禾草內(nèi)生真菌與2種AM真菌互作對黑麥草生長的影響

李芳，李彥忠，段廷玉

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

禾草內(nèi)生真菌與2種AM真菌互作對黑麥草生長的影響

李芳，李彥忠，段廷玉*

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

在溫室盆栽條件下，以侵染內(nèi)生真菌和未侵染內(nèi)生真菌的黑麥草為材料，接種幼套球囊霉(Claroideoglomusetunicatum)和根內(nèi)球囊霉(Rhizophagusintraradices)以及兩種AM真菌的混合菌劑，通過比較單一及混合AM真菌和禾草內(nèi)生真菌對黑麥草株高、根長、生物量、P含量、可溶性糖、可溶性蛋白以及光合指標(biāo)等方面的差異，探究AM真菌與禾草內(nèi)生真菌對黑麥草生長的影響。結(jié)果表明，接種幼套球囊霉、根內(nèi)球囊霉和混合菌劑的黑麥草平均AM真菌侵染率分別為44.04%，34.13%和41.13%，禾草內(nèi)生真菌降低AM真菌平均侵染率22.28%。接種AM真菌和侵染禾草內(nèi)生真菌均提高了黑麥草形態(tài)和生理生化指標(biāo)，且二者(尤其是幼套球囊霉與禾草內(nèi)生真菌)共存時(shí)，黑麥草的形態(tài)和生理生化指標(biāo)最高，與既不侵染禾草內(nèi)生真菌也不接AM真菌的處理相比，幼套球囊霉與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)總P含量、總生物量和凈光和速率分別提高48.21%, 21.12%和73.53%，總可溶性糖和蛋白分別提高147.12%和24.27%?？傮w而言，AM真菌顯著促進(jìn)了植物地上、地下部分生長，而禾草內(nèi)生真菌主要促進(jìn)植物地上部分的生長。

AM真菌；禾草內(nèi)生真菌；黑麥草；生長

叢枝菌根(arbuscular mycorrhizal，AM)真菌是球囊菌門(Glomeromycota)、球囊菌綱(Glomeromycetes)的一類真菌，可與大約90%以上的有花植物、蕨類和苔蘚植物形成菌根結(jié)構(gòu)[1-2]，是世界上分布最廣泛的菌根類型，廣泛存在于草地、農(nóng)田、森林等生態(tài)系統(tǒng)中[3]。AM真菌可改善土壤理化性狀[1]、改善根圍微生物區(qū)系[4]、改變植物形態(tài)結(jié)構(gòu)[5-6]、促進(jìn)植物對水分和養(yǎng)分的吸收利用[7-8]，從而促進(jìn)植物生長和提高植物抗逆性。

禾草內(nèi)生真菌(Epichlo?)是指在禾草中度過全部或大部分生命周期，而禾草不顯示外部癥狀的一大類真菌[9]，禾草-內(nèi)生真菌共生體是自然界中較為常見的一種共生體類型，植物可以為內(nèi)生真菌提供光合產(chǎn)物和礦物質(zhì)[10]，內(nèi)生真菌則可以提高種子活力[11]，促進(jìn)植物生長，提高牧草產(chǎn)量[12]。

