鹽脅迫下叢枝菌根真菌（AMF）對尖瓣海蓮幼苗生物量變化的影響

苗啟晨，張曉楠，張世杰，張 穎，嚴(yán)廷良

（1.海南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，海南 ?？?571158；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 海口 571101）

鹽脅迫下叢枝菌根真菌（AMF）對尖瓣海蓮幼苗生物量變化的影響

苗啟晨1，張曉楠1，張世杰1，張 穎1，嚴(yán)廷良2*

（1.海南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，海南 ?？?571158；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101）

采用盆栽受控試驗(yàn)法，研究NaCl脅迫條件下叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fun?gi，AMF）對尖瓣海蓮（Bruguiera sexangulavar.rhynchopetala）幼苗生物量變化的影響.研究結(jié)果表明：隨著鹽濃度的增加，AMF能增加尖瓣海蓮幼苗植株的葉面積和平均生物量、提高株高增長率和直徑增長率；在高鹽環(huán)境下，AMF能有效緩解鹽害對尖瓣海蓮造成的不利影響.

叢枝菌根真菌；尖瓣海蓮；鹽脅迫

長期生長于鹽漬環(huán)境下的植物會(huì)不同程度地受到鹽分脅迫的影響，絕大多數(shù)植物的生長和發(fā)育都會(huì)受到明顯抑制，常表現(xiàn)為植物整株水平上生長速率的降低，葉片受損和根冠比增加等現(xiàn)象[1].植物鹽脅迫毒害機(jī)理的相關(guān)研究表明，高鹽度抑制植物生長發(fā)育的原因主要是滲透脅迫和離子脅迫兩個(gè)方面[1-2].高鹽環(huán)境會(huì)使植物細(xì)胞內(nèi)介質(zhì)的水勢下降，水分的有效性明顯降低，造成植物對水分吸收的困難，進(jìn)而對植物細(xì)胞內(nèi)形成滲透脅迫，引起植株的莖和部分根的生長受到抑制[3-4].很多研究還表明生長在逆境中的植物，一般具有對生物量分配模式可塑性的適應(yīng)對策[5-6]，植物生物量分配模式自我調(diào)節(jié)的變化趨勢，往往符合植物生長最優(yōu)分配理論的預(yù)測[6].

叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）能與植物根系形成共生體，對植物的生長起到一定的影響.接種AMF后的最直觀效應(yīng)就是能提高苗木移栽成活率、促進(jìn)生長發(fā)育、增加產(chǎn)量等[7].尖瓣海蓮（Bru?guiera sexangulavar.rhynchopetala）屬于紅樹科木欖屬，常綠喬木，天然分布于海南島東海岸、東寨港、清瀾港等地.目前，研究學(xué)者們已在尖瓣海蓮的分子分類、遺傳變異、化學(xué)成分、潮汐淹浸適應(yīng)、鹽度脅迫及其內(nèi)生菌等方面做了少量研究[8-12]，但鹽脅迫下叢枝菌根真菌（AMF）對尖瓣海蓮幼苗生物量變化的影響還未見相關(guān)報(bào)道.為了探討鹽脅迫下AMF對紅樹植物各部分生物量累積和分配的影響，本實(shí)驗(yàn)以尖瓣海蓮幼苗為研究對象，通過測定其直徑增長率、株高增長率、葉面積、根冠比和生物量的變化情況，觀察AMF對尖瓣海蓮幼苗在鹽生境下的生長的影響，為今后AMF影響紅樹植物生長的相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）從海南東寨港紅樹林采集紅樹植物的細(xì)根和根際土壤，用樣品袋密封保存帶回實(shí)驗(yàn)室，并在24 h之內(nèi)對樣品進(jìn)行前處理.

