叢枝菌根真菌對番茄生長、根際酶活和微生物數(shù)量的影響

祁紅英+王其傳+吳亞勝+趙政

摘 要：以番茄品種蘇粉11號為材料，通過在有機基質(zhì)中添加叢枝菌根真菌（AMF），研究AMF對番茄幼苗生長、侵染率、微生物數(shù)量和根際酶活的影響。結(jié)果表明，AMF顯著提高了番茄幼苗的株高、莖粗、干質(zhì)量、鮮質(zhì)量和菌根侵染率，同時增加了幼苗根際細(xì)菌和放線菌數(shù)量，降低真菌數(shù)量，并提高蔗糖酶、中性磷酸酶、過氧化氫酶和脲酶的活性。說明添加AMF能夠有效地提高根際微生物多樣性，維持植株根際生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)番茄植株的生長。

關(guān)鍵詞：叢枝菌根真菌；生長；侵染率；微生物數(shù)量；根際酶活

中圖分類號：S436.412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-3547（2017）24-0055-04

叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）對植物具有廣泛的侵染性[1]，土壤中的AMF與植物根系緊密結(jié)合，并依賴寄主植物的光合產(chǎn)物維持自身的生長和繁殖，同時以不同途徑影響植物的代謝過程[2]。AMF在與宿主植物形成菌根會影響植物根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，使土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分的存在形態(tài)及其化學(xué)有效性發(fā)生變化，進(jìn)而影響到植株根系對養(yǎng)分含量的吸收和植株的生長。近年來，菌根效應(yīng)研究己從AMF對植物營養(yǎng)的作用、對根系形態(tài)和代謝活性的影響、對植物生長的促進(jìn)作用等方面向菌根對植物根際環(huán)境的作用和影響等方向拓展，并日益受到研究者的關(guān)注[3，4]。

本研究以番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）品種蘇粉11號為材料，通過在有機基質(zhì)中添加叢枝菌根真菌，研究AMF對番茄幼苗生長的影響，探討利用AMF增強有機基質(zhì)的使用效果，為提高有機基質(zhì)的應(yīng)用效果提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年3～7月在淮安柴米河農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。供試番茄品種為蘇粉11號，由種子市場購得；菌根產(chǎn)品由捷克Symbiom公司研究院提供；育苗基質(zhì)為蔬菜專用基質(zhì)，由淮安柴米河農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司提供。

1.2 試驗方法

苗期試驗設(shè)2個處理，分別為基質(zhì)中不添加

AMF的處理（CK）；基質(zhì)中添加AMF的處理（AMF）。

將叢枝菌根真菌菌劑（顆粒）與蔬菜育苗基質(zhì)混配裝到50孔穴盤，每盤50 g，每個處理裝3盤，完全隨機排列?；|(zhì)裝盤之前，穴盤用75%酒精擦洗消毒。

番茄種子用10%次氯酸鈉溶液表面消毒5～

10 min，在55℃溫水中處理15 min，然后在30℃的溫水中浸種8 h，之后置于28℃的恒溫箱中催芽，濕度80%，保持黑暗，直至發(fā)芽。待種子萌發(fā)，選取飽滿、發(fā)芽整齊一致的種子播種于裝有混配AMF基質(zhì)的50孔穴盤中。育苗期間各處理于晴天9：00，用噴壺裝清水均勻噴灑在育苗穴盤，以水剛從穴盤底部流出為宜。白天溫度控制在22～28℃，夜間16～18℃，光合有效輻射（PPFD）為400～800 μmol·m-2·s-1，相對濕度維持在60%～70%。待幼苗生長至30 d，測定生長指標(biāo)、侵染率、根際酶活和微生物數(shù)量等指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

①形態(tài)指標(biāo)和干物質(zhì) 株高：用直尺測定子葉節(jié)到生長點的高度（單位：cm）；莖粗：用游標(biāo)卡尺測量與子葉展開方向平行的子葉節(jié)或子葉節(jié)下

0.5 cm處的粗度（單位：mm）；植株用自來水洗凈后用吸水紙擦干，分為地上部分和地下部分，測量鮮質(zhì)量（單位：g）；植株地上部分和地下部分置于烘箱中，105℃，殺青15 min，待溫度降至75℃以下，烘干至恒重，測量干質(zhì)量（單位：g）。