AM真菌與禾草內(nèi)生真菌互作的研究并不多見，僅限于球囊霉屬(Glomus)AM真菌與禾草內(nèi)生真菌Epichlo?(無性階段為Neotyphodium)的相互作用。禾草內(nèi)生真菌和AM真菌能相互影響，研究發(fā)現(xiàn)禾草內(nèi)生真菌和AM真菌存在相互競爭的關(guān)系。Omacini等[13]發(fā)現(xiàn)帶內(nèi)生真菌N.occultans的黑麥草(Loliumperenne)降低了3種混合球囊霉的侵染，但卻可以增加附近未感染內(nèi)生真菌植株的AM真菌侵染率，Mack等[14]的研究也發(fā)現(xiàn)高羊茅(Festucaarundinacea)內(nèi)生真菌的存在降低了AM真菌侵染率，并認(rèn)為內(nèi)生真菌和AM真菌的互作存在不對稱性。然而Novas等[15-16]卻發(fā)現(xiàn)禾草內(nèi)生真菌可以增加AM真菌的侵染率，而且一定濃度的內(nèi)生真菌浸提液可以增加AM真菌的菌絲長度。Liu等[17]報(bào)道禾草內(nèi)生真菌降低AM真菌侵染率的同時(shí)，AM真菌反過來又減少了內(nèi)生真菌菌絲密度和寄主植物葉片中生物堿的含量。目前，有關(guān)AM真菌與禾草內(nèi)生真菌互作，對P等養(yǎng)分吸收、生長及生理生化指標(biāo)影響的研究尚不多見。我國土壤普遍缺P，且P在土壤中移動(dòng)性差，AM真菌對植物P吸收的貢獻(xiàn)可達(dá)80%以上[18]。國際上目前銷售的多年生黑麥草多含有禾草內(nèi)生真菌，因此，研究AM真菌，尤其是在低P條件下與禾草內(nèi)生真菌互作對植物生長及養(yǎng)分吸收的影響，對于有效利用共生微生物，促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收和生長具有重要意義。本研究通過比較單一AM真菌和混合AM真菌在低P條件下與禾草內(nèi)生真菌互作對黑麥草生長的影響差異，篩選優(yōu)勢AM真菌，并明確低P條件下禾草內(nèi)生真菌與AM真菌互作促進(jìn)植物生長的優(yōu)勢組合，從而利用共生微生物促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量。這對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展有著積極的影響。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1供試土壤 供試土壤購于蘭州花市，黑壤土，土壤過2 mm篩后，與河砂按1∶1比例充分混合，于121 ℃高壓滅菌2次，每次滅菌1 h，間隔24 h?；旌匣|(zhì)pH=5.85，速效P含量為19.17 mg/kg。

1.1.2供試植物 供試宿主植物為坪用多年生黑麥草, 種子帶有禾草內(nèi)生真菌(E+)和不帶禾草內(nèi)生真菌(E-)，由蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院馬敏芝博士提供。挑選大小一致且籽粒飽滿的種子，先用75%的酒精消毒3 min，再用體積分?jǐn)?shù)為3%的次氯酸鈉對種子進(jìn)行表面消毒10 min，用自來水和蒸餾水沖洗3次，擺放在有濾紙的培養(yǎng)皿中于恒溫培養(yǎng)箱25 ℃催芽。

1.1.3供試菌種 供試AM真菌菌劑為幼套球囊霉(Claroideoglomusetunicatum)和根內(nèi)球囊霉(Rhizophagusintraradices)以及這兩種菌的混合菌劑，購買于北京市農(nóng)林科學(xué)研究院植物營養(yǎng)與資源研究所中國叢枝菌根真菌菌種資源保藏中心，經(jīng)三葉草擴(kuò)繁所得。接種物含有真菌孢子、菌絲、侵染根段等繁殖體及混合基質(zhì)。

1.1.4試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2014年7月到2014年10月在蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院榆中智能溫室中進(jìn)行，將供試土壤分別接種不同AM真菌，包括：1)單獨(dú)接種幼套球囊霉(C.et)；2)單獨(dú)接種根內(nèi)球囊霉(R.in)；3)混合接種幼套球囊霉+根內(nèi)球囊霉(Mix)；4)接種滅菌AM真菌菌劑，作為對照(NM)。

每盆裝1000 g 土，20 g AM菌劑。將AM菌劑與土充分混合建立AM處理，并在上述AM處理中分別移栽E+，E-幼苗，每盆移栽4株，生長1周后，選擇長勢較為一致的保留3株；試驗(yàn)共8個(gè)處理，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。