（2）從海南東寨港自然保護(hù)區(qū)采集紅樹植物尖瓣海蓮的胚軸備用.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 AMF的取得

將采集到的紅樹植物的根樣用蒸餾水沖洗、洗凈，F(xiàn)AA固定保存.選擇合適的根部，剪成約1 cm的根段，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的KOH溶液的錐形瓶中，90℃水浴40 min，再加入2%HCl溶液酸化5 min，然后用0.01%酸性品紅乳酸甘油染色液在90℃水浴中染色約40 min，用水分色；挑取30條根段整齊擺放于載玻片上，滴加乳酸甘油，蓋上蓋玻片并小心壓片.在顯微鏡下觀察根段AMF侵染的情況，計(jì)算感染率.將感染率達(dá)80%以上的根段剪碎保留[13].

1.2.2 尖瓣海蓮幼苗的培育和AMF對其幼苗的侵染

將尖瓣海蓮的胚軸洗干凈后插入礦泉水中進(jìn)行培養(yǎng)，每7 d更換培養(yǎng)液一次，待胚軸長出4片真葉后將小苗移到高溫高壓滅菌過的河沙和礦泉水混合基質(zhì)中進(jìn)行培養(yǎng)，采用根段侵染法將已充分形成菌根的根剪成1 cm左右的根段，每盆培養(yǎng)沙內(nèi)接種0.5 g新鮮根段，將含有AMF的根段埋于培養(yǎng)沙里時(shí)，AMF會(huì)通過轉(zhuǎn)移而對尖瓣海蓮幼苗根系進(jìn)行侵染.經(jīng)過一段時(shí)間后的培養(yǎng)，取尖瓣海蓮幼苗部分根段在顯微鏡下觀察菌根侵染情況.

1.2.3 不同濃度的Nacl溶液對尖瓣海蓮幼苗的脅迫處理

AMF對尖瓣海蓮侵染成功后，將其移栽到高溫高壓滅菌過的河沙中進(jìn)行培養(yǎng)，一周后開始進(jìn)行不同濃度的Nacl溶液脅迫處理，實(shí)驗(yàn)分為AMF侵染組（AM）和無AMF侵染組（NAM）兩組，每組分別澆灌不同濃度的Nacl溶液，每個(gè)濃度為15棵苗，NaCl溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)為0、10‰、20‰、30‰四個(gè)梯度，每3 d澆灌一次，脅迫時(shí)間為90 d.

1.2.4 鹽脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗生物量的測定方法

在脅迫之前測量每株幼苗的株高、直徑和葉面積，脅迫結(jié)束后再次測量每株幼苗的株高、直徑和葉面積.測量完畢后，將不同處理組的幼苗分成地上部分和地下部分，65℃烘干至恒重（前后兩次質(zhì)量差小于2 mg），分別計(jì)算地上部分和地下部分個(gè)體平均生物量（干重），求根冠比值并作圖分析.

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS13.0進(jìn)行差異顯著性分析和相關(guān)性分析，采用Excel 2003進(jìn)行圖表繪制.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 Nacl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗株高增長率的影響

如圖1所示，不同濃度的NaCl溶液脅迫下，AMF侵染組（AM）和無AMF侵染組（NAM）的尖瓣海蓮幼苗株高生長率變化趨勢為：隨著NaCl溶液濃度的升高，NAM組的平均株高增長率均呈下降趨勢，且下降趨勢較大.相對于NAM組，AM組的平均株高增長率表現(xiàn)為先微上升再逐漸下降的趨勢，下降趨勢不顯著.

2.2 NaCl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗直徑增長率的影響

如圖2所示，在AMF侵染組（AM）和無AMF侵染組（NAM）兩種不同處理下，隨著NaCl溶液濃度的升高，尖瓣海蓮幼苗平均直徑增長率均呈“上升—下降”趨勢，在10‰時(shí)達(dá)到最高.AM組的各處理之間差異不顯著.NAM組的30‰時(shí)的幼苗平均直徑增長率均與其他處理組差異顯著（P＜0.05）.每個(gè)濃度處理組下，AM組直徑增長率均高于NAM組，且在10‰、20‰和30‰濃度處理下均差異顯著（P＜0.05）.

