩西球囊霉的甘草幼苗其葉綠素a含量為1.689 mg/g，是對照的1.67倍，葉綠素b含量為0.517 mg/g，是對照的2.07倍，差異非常明顯；接種幼套球囊霉的甘草幼苗其葉綠素a含量為1.715 mg/g，是對照的1.69倍，葉綠素b含量為0.512 mg/g，是對照的2.05倍，差異也非常明顯。接種聚叢球囊霉（Ga）的甘草幼苗其葉綠素含量居中；而接種地表球囊霉（Gv）的甘草幼苗其葉綠素含量最低，但也高于對照，葉綠素a、葉綠素b含量分別為對照的1.34倍和1.50倍。

2.4 AM真菌侵染對甘草幼苗水分代謝的影響

AM真菌接種后對甘草幼苗水分代謝的影響情況見圖6、圖7。從圖6可以看出，4種AM真菌對甘草幼苗的水分代謝影響不如葉綠素含量大，如接種摩西球囊霉處理的甘草幼苗相對含水量為72.11%，而對照為51.59%，接種其他3種AM真菌的甘草幼苗相對含水量都在60%上下，雖然都高于對照，但差異不象葉綠素含量那樣大。從圖7水分自然飽和虧測定結(jié)果看，接種摩西球囊霉的處理下降最多，自然飽和虧為29.89%，對照為45.41%，明顯低于對照，其他3個處理的自然飽和虧數(shù)值在36%～40%，略低于對照。

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)選用的4種AM真菌均能與甘草幼苗形成叢枝菌根，但在侵染速度、侵染強(qiáng)度及形成的菌根結(jié)構(gòu)等方面存在差異，除了幼套球囊霉形成泡囊結(jié)構(gòu)外，其他3種AM真菌均形成了叢枝結(jié)構(gòu)。4種AM真菌接種后均能顯著提高甘草幼苗的成活率和生長量，尤以接種幼套球囊霉和地表球囊霉的效果顯著，接種地表球囊霉在促進(jìn)苗高生長方面效果顯著，接種幼套球囊霉的甘草苗高生長雖然不突出，但是積累干物質(zhì)的量相對要高，這可能是不同菌種的特性決定的。

根冠比以植物地下部分與地上部分干重或鮮重的比值為依據(jù)，它能反映植物的生長狀況以及環(huán)境條件對地上部與地下部生長的不同影響。試驗(yàn)中接種AM真菌的甘草幼苗根冠比明顯高于對照，其中接種摩西球囊霉和幼套球囊霉的處理根冠比相對較大，而地表球囊霉和聚叢球囊霉的根冠比較小，與侵染規(guī)律沒有明顯相關(guān)。說明不同物種有不同的根冠比，同一物種在不同的生育期根冠比也有變化，由于AM真菌不同，侵染后植物的代謝改變也可能不同，下一步還應(yīng)深入探討，以找出其規(guī)律性。

不同的AM菌種在促進(jìn)植株生長發(fā)育中，很可能存在不同的作用機(jī)制。試驗(yàn)中，對甘草幼苗苗高的影響是地表球囊霉、聚叢球囊霉和幼套球囊霉都比較明顯，但從地上部干重、地下部干重和根冠比來看，幼套球囊霉的效果最好。AM真菌能促進(jìn)寄主的生長發(fā)育，雖然菌根真菌消耗植物葉片合成的碳水化合物，但它促進(jìn)了根系對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，最終使得菌根植物的生長發(fā)育超過了對照。但不同的AM真菌促進(jìn)甘草幼苗生長發(fā)育的效果不一樣，對此，不同研究者所做的解釋也不同，Graham等[16]認(rèn)為不同菌種促生作用的不同是由于叢枝菌根真菌外生菌絲的不同或是寄主與叢枝菌根的親和性不同及侵染早晚造成的，因此，在今后的試驗(yàn)里還要全面系統(tǒng)分析AM真菌促進(jìn)植株生長發(fā)育的作用。

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