黑麥草在溫室生長9周后收獲。生長期間隔日澆水，根據(jù)水分損失情況，補(bǔ)充至土壤重量10%。

收獲前一天測定黑麥草株高和光合指標(biāo)，收獲時(shí)采集不同處理植株相同部位的新鮮葉片，用于測定可溶性糖、可溶性蛋白等指標(biāo)。植物收獲后，將地上部和地下部分開，根部用水沖洗干凈，取部分根樣測定菌根侵染率，剩余的地上部和地下部測定生物量。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1菌根侵染率的測定 染色鏡檢法測定菌根侵染率：稱取0.2 g左右根系，置于10% KOH 溶液中30 min，然后于60 ℃ 水浴中加熱1 h，傾去KOH 溶液，將根系置于1 mol/L HCl溶液中酸化30 s，傾去HCl；用蒸餾水沖洗3次，在解剖鏡下檢查是否已除去植物根部皮層中的有色物質(zhì)，若色素已基本去除，用0.05% Trypan Blue(乳酸∶甘油∶水=1∶1∶1)染色[19]，60 ℃水浴保持5～10 min，冷卻后測定AM真菌侵染率[20]。

1.2.2形態(tài)學(xué)指標(biāo)的測定 株高：從土表面的部位開始到植株最高點(diǎn)的高度，定苗后第2周開始測定，每周1次，共6次。

根長：從基質(zhì)界面開始到根最長部分長度，收獲植物后，將根系沖洗干凈，每盆植株的全部根系平鋪在報(bào)紙上，用厘米尺測量每盆植株根系長度。

生物量：地上、地下部分均先稱取鮮重(W1)，然后采用烘干法測定，先在105 ℃殺青20 min，然后于80 ℃烘箱烘48 h，稱重(W2)。地上、地下生物量根據(jù)測定可溶性糖、AM真菌侵染率等相關(guān)指標(biāo)的鮮重(W3)與干重比，計(jì)算獲得。

1.2.3植物地上地下部分全P含量的測定 采用鉬銻抗吸光光度法[21]，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，用分光光度計(jì)(Pectrum, Shanghai 721,中國)，于700 nm處測定吸光度值。

1.2.4可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的測定 可溶性糖和可溶性蛋白含量分別采用王學(xué)奎[22]的蒽酮比色法和考馬斯亮藍(lán)G-250法，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，并用分光光度計(jì)(Pectrum, Shanghai 721,中國)分別于620 nm和595 nm波長處測定吸光度值。

1.2.5光合指標(biāo)的測定 收獲前在室內(nèi)選擇天氣晴朗的上午9:00-11:00，從盆栽植株中隨機(jī)選取葉片，于普通空氣條件下采用Li-6400便攜式光合儀測定葉片光合，每盆取5個(gè)值，每個(gè)處理測4個(gè)重復(fù)。測定參數(shù)包括葉片的凈光合速率(Pn，μmol/m2·s)、蒸騰速率(Tr，μmol/m2·s)、氣孔導(dǎo)度(Gs，μmol/m2·s)以及水分利用效率(WUE)等指標(biāo)[23]。

1.3數(shù)據(jù)處理

將所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入Microsoft Excel 2007進(jìn)行整理并計(jì)算、作圖。用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對不同處理間數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1AM真菌侵染率

NM處理的黑麥草根系未檢測到菌根結(jié)構(gòu)。接種AM真菌的黑麥草均不同程度地受到侵染。E+和E-黑麥草均以幼套球囊霉侵染率最高，根內(nèi)球囊霉侵染率最低，E+、E-黑麥草的AM真菌平均侵染率分別為34.78%和44.75%，E+較E-降低AM真菌平均侵染率22.28%(表1)。