圖1 尖瓣海蓮幼苗平均株高增長率的變化Fig.1 Changes of the average plant height growth rate ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

圖2 尖瓣海蓮幼苗平均直徑生長率的變化Fig.2 Changes of the average diameter growth rate ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

2.3 NaCl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗葉面積的影響

在AMF侵染組（AM）和無AMF侵染組（NAM）兩種不同處理下，隨著NaCl溶液濃度的增加，葉面積的變化均呈“上升－下降”的趨勢，在10‰時(shí)達(dá)到最大值，且均與其他濃度組差異顯著（P＜0.05）.NAM組在30‰時(shí)與其他處理差異顯著（P＜0.05）.每個(gè)濃度的處理下，AM侵染組均比NAM組的葉面積大，且均達(dá)到顯著差異水平（P＜0.05）（見圖3）.

2.4 NaCl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗平均生物量的影響

與直徑增長率和葉面積變化趨勢相同，在兩種不同處理下，隨著NaCl溶液濃度的增加，平均生物量的變化也是呈先升高后下降的趨勢，且均在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10‰的NaCl溶液時(shí)生物量積累達(dá)到最大值，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30‰的NaCl溶液時(shí)達(dá)到最小值，且與其他濃度組有著顯著差異（P＜0.05）.在20‰和30‰的NaCl溶液時(shí)，AM組的生物量顯著高于NAM組，且差異顯著（P＜0.05）（見圖4）.

2.5 NaCl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗地上生物量的影響

在兩種不同處理下，隨著NaCl溶液濃度的增加，NAM組的平均地上生物量的變化呈“上升－下降”的趨勢，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10‰的NaCl溶液時(shí)達(dá)到最大值；而AM組的平均地上生物量卻隨著NaCl溶液濃度的增加而逐漸下降；二者的在對照組和10‰濃度組的平均地上生物量均與20‰和30‰濃度組差異顯著（P＜0.05）.在對照組和10‰濃度時(shí)，AMF對地上生物量的生長影響無顯著差異；在10‰濃度處理組中AM組地上生物量低于NAM組，但無顯著差異；在30‰處理時(shí)，AM組地上生物量顯著高于NAM組，且達(dá)到P＜0.05的顯著水平（見圖5）.

圖3 尖瓣海蓮幼苗平均葉面積生長的變化情況Fig.3 Changes of the average leaf area growth ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

圖4 尖瓣海蓮幼苗平均生物量變化情況Fig.4 Changes of the average biomass ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

2.6 NaCl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗地下生物量的影響

如圖6所示，在兩種不同處理下，隨著NaCl濃度的增加，平均地下生物量的變化都是呈“升高－下降”的趨勢，在10‰濃度時(shí)，兩種處理的地下生物量均達(dá)到最大值，且與其他濃度差異顯著（P＜0.05）.在對照、10‰、20‰濃度處理組中，AM組地下生物量均高于NAM組，但無顯著差異性.而在30‰濃度處理時(shí)，AM組顯著低于NAM組并且有顯著差異（P＜0.05）.

圖5 尖瓣海蓮幼苗地上生物量變化情況Fig.5Changes of the average above-ground biomass ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

圖6 尖瓣海蓮幼苗地下生物量變化情況Fig.6Changes of the average underground biomass ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

2.7 NaCl脅迫下AMF對尖瓣海蓮幼苗根冠比值的影響

鹽脅迫下，AM組隨著鹽濃度的增加呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，并在20‰濃度時(shí)根冠比值最高，30‰濃度時(shí)根冠比值顯著低于其他濃度（P＜0.05）.而在NAM組，隨著鹽濃度的增高，根冠比值呈不斷升高的趨勢，在最高鹽度30‰時(shí)達(dá)到最大值，與其他濃度差異顯著（P＜0.05），并且是AM組的6倍左右，顯著性差異（P＜0.05）（見圖7）.

