不同叢枝菌根真菌對西瓜嫁接苗生長和光合作用的影響

呂星光 劉潤進 李 敏*

（1青島農(nóng)業(yè)大學菌根生物技術(shù)研究所，山東青島266109；2青島農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山東青島266109）

不同叢枝菌根真菌對西瓜嫁接苗生長和光合作用的影響

呂星光1，2劉潤進1李 敏1，2*

（1青島農(nóng)業(yè)大學菌根生物技術(shù)研究所，山東青島266109；2青島農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山東青島266109）

分別以南瓜雜交種（Cucurbita maxima×C. moschata）青農(nóng)2號、青農(nóng)3號為砧木，以西瓜（Citrullus lanatus）品種京欣2號為接穗，對2種砧木嫁接的西瓜苗分別接種摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）、地表球囊霉（Glomus versiforme）、根內(nèi)球囊霉（Glomus intraradices），以不接菌的嫁接苗為對照，評價不同叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）對西瓜嫁接苗生長和光合作用的改善效應(yīng)。結(jié)果表明，接種AMF能促進西瓜嫁接苗的生長和光合作用，其中，地表球囊霉的效應(yīng)最大。青農(nóng)2號嫁接苗接種地表球囊霉處理的生物量顯著高于其他處理，AMF侵染率、凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、瞬時水分利用效率（WUE）、葉綠素相對含量（SPAD）等亦不同程度高于其他處理，青農(nóng)2號嫁接西瓜苗接種地表球囊霉的組合在西瓜育苗生產(chǎn)中具有較好的應(yīng)用前景。

西瓜；南瓜砧木；嫁接；叢枝菌根真菌；生長；光合作用

西瓜（Citrullus lanatus）屬葫蘆科，是世界上重要的經(jīng)濟作物，在我國栽培歷史悠久，2010年種植面積已達到181.25萬hm2（中華人民共和國農(nóng)業(yè)部，2011）。嫁接栽培是瓜類作物增強抗性和促進生長普遍采用的農(nóng)藝技術(shù)，不僅可以有效防治土傳病害（曹志平 等，2004），還可以改善瓜類作物的生長和品質(zhì)（韓志平 等，2006；張宇 等，2011）。叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是一類存在于土壤中的真菌，能與植物群落中90%以上的高等植物根系建立共生關(guān)系，形成叢枝菌根結(jié)構(gòu)（馬通 等，2015）。研究表明，菌根及根外菌絲可以擴大植株根系吸收面積，幫助植株吸收無機離子和水分（馬媛 等，2014）。此外，接種AMF可以促進植株的光合作用，使植株維持較高的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci），顯著增加植株的生物量（韓浩章 等，2013）。然而，關(guān)于AMF作用于嫁接苗生長和光合作用的研究鮮見報道。

本試驗以青農(nóng)2號和青農(nóng)3號南瓜為砧木，嫁接京欣2號西瓜，對青農(nóng)2號嫁接苗、青農(nóng)3號嫁接苗分別進行接種摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae，F(xiàn)m）、地表球囊霉（Glomus versiforme，Gv）、根內(nèi)球囊霉（Glomus intraradices，Gi）處理和不接菌處理，研究不同的AMF對嫁接苗生長和光合作用的影響，以期從嫁接和AMF組合角度為西瓜的育苗生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試西瓜接穗為京欣2號，由北京京研益農(nóng)科技發(fā)展中心提供。供試西瓜砧木為青農(nóng)2號和青農(nóng)3號，均為雜交白籽南瓜，由青島農(nóng)業(yè)大學提供。供試叢枝菌根真菌菌劑為摩西管柄囊霉（Fm）、地表球囊霉（Gv）和根內(nèi)球囊霉（Gi），由青島農(nóng)業(yè)大學菌根研究所提供。菌劑由孢子、菌絲、菌根化根段、培養(yǎng)基質(zhì)組成。