2.2黑麥草株高和根長

AM真菌和禾草內(nèi)生真菌均顯著提高了黑麥草株高，但未顯著影響植物根長。其中AM真菌對黑麥草株高的影響因AM真菌而異。與NM處理相比，C.et提高了黑麥草株高，而R.in則降低了黑麥草株高，Mix對黑麥草株高和根長均無顯著影響。AM真菌(除R.in)與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，黑麥草株高顯著高于對照，但二者不存在交互作用(圖1)。

2.3黑麥草生物量

表1 AM和禾草內(nèi)生真菌處理下的多年生黑麥草AM真菌侵染率Table1 Perennial ryegrass AMF colonization under AM fungi and grass endophyte treatments %

E+：侵染禾草內(nèi)生真菌 Infected grass endophyte；E-：未侵染禾草內(nèi)生真菌Un-infected grass endophyte；NM：接種滅菌AM真菌菌劑 Inoculated sterized inoculant；C.et：接種幼套球囊霉 InoculatedC.etunicatum；R.in：接種根內(nèi)球囊霉InoculatedR.intraradices；Mix：接種混合菌劑 Inoculated mix ofC.etunicatumandR.intraradices.

圖1 AM真菌和禾草內(nèi)生真菌處理下的黑麥草株高和根長 Fig.1 Perennial ryegrass plant height and root length under AM fungi and grass endophyte treatments 不同字母表示不同處理間存在顯著差異 (P<0.05) Different letters show significant differences among different treatments (P<0.05). NME+：未接種AM真菌只侵染禾草內(nèi)生真菌Non-inoculated AMF but infected grass endophyte；NME-：未接種AM真菌也未侵染禾草內(nèi)生真菌Neither inoculated AMF nor infected grass endophyte；C. etE+：幼套球囊霉與禾草內(nèi)生真菌共存Co-exist by C. etunicatum and grass endophyte；C. etE-：接種幼套球囊霉未侵染禾草內(nèi)生真菌Inoculated C. etunicatum but not infected grass endophyte；R. inE+：根內(nèi)球囊霉與禾草內(nèi)生真菌共存Co-exist by R. intraradices and grass endophyte；R. inE-：接種根內(nèi)球囊霉未侵染禾草內(nèi)生真菌Inoculated R. intraradices but not infected grass endophyte；MixE+：混合菌劑與禾草內(nèi)生真菌共存Co-exist by C. etunicatum, R. intraradices and grass endophyte；MixE-：接種混合菌劑未侵染禾草內(nèi)生真菌Inoculated C. etunicatum and R. intraradices but not infected grass endophyte. 下同The same below.

AM真菌與禾草內(nèi)生真菌均顯著促進(jìn)了黑麥草的生長，與NM處理相比，接種AM真菌顯著提高了黑麥草地上生物量、地下生物量、總生物量，其中接種C.et分別提高地上、地下和總生物量21.71%，20.63%和21.32%。R.in提高地上生物量1.25%，地下生物量10.90%，總生物量1.19%。Mix處理下黑麥草生物量介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間。禾草內(nèi)生真菌顯著提高植物地上生物量18.17%，地下生物量12.72%和總生物量16.12%。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌同時(shí)存在時(shí)，地上生物量、地下生物量、總生物量有顯著交互作用，顯著大于二者都不存在或二者單獨(dú)存在的處理，這表明兩種共生微生物對黑麥草生長的促生效應(yīng)是疊加的。

與NM處理相比，接種AM真菌的處理(除C.et)提高了黑麥草的根冠比，其中R.in提高1.39%，Mix提高14.45%。禾草內(nèi)生真菌顯著降低黑麥草根冠比。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)二者之間沒有交互效應(yīng)(表2)。