圖7 尖瓣海蓮幼苗根冠比變化情況Fig.7 Changes of Root-shoot ratio ofBruguiera Sexangulavar.Rhynchopetalaseedlings

3 結(jié)論與討論

研究者以不同種植物為研究對象，研究了AMF對寄主植物的促生作用，發(fā)現(xiàn)AMF對鹽生和非鹽生植物均能促進(jìn)其生長，比如，AMF能促進(jìn)鹽生植物鹽苑（Aster.tripoliam）葉片的伸長，提高其耐鹽能力[13]；對非鹽生植物如黃瓜的鹽脅迫實(shí)驗(yàn)也表明AMF能提高鹽脅迫下植株的耐鹽性并促進(jìn)其葉片及根部的生長[14].AMF能促進(jìn)鹽漬土壤中植物的生長，增加葉片葉面積和葉綠素含量，提高植株地上部分及地下部分干物質(zhì)產(chǎn)量，已得到了很多研究結(jié)果的證實(shí)[14-18].Mass E V在對闊葉樹種苗木的研究試驗(yàn)中證實(shí)了AMF能增加鹽漬土闊葉樹種苗木的生長量[19]，Weissenhorn I對果樹的研究中發(fā)現(xiàn)AMF能提高果樹的光合能力，增強(qiáng)其耐鹽性.本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，在鹽脅迫下，AMF均能增加尖瓣海蓮幼苗植株的葉面積、直徑生長率和平均生物量，這和上述眾多實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的.在對照組和較低鹽度（10‰）時(shí)，NAM組植株株高生長率高于AM組，在高鹽度（20‰和30‰）時(shí)AM組高于NAM組，30‰的鹽度是較接近海水的鹽度，表明在接近海水鹽度情況下，AMF有利于提高尖瓣海蓮植株的株高生長率.

同時(shí)，鹽堿的環(huán)境條件對生物量及其向不同器官分配比例的變化也說明了其對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力.在高鹽度下，NAM組地下生物量分配增加，根冠比明顯增大，地下生物量增加有利于積累光合產(chǎn)物，地上生物量減少有利于減少水分的丟失，這些變化的特征說明了在鹽脅迫下，幼苗對環(huán)境非常敏感，植株已受到嚴(yán)重的鹽脅迫.而AM組隨著鹽度的增加呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢.本研究表明AMF不僅對尖瓣海蓮的生長具有非常明顯的促進(jìn)作用，而且還可以增強(qiáng)其抗鹽能力.因此我們推斷AMF可能在紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)中同樣具有重要的生態(tài)功能，未來可以對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)開展系統(tǒng)的AMF菌種資源研究，篩選具有耐淹、耐鹽以及高效促生作用的AMF菌種資源，廣泛用于農(nóng)作物增產(chǎn)、環(huán)境治理、紅樹林的生態(tài)恢復(fù)等方面.

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責(zé)任編輯：劉 紅

Effects ofArbuscular mycorrhizal fungi（AMF）on Biomass Changes ofBruguiera sexangulavar.rhynchopetalaSeedlings Under Salt Stress

MIAO Qichen1，ZHANG Xiaonan1，ZHANG Shijie1，ZHANG Ying1，YAN Tingliang2＊
（1.School of Life Science，Hainan Normal University，Haikou571158，China；2.Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences Environment and Plant Protection Institute，Haikou571101，China）

Under salt stress compared with ordinary cultivation,the effects of inoculatingarbuscular mycorrhizal fungi（AMF）on the changes of plant biomass inBruguiera sexangulavar.rhynchopetalaseedlings were studied by adopting me?socosm experiment.The results show that AMF can increase the seedlings’leaf area,plant height growth rate,diameter growth rate and the average biomass with the increasing of the salt stress degree,and the AMF infection group could relieve the adverse effects on the plants effectively.

arbuscular mycorrhizal fungi；Bruguiera sexangulavar.rhynchopetala；salt stress

Q 948

A

1674-4942（2017）01-0014-05

2016-10-12

國家自然科學(xué)基金（31360173）；有害生物控制與資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2015開放課題（SKLBC15KF06）；GEF海南省濕地保護(hù)體系項(xiàng)目

*通訊作者：嚴(yán)廷良，碩士，E-mail：912069732@qq.com

10.12051/j.issn.1674-4942.2017.01.003