1.2 試驗方法

試驗于2016年3～5月在青島農(nóng)業(yè)大學日光溫室內(nèi)進行。3月21日，將浸種催芽后的砧木種子播于50孔穴盤中，穴盤內(nèi)裝高溫滅菌基質(zhì)（蛭石∶土壤=1V∶2V），AMF菌劑于砧木播種時接入，每穴接種AMF 5 000接種勢單位的接種物（劉潤進和陳應(yīng)龍，2007），對照則加入等量的滅菌接種物和接種物濾液。3月25日，將浸種催芽后的接穗種子播于50孔穴盤中，穴盤內(nèi)基質(zhì)為蛭石∶土壤=1V∶2V。3月28日，待砧木一葉一心、接穗子葉平展時，采用頂插接法進行嫁接。4月11日，選取長勢一致的嫁接苗移栽至20 cm×13 cm大小的塑料盆中，每個處理3盆，每盆為1個重復(fù)，每盆2株，盆內(nèi)裝高溫滅菌基質(zhì)（蛭石∶土壤=1V∶2V）。幼苗生長期間適當補充Hoagland營養(yǎng)液，其他按常規(guī)管理。

1.3 測定指標及測定方法

1.3.1 光合指標 5月11日上午10：00～11：30，采用美國PP Systems公司生產(chǎn)的CIRAS-3型便攜式光合測定系統(tǒng)測定植株頂部向下第1片最大完全展開功能葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci），測定均在溫度為25 ℃、光量子通量密度為1 000 μmol· m-2·s-1、CO2濃度為360 μmol·mol-1的條件下進行，瞬時水分利用效率（WUE）采用Pn/Tr計算；采用日本生產(chǎn)的SPAD-502型葉綠素儀測定植株頂部向下第1片最大完全展開功能葉片的SPAD值。

1.3.2 生長指標 測定完光合指標后，采用常規(guī)方法分別測定西瓜嫁接苗株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量以及根鮮質(zhì)量。采集根系并洗凈，切成0.5～1.5 cm小段混勻后放入試管中，加入10% KOH溶液置于90 ℃水浴鍋中水浴20 min，去掉堿液后用2% HCl溶液酸化5 min，去掉酸液后加入0.01%的酸性品紅乳酸甘油染色液（乳酸875 mL、甘油63 mL、蒸餾水63 mL、酸性品紅0.1 g），室溫下過夜，用乳酸分色后，于顯微鏡下觀察每條根段的侵染情況，根據(jù)每段根系菌根結(jié)構(gòu)的多少，按0、10%、20%、…、100%的侵染情況給出每條根段的侵染率（劉潤進和陳應(yīng)龍，2007）。

菌根侵染率=∑（0×根段數(shù)+10%×根段數(shù)+20%×根段數(shù)+ … +100%×根段數(shù)）/總根段數(shù)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用DPS軟件進行方差分析及最小顯著差異性檢驗（LSD法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種AMF對不同砧木嫁接西瓜苗生長指標的影響

由表1可以看出，接種不同的AMF均能促進2種嫁接苗的生長，但促生效果差異明顯。對于青農(nóng)2號、青農(nóng)3號嫁接的西瓜苗而言，接種Gv處理的嫁接苗的株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、AMF侵染率均最高，表明Gv是促進青農(nóng)2號、青農(nóng)3號西瓜嫁接苗生長的高效叢枝菌根真菌。青農(nóng)2號+Gv處理的株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量顯著高于其他處理，AMF侵染率亦較高，表明該組合條件更有利于西瓜嫁接苗的生長。

2.2 接種AMF對不同砧木嫁接西瓜苗光合指標的影響

由表2可以看出，接種不同的AMF均能促進2種嫁接苗的光合作用。無論是青農(nóng)2號嫁接苗，還是青農(nóng)3號嫁接苗，接種Gv處理的嫁接苗的Pn、Gs、Ci、WUE、SPAD值均最高，表明Gv是促進青農(nóng)2號、青農(nóng)3號嫁接苗光合作用的高效叢枝菌根真菌?？傮w而言，青農(nóng)2號+Gv處理的Pn、Gs、Ci、WUE、SPAD值均最高，表明該組合條件更有利于西瓜嫁接苗的光合作用。