2.4黑麥草P含量

AM真菌與禾草內(nèi)生真菌對黑麥草養(yǎng)分吸收的影響與對生物量的影響相似。與NM處理相比，接種AM真菌顯著影響了黑麥草地上、地下和總P含量，其中以接種C.et效果最為顯著。C.et分別提高地上、地下和總P含量28.05%，58.41%和36.12%。R.in反而降低了黑麥草地上、地下和總P含量，降低程度分別為10.34%，11.38%和10.62%。Mix處理下黑麥草P含量介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間。與E-植株相比，禾草內(nèi)生真菌顯著提高地上P含量23.77%，地下P含量41.13%，總生物量28.48%。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，僅對黑麥草總P含量有顯著交互作用，其中C.et與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)效果最好，黑麥草地上、地下和總P含量較兩者都不存在的處理提高35.37%，88.69%和49.30%，且這種協(xié)同效應(yīng)顯著大于C.et和禾草內(nèi)生真菌單獨(dú)存在的處理，這表明兩種共生微生物對黑麥草生長的促生效應(yīng)是疊加的(表3)。

表2 AM真菌與禾草內(nèi)生真菌處理下黑麥草生物量Table 2 Perennial ryegrass biomass under AM fungi and grass endophyte treatments

表3 AM真菌與禾草內(nèi)生真菌處理下黑麥草地上、地下和總P含量Table 3 Perennial ryegrass shoot P, root P and total P content under AM fungi and grass endophyte treatments mg/pot

注：同列不同字母表示處理間差異顯著 (P<0.05)。下同。

Note：Different letters in the same column mean the significant differences among different treatments atP<0.05. The same below.

2.5黑麥草可溶性糖含量

AM真菌與禾草內(nèi)生真菌均顯著提高了黑麥草的可溶性糖含量。與NM處理相比，接種AM真菌顯著提高黑麥草地上、地下和總可溶性糖含量。其中接種C.et分別提高地上、地下和總可溶性糖含量89.33%，232.44% 和114.64%，R.in分別提高地上、地下和總可溶性糖含量45.43%，61.82%和48.33%，Mix處理下黑麥草可溶性糖含量介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間。與E-植株相比，禾草內(nèi)生真菌提高地上可溶性糖含量36.77%和總可溶性糖含量23.17%，而對地下可溶性糖含量沒有顯著影響。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，黑麥草的可溶性糖含量高于其他處理，但二者間不存在交互作用(表4)。

2.6黑麥草可溶性蛋白含量

AM真菌與禾草內(nèi)生真菌均顯著提高了黑麥草的可溶性蛋白含量。與NM處理相比，接種AM真菌顯著提高黑麥草地下和總可溶性蛋白含量，而對地上可溶性蛋白含量沒有顯著影響。其中C.et,R.in和 Mix處理下地下可溶性蛋白含量分別提高16.76%，21.14%和21.81%，總可溶性蛋白含量分別提高11.74%，10.43%和10.87%。與E-植株相比，侵染禾草內(nèi)生真菌僅對地上可溶性蛋白含量和總可溶性蛋白含量有顯著差異，其中地上可溶性蛋白含量提高17.42%，總可溶性蛋白含量提高8.64%。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，黑麥草的可溶性蛋白含量高于其他處理，但二者間沒有交互作用(表5)。

2.7黑麥草光合效率

AM真菌與禾草內(nèi)生真菌均能顯著提高黑麥草的光合速率。與NM處理相比，接種AM真菌能提高黑麥草凈光和速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和水分利用效率。其中C.et提高凈光和速率42.67%，氣孔導(dǎo)度23.63%，蒸騰速率25.98%和水分利用效率50.00%；R.in提高凈光和速率8.83%，水分利用效率49.38%；Mix處理下黑麥草光合速率介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間。與E-植株相比，侵染禾草內(nèi)生真菌提高凈光和速率23.98%，氣孔導(dǎo)度14.48%，蒸騰速率13.04%，水分利用效率25.29%。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，黑麥草的光合速率高于其他處理，但二者之間沒有顯著交互作用(表6)。

表4 AM真菌與禾草內(nèi)生真菌處理下黑麥草可溶性糖含量Table 4 Perennial ryegrass soluble sugar content under AM fungi and grass endophyte treatments %