②菌根侵染率 每個處理需選取20條根段（減小因根樣差異而造成的誤差）；將根樣經(jīng)20%KOH透明、酸化（5%醋酸）后，用5%醋酸墨水染色液（派克純黑書寫墨水Quink）染色，清水浸泡脫色后即可鏡檢。叢枝結(jié)構(gòu)清晰可見，并能分辨AMF與其他未知真菌[5]。

根據(jù)根段侵染數(shù)量或程度分為0，10%，20%，30%，100%幾種侵染等級，依下列公式計算該樣品菌根侵染率。

侵染率（%）=∑（0%×根段數(shù)+10%×根段數(shù)+

20%×根段數(shù)+30%×根段數(shù)+100%×根段數(shù)）/觀察總根段數(shù)[6]。

③微生物數(shù)量 微生物數(shù)量采用稀釋涂布平板法測定[7]。用千分之一的分析天平稱取10 g基質(zhì)加入盛有90 mL無菌水的三角瓶中，振蕩10 min，使基質(zhì)均勻分布在溶液中，成為基質(zhì)懸浮液；吸取

1 mL基質(zhì)懸浮液于9 mL無菌水中振蕩使稀釋均勻，稀釋成10-7～10-2濃度梯度的菌懸液。根據(jù)各類微生物在基質(zhì)中數(shù)量多少選擇適當(dāng)濃度進(jìn)行分離接種。本試驗真菌采用10-3濃度，放線菌采用10-5濃度，細(xì)菌采用10-5濃度，各設(shè)3次重復(fù)。細(xì)菌菌落數(shù)用牛肉蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基平板計數(shù)法測定；真菌菌落數(shù)用馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基平板計數(shù)法測定；放線菌菌落數(shù)用高氏1號瓊脂培養(yǎng)基平板計數(shù)法測定[8]。

真菌、細(xì)菌和放線菌計數(shù)：每1 g基質(zhì)中菌落數(shù)量=同一稀釋度3次重復(fù)的平均菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)÷每10 g基質(zhì)的干質(zhì)量。

④根際酶活 過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法：取5 g根系基質(zhì)，40 mL蒸餾水，5 mL 0.3 mol/L H2O2，37℃，20 min，5 mL 1.5 mol/L硫酸溶液終止反應(yīng)，過濾，取15 mL濾液，用0.1 mol/L高錳酸鉀溶液滴定。

脲酶活性用苯酚鈉比色法：5 g根系基質(zhì)，加

1 mL甲苯，加10 mL 10%尿素，20 mL pH值6.7檸檬酸鹽緩沖液，過濾，取3 mL濾液，加4 mL苯酚鈉溶液，3 mL 0.3%次氯酸鈉溶液，定容到40 mL，顯色

20 min后于578 nm比色。endprint

磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測定：稱取5 g根系基質(zhì)，加入1 mL甲苯，15 min后加入20 mL的磷酸苯二鈉（中性的檸檬酸緩沖液），37℃，24 h，蒸餾水定容到40 mL，過濾，取0.5 mL濾液，加入5 mL pH值9.0硼酸緩沖液，再加入3 mL 2.5%的鐵氰化鉀和3 mL 0.5 mol·L-1的4-氨基安替吡啉溶液，搖勻，蒸餾水定容到40 mL，穩(wěn)定15 min，于570 nm比色。

蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定：稱取5 g基質(zhì)，置于50 mL三角瓶中，注入

15 mL 8%蔗糖溶液，5 mL pH值5.5磷酸緩沖液和5滴甲苯。搖勻混合物后，放入恒溫箱，在37℃下培養(yǎng)24 h。到時取出，迅速過濾。從中吸取濾液1 mL，注入小試管中，加3 mL DNS試劑，在沸騰的水浴鍋中加熱5 min，隨即將試管移至自來水流下冷卻

3 min。溶液因生成3-氨基-5-硝基水楊酸而呈橙黃色，最后將試管內(nèi)液體轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，并用蒸餾水定容稀釋至50 mL。用分光光度計于

508 nm處進(jìn)行比色[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Office 2010統(tǒng)計，采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行Duncan's多重比較（P<0.05），采用Originpro進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 叢枝菌根真菌對番茄幼苗生長和菌根侵染率的影響