表1 AMF對不同砧木嫁接西瓜苗生長指標的影響

表2 AMF對不同砧木嫁接西瓜苗光合指標的影響

3 結(jié)論與討論

AMF作為新型的“微生物肥料”，其菌絲的延伸和擴展可以增大植物根系的吸收能力及范圍，促進植物吸收礦質(zhì)養(yǎng)分并提高礦質(zhì)養(yǎng)分于植物根系間的循環(huán)，增強植物的水分利用率和光合作用，從而促進植物的生長（張勇 等，2003）。仝雅娜等（2015）研究表明，接種Fm和Gv均能促進草莓根系的生長，增加單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量，但Fm的促生效果比Gv的顯著。本試驗條件下，接種3種不同的AMF包括Fm、Gv、Gi，均可以促進西瓜嫁接苗的生長，其中Gv的促生效果較優(yōu)，這與仝雅娜等（2015）的研究結(jié)果存在差異。此外，接種同一真菌條件下，青農(nóng)2號嫁接西瓜苗的生物量始終高于青農(nóng)3號嫁接西瓜苗，這可能是由于不同的菌根真菌與不同的宿主植物有不同的共生體建立機制所造成的。孫秀秀等（2016）研究表明，接種AMF菌劑BF和VT可以提高植株的凈光合速率和葉綠素含量，增加黃瓜幼苗的生物量。馬通等（2016）研究表明，接種Fm、Gv、Gi可以顯著提高芹菜幼苗的葉綠素相對含量，促進芹菜幼苗的生長。本試驗條件下，接種Fm、Gv、Gi均提高了2種西瓜嫁接苗的凈光合速率、葉綠素相對含量等，促進了植株的光合作用，這與孫秀秀等（2016）和馬通等（2016）的研究結(jié)果類似，其中Gv是促進光合作用的高效真菌，接種同一真菌條件下，青農(nóng)2號嫁接苗的凈光合速率、葉片葉綠素含量等均高于青農(nóng)3號嫁接苗。關(guān)于其作用機理，將在下一步生理試驗中進一步探索。1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）是光合碳同化的關(guān)鍵酶，其活性高低直接影響植物的光合速率，而Rubisco必須經(jīng)Rubisco活化酶（RCA）活化后才具有催化活力（姜振升 等，2010），因此下一步試驗亦將在Rubisco和RCA酶活性及基因表達水平，進一步探索AMF增強西瓜嫁接苗光合作用的分子機制。

綜上所述，接種Fm、Gv、Gi均可以促進2種嫁接苗的生長和光合作用，對于2種嫁接苗而言，促生的最佳叢枝菌根真菌均為Gv，其中，青農(nóng)2號+ Gv處理的生物量顯著高于其他處理，AMF侵染率和光合指標等亦不同程度高于其他處理，可見青農(nóng)2號+Glomus versiforme組合應(yīng)用于西瓜的育苗環(huán)節(jié)將為西瓜的高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)提供新的途徑。

曹志平，陳國康，鄭長英，陳云峰，楊杭．2004．五種甲基溴土壤消毒替代技術(shù)比較研究．農(nóng)業(yè)工程學報，20（5）：250-253．

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孫秀秀，晉文娟，李衍素，閆妍，于賢昌，賀超興．2016．兩種捷克叢枝菌根真菌組合菌劑對設(shè)施黃瓜苗期生長的影響．中國蔬菜，（4）：34-37．

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Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Growth and Photosynthesis of Grafted Watermelon Seedling

LYU Xing-guang1，2，LIU Run-jin1，LI Min1，2*

（1InstituteofMycorrhizalBiotechnology，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，Shandong，China；2CollegeofHorticulture，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，Shandong，China）

Pumpkin hybrid （Cucurbita maxima×C. Moschata），‘Qingnong No.2’and ‘Qingnong No.3’were taken as stock，and watermelon（Citrullus lanatus）‘Jingxin No.2’was taken as cion．Watermelon seedlings grafted with these 2 stocks were inoculated withFunneliformis mosseae，Glomus versiformeandGlomus intraradices，respectively．The grafted seedlings without inoculation with any of arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）were taken as the control．The effect of different AMF on the growth and photosynthetic index of the grafted watermelon seedlings were evaluated．Results showed that AMF inoculation could enhance the growth and photosynthesis of the grafted watermelon seedlings．Among them，the effect ofG. versiformewas maximum．The biomass of ‘Qingnong No.2’inoculated withG. versiformewere significantly higher than that of the other treatments．Its AMF infection rate，Pn，Gs，Ci，WUE and SPAD were higher than that of the other treatments by different degree．Therefore，it is considered that the combination of‘Qingnong No.2’inoculated withG. versiformehas better application prospect in the production of watermelon seedlings．

Watermelon；Pumpkin stock；Graft；Arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）；Growth；Photosynthesis

呂星光，男，碩士研究生，主要從事蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：1335396662@qq.com

*通訊作者（Corresponding author）：李敏，女，博士，教授，碩士生導師，主要從事蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：minli@qau.edu.cn

2016-11-14；接受日期：2017-03-16

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD05B03），山東省科技發(fā)展計劃項目（2016GNC111011），山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（SDAIT-05-09），青島市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（2016）