表5 AM真菌與禾草內(nèi)生真菌處理下黑麥草可溶性蛋白含量 Table 5 Perennial ryegrass soluble protein content under AM fungi and grass endophyte treatment mg/g

表6 AM真菌與禾草內(nèi)生真菌處理下的黑麥草光合指標(biāo)Table 6 Perennial ryegrass photosynthetic indexes under AM fungi and grass endophyte treatments

3 結(jié)論與討論

AM真菌和禾草內(nèi)生真菌廣泛存在于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，能與宿主植物形成共生體，早在20世紀(jì)90年代人們便已知道禾草內(nèi)生真菌能夠影響土壤中的AM真菌，本研究結(jié)果表明，接種AM真菌，對黑麥草形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)的影響都是C.et>Mix>R.in，Mix處理的效果優(yōu)于根內(nèi)球囊霉，卻低于幼套球囊霉，這可能是因?yàn)橥瑫r(shí)接種不同的AM真菌時(shí)，兩種AM真菌間存在競爭，從而在促進(jìn)植物生長方面并沒有表現(xiàn)出疊加的優(yōu)勢。此外，侵染禾草內(nèi)生真菌降低了AM真菌的侵染率，說明禾草內(nèi)生真菌能抑制AM真菌的侵染，這和Mack 等[14]、Muller[24]的研究結(jié)果一致，這可能是因?yàn)楹滩輧?nèi)生真菌和AM真菌之間也會(huì)存在競爭，而禾草內(nèi)生真菌相對于AM真菌有短期的優(yōu)越性[14]。本研究還發(fā)現(xiàn)禾草內(nèi)生真菌與不同AM真菌互作，對黑麥草生長的促進(jìn)作用不同，禾草內(nèi)生真菌與幼套球囊霉互作對黑麥草生長的促進(jìn)作用大于根內(nèi)球囊霉，這和Larimer等[25]發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌Epichlo?elymi促進(jìn)摩西球囊霉(G.mosseae)侵染，抑制近明球囊霉(G.Claroideum)侵染的結(jié)果相似。這可能是因?yàn)锳M真菌對植物的促進(jìn)作用因真菌而異的緣故。

幼套球囊霉和禾草內(nèi)生真菌都能顯著提高黑麥草株高，根內(nèi)球囊霉能促進(jìn)黑麥草根系生長，而禾草內(nèi)生真菌對黑麥草的根系無顯著差異。這與鹿金穎等[26]在酸棗(Zizyphusspinosus)實(shí)生苗上接種AM真菌，發(fā)現(xiàn)實(shí)生苗的生長量(株高、葉面積、鮮重、干重)顯著增加，Berta等[27]在紅葉李(Prunuscerasifera)組培苗上接種摩西球囊霉和根內(nèi)球囊霉，導(dǎo)致根長顯著增加，Bacon等[28]證實(shí)禾草內(nèi)生真菌的感染可提高多年生黑麥草的地上生長能力的結(jié)果一致。方愛國等[29]的試驗(yàn)表明內(nèi)生真菌和AM真菌都能促進(jìn)野大麥(Hordeumbrevisubulatum)地上生物量的增加，此外，AM真菌主要促進(jìn)野大麥地下生物量的增加，而內(nèi)生真菌對野大麥地下生物量無顯著貢獻(xiàn)。Muller[24]的試驗(yàn)也表明禾草內(nèi)生真菌不能增加宿主植物的地下生物量，本研究結(jié)果與此相似，本研究結(jié)果表明：AM真菌和禾草內(nèi)生真菌都能提高黑麥草地上、地下和總生物量，而AM真菌能同時(shí)提高地上、地下生物量、總生物量和根冠比，其效果是C.et>Mix>R.in。這可能是因?yàn)锳M真菌侵染植物根系，能運(yùn)輸根系吸收的水分和礦質(zhì)養(yǎng)分到植物地上部分，同時(shí)地上部分積累的碳水化合物也能運(yùn)輸?shù)礁?，因此，AM真菌能同時(shí)促進(jìn)地上地下部分生長，而Mix處理下的2種AM真菌之間存在養(yǎng)分、水分和碳水化合物競爭，從而減少了養(yǎng)分、水分和碳水化合物的運(yùn)輸，因此，生物量的積累介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間。禾草內(nèi)生真菌菌絲體存在于禾草的所有地上部分：莖稈、葉鞘、葉片、花序及種子，但未發(fā)現(xiàn)存在于根系中[30]，所以，禾草內(nèi)生真菌對地下生物量的影響較地上生物量小。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，地上生物量、地下生物量、總生物量顯著高于二者都不存在或二者單獨(dú)存在的處理，這表明兩種共生微生物促進(jìn)黑麥草生長的效應(yīng)是疊加的。