由表1可知，基質(zhì)中添加AMF，番茄幼苗的葉片數(shù)、地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量沒有受到明顯影響，但其株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量均得到顯著提高，提高幅度分別為37.97%、13.26%、43.35%和100.9%；而且，基質(zhì)中添加AMF能夠顯著提高番茄幼苗的菌根侵染率。可見，基質(zhì)中添加AMF可明顯促進(jìn)番茄幼苗的生長，顯著提高幼苗的菌根侵染率。

2.2 叢枝菌根真菌對番茄幼苗根際微生物數(shù)量的影響

由圖1可知，在混配基質(zhì)中添加AMF，與對照相比較，番茄幼苗根際細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量和細(xì)菌/真菌比值均顯著提高，真菌數(shù)量顯著下降。結(jié)果表明，基質(zhì)中添加AMF能夠有效地提高番茄根際細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量，降低真菌的數(shù)量，從而增加細(xì)菌/真菌比值。

2.3 叢枝菌根真菌對番茄幼苗根際酶活性的影響

如圖2所示，在混配基質(zhì)中添加AMF，與對照相比較，番茄幼苗根際過氧化氫酶活性沒有明顯影響，但蔗糖酶活性、中性磷酸酶活性和脲酶活性都有顯著的提高。結(jié)果表明，混配基質(zhì)中添加AMF可顯著改善番茄幼苗根際酶活性有利于有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)番茄幼苗的生長。

3 討論與結(jié)論

接種AMF對植物的生長均有同程度的促進(jìn)作用，在植物的株高、干物質(zhì)質(zhì)重、葉面積等方面均有一定的體現(xiàn)[10]。本研究表明，通過在基質(zhì)中添加AMF，能夠顯著促進(jìn)番茄幼苗的生長，提高番茄幼苗的菌根侵染率，說明基質(zhì)中添加AMF能夠顯著提高基質(zhì)的使用效果。

大多數(shù)的土壤微生物是有利于作物的生長發(fā)育，參與土壤中氧化、氨化、固氮和硝化等生化過程。細(xì)菌在根際生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，因為菌根的高生理活性，所以菌根和非菌根根際的細(xì)菌種群和數(shù)量將會不同。潘超美等[11]研究結(jié)果表明，接種菌根真菌使得玉米的根際土壤的細(xì)菌和放線菌數(shù)量明顯增多，真菌數(shù)量則減少。本研究結(jié)果顯示，在混配基質(zhì)中添加AMF，促使基質(zhì)中微生物區(qū)系從低肥力的“真菌型”向高肥力的“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)化，提高基質(zhì)中微生物的活力水平，有助于促進(jìn)番茄幼苗對有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收。

根際酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)，反映了介質(zhì)中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化能力以及介質(zhì)中生物活性的大小，參與介質(zhì)中各種代謝過程和能量轉(zhuǎn)化，被認(rèn)為是重要的土壤介質(zhì)性質(zhì)和生態(tài)穩(wěn)定的指示劑[12，13]。鄭舜怡等[14]向基質(zhì)中添加AMF，顯著提高了辣椒植株根際酶活性。研究結(jié)果顯示，單獨添加AMF，根際基質(zhì)中蔗糖酶活性、磷酸酶活性和脲酶活性顯著升高，說明AMF能夠促進(jìn)基質(zhì)中有機質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高含氮有機物以及磷化合物水解速率，這與前人在土壤接種AMF的研究結(jié)果一致[15]。

綜上所述，基質(zhì)中添加AMF能顯著提高番茄幼苗根際微生物數(shù)量，促使番茄幼苗根際微生物區(qū)系從“真菌型”向“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)化，提高根際微生物多樣性；還能提高根際酶活性，有利于有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化，維持植株根際生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；而且添加AMF還可以提高幼苗的菌根侵染率，從而促進(jìn)番茄幼苗的生長。

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Abstract： By using tomato cultivar Sufen No.11 as material， through addition of arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） into organic matrix， the effects of AMF on the growth， infection rate， microbial number and rhizosphere enzyme activities of tomato seedlings were studied. The results showed that AMF significantly increased tomato seedling height， stem diameter， fresh and dry weight， and mycorrhizal infection rate， and increased the amount of seedling rhizosphere bacteria and

actinomyces， but decreased the amount of fungi， in addition， increased the activity of invertase， neutral phosphatase， catalase and urease. It showed that adding AMF could improve the diversity of rhizosphere microbial and maintain the stability of rhizosphere ecosystem， so as to promote the growth of tomato plants.

Key words： AMF； Growth； Infection rate； Microbial number； Rhizosphere enzyme activityendprint