Moradi等[31]發(fā)現(xiàn)接種AM真菌顯著提高了寄主植物根部可溶性糖含量，張盼盼[32]發(fā)現(xiàn)披堿草(Elymusdahuricus)內(nèi)生真菌能提高寄主植物葉片的可溶性糖含量；此外，劉潤進(jìn)等[1]的研究發(fā)現(xiàn)接種摩西球囊霉、根內(nèi)球囊霉和珠狀巨胞球囊霉6～7周后洋蔥(Alliumcepa)根系內(nèi)可溶性蛋白的含量顯著高于未接菌植株，并誘導(dǎo)植株分泌合成一些新的蛋白質(zhì)，陳娜[33]的研究也發(fā)現(xiàn)醉馬草(Achnatheruminebrians)內(nèi)生真菌能提高寄主植物葉片可溶性蛋白含量。這些研究表明AM真菌和禾草內(nèi)生真菌均能提高植物的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量，本研究結(jié)果與此一致。AM真菌與禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，多年生黑麥草的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量高于二者都不存在或二者單獨(dú)存在的處理。

光合作用是衡量植物生長狀況的重要指標(biāo)，是植物合成有機(jī)物質(zhì)和獲得能量的根本所在，本研究發(fā)現(xiàn)，AM真菌和內(nèi)生真菌都能提高多年生黑麥草凈光和速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和水分利用效率，這與Amalric等[34]研究多年生黑麥草E+植株的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率以及凈光合速率高于E-植株以及朱先燦等[35]研究的AM真菌促進(jìn)了玉米(Zeamays)葉片葉綠體的形成和葉綠素的合成速率，進(jìn)而提高了菌根植株的光合能力的結(jié)果一致，其中對黑麥草凈光和速率和水分利用效率的促進(jìn)作用C.et>Mix>R.in，這可能是因?yàn)锳M真菌菌絲體促進(jìn)水分和營養(yǎng)物質(zhì)在地上、地下部分的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)，從而能有效地促進(jìn)光合作用的進(jìn)行，而混合接種的AM真菌之間存在養(yǎng)分和碳水化合物的競爭，因此Mix處理的光合作用能力介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間。AM真菌和內(nèi)生真菌同時(shí)存在時(shí)，多年生黑麥草的光合作用強(qiáng)于AM真菌與禾草內(nèi)生真菌都不存在的處理和二者單獨(dú)存在的處理，其中以幼套球囊霉和禾草內(nèi)生真菌同時(shí)存在時(shí)效果最佳。

本研究結(jié)果表明，AM真菌和禾草內(nèi)生真菌共同作用時(shí)，黑麥草形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)高于二者都不存在或二者單獨(dú)存在的處理，這與方愛國等[29]的研究結(jié)果一致。對于AM真菌處理，Mix處理下多年生黑麥草的形態(tài)和生理生化指標(biāo)介于2種AM真菌單獨(dú)接種處理之間，這可能是因?yàn)?種AM真菌促進(jìn)植物吸收養(yǎng)分(P)的同時(shí)，二者間也存在養(yǎng)分和碳水化合物的競爭，而Mix處理下2種AM真菌通過競爭消耗的養(yǎng)分和碳水化合物大于它們?yōu)橹参镒龀龅呢暙I(xiàn)，所以黑麥草長勢變?nèi)酢?/p>

禾草內(nèi)生真菌促進(jìn)植物生長主要是因?yàn)閮?nèi)生真菌的侵染影響植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝, 提高植物的資源利用效率，從而促進(jìn)植物生長；AM真菌促進(jìn)植物生長主要是因?yàn)锳M 真菌與宿主植物形成共生關(guān)系后, 其根外菌絲能夠擴(kuò)大宿主根系吸收范圍，促進(jìn)水分和礦物質(zhì)(尤其是P)的吸收利用和轉(zhuǎn)運(yùn)，從而促進(jìn)植物生長[36]。關(guān)于二者的互作機(jī)理，Mack等[14]提出的一種假說：禾草內(nèi)生真菌的密度能夠改變宿主植物對營養(yǎng)元素的需求，從而間接影響AM真菌對植物的侵染。因此篩選優(yōu)勢AM真菌，明確低P條件下禾草內(nèi)生真菌與AM真菌互作促進(jìn)植物生長的優(yōu)勢組合，并探究二者互作的內(nèi)在機(jī)制，從而為利用共生微生物促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量奠定一定的理論基礎(chǔ)。

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Effectsofinteractionsbetweenagrassendophyteandanarbuscularmycorrhizalfungusonperennialryegrassgrowth

LI Fang, LI Yan-Zhong, DUAN Ting-Yu*

StateKeyLaboratoryofGrasslandAgro-ecosystems,CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China

The aim of this study was to determine the effects of interactions between an arbuscular mycorrhizal (AM) fungus and an endophyte on the growth of perennial ryegrass (Loliumperenne). Ryegrass plants were grown in pots in a greenhouse and inoculated with the AM fungusClaroideoglomusetunicatum,Rhizophagusintraradices, and a mixture ofC.etunicatumandR.intraradices, and then plant height, root length, biomass, phosphorus content, soluble sugars content, soluble protein content, and photosynthetic indexes were monitored. The results showed that the average AM colonization byC.etunicatum,R.intraradices, and the mixture of both species was 44.04%, 34.13%, and 41.13%, respectively. The average AM colonization was 22.28% lower in endophyte-infected ryegrass than in endophyte-free ryegrass. Both the AM fungus and the endophyte increased the morphological, physiological, and biochemical indexes of perennial ryegrass. The total P content, total dry weight, photosynthetic rate, total soluble sugars content, and soluble protein content was 48.21%, 21.12%, 73.53%, 147.12%, and 24.27% higher, respectively, in the plants co-inoculated withC.etunicatumand grass endophyte than in uninoculated plants. Both fungi enhanced shoot growth and root growth, but in general, the AM fungus significantly increased shoot and root growth, while the endophyte mainly increased the shoot growth of perennial ryegrass.

arbuscular mycorrhizal fungi; grass endophyte;Loliumperenne; growth

10.11686/cyxb2016445

http://cyxb.lzu.edu.cn

李芳, 李彥忠, 段廷玉. 禾草內(nèi)生真菌與2種AM真菌互作對黑麥草生長的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(9): 132-140.

LI Fang, LI Yan-Zhong, DUAN Ting-Yu. Effects of interactions between a grass endophyte and an arbuscular mycorrhizal fungus on perennial ryegrass growth. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(9): 132-140.

2016-11-29；改回日期：2017-03-22

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(2022016zr0003)，國家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-22)和國家自然科學(xué)

基金項(xiàng)目(31100368/C0309)資助。

李芳(1990-)，女，青海西寧人，在讀博士。E-mail:lif2013@lzu.edu.cn *通信作者Corresponding author. E-mail：duanty@lzu.edu.cn