AM 真菌?小麥共生體系對(duì)不同氮源的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)效率及對(duì)磷水平的響應(yīng)

摘要： 【目的】研究隨著時(shí)間的變化以及不同磷（P） 濃度下，氮（N） 素在叢枝菌根（AM） 真菌根外菌絲中的轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)小麥生長(zhǎng)狀況的影響。【方法】試驗(yàn)在三室栽培盒中構(gòu)建AM 真菌?小麥共生根系系統(tǒng)。在小麥生長(zhǎng)約60 天后，進(jìn)行7 天饑餓處理，然后在菌絲室分別施加30 mL 4 mmol/L 硝酸鉀、硫酸銨、谷氨酰胺、精氨酸、尿素溶液，以純水為對(duì)照（CK）。在供氮后第3、5、7 天收獲小麥植株，分析菌根和根外菌絲中精氨酸含量、葉片中游離氨基酸和葉綠素含量。同樣饑餓處理小麥?菌根共生體系，在菌絲室分別加入磷水平0、35、700 μmol/L 的溶液，每個(gè)磷水平下分別施加4 mmol/L 15N 標(biāo)記的硝酸鉀、硫酸銨、尿素，以加純水為對(duì)照，氮源和不同磷水平每7 天各加10 mL，42 天后收樣，測(cè)定菌根中15N 豐度、葉片中關(guān)鍵酶活性及植株氮、磷含量?！窘Y(jié)果】1） 隨著供氮培養(yǎng)時(shí)間的增加，各處理根外菌絲中精氨酸含量不斷下降，在第7 天降至最低。相較于CK，各氮源處理在培養(yǎng)第3 天顯著增加了根外菌絲中精氨酸含量，尤以硝酸鉀和精氨酸處理的含量最高。相較于CK，除精氨酸組外，各氮源處理在不同培養(yǎng)天數(shù)均顯著提高了小麥葉片游離氨基酸含量，以施加硝酸鉀處理第5 天的游離氨基酸含量最高（1.26 mg/g）。小麥葉片葉綠素含量也隨供氮時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈上升趨勢(shì)。2） 供磷水平與氮素形態(tài)均顯著影響菌根中15N 豐度，硝酸鉀處理配合P 700 μmol/L 處理菌根中的15N 豐度最高，而硫酸銨則在P 35 μmol/L處理下最高。除尿素處理配合P 700 μmol/L 外，氮源的施加顯著提高了小麥葉片中硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性，施加不同氮源后，小麥葉片硝酸還原酶活性隨著磷水平的升高而有所降低。在各磷水平下，各氮源處理下植株地上部、地下部氮、磷含量較不施氮處理均有不同程度的提高?！窘Y(jié)論】AM 真菌根外菌絲吸收轉(zhuǎn)運(yùn)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的效率高于有機(jī)態(tài)氮，吸收的氮素以精氨酸的形式轉(zhuǎn)移到根內(nèi)菌絲，進(jìn)一步運(yùn)轉(zhuǎn)到菌根中供小麥生長(zhǎng)所需，整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程約為7 天。高磷水平有利于AM 真菌對(duì)硝態(tài)氮的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，而低磷水平有利于對(duì)銨態(tài)氮的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)。

關(guān)鍵詞： AM 真菌；小麥；15N 同位素示蹤；氮、磷轉(zhuǎn)運(yùn)

叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM） 真菌可以與地球上大多數(shù)植物的根形成共生關(guān)系[1]，AM 真菌吸收氮（N）、磷（P） 等元素并轉(zhuǎn)運(yùn)到宿主植物體內(nèi)[2]。Jin 等[3]和Govindarajulu 等[4]證明當(dāng)AM 真菌根外菌絲（extraradical mycelium，ERM） 吸收NO3?或NH4+后，往往通過(guò)硝酸還原酶（NR） 以及谷氨酰氨合成酶/谷氨酸合成酶（GS/GOGAT） 途徑轉(zhuǎn)化為精氨酸（Arg），再轉(zhuǎn)運(yùn)到根內(nèi)菌絲（intraradical mycelium，IRM），Arg 通過(guò)尿素循環(huán)分解為NH4+供植物吸收和利用。而宿主植物給AM 真菌提供碳源以供AM 真菌的生長(zhǎng)。小麥（Triticum aestivum L.） 是世界三大糧食作物之一，我國(guó)有35% 的人口以小麥為主食[ 5 ]。小麥也是菌根作物，其根系能夠被AM 真菌侵染[6]，接種AM 真菌可以促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，提高小麥籽粒產(chǎn)量。如馬放等[7]通過(guò)人工施加AM 真菌菌劑后，發(fā)現(xiàn)小麥侵染率提高了24.54%，小麥地上部生物量提高了24.05%。Li 等[8]在接種AM 真菌的同時(shí)聯(lián)合施用48.76 mg/kg 磷肥，不僅獲得小麥高產(chǎn)，還充分發(fā)揮了小麥吸收硒的生物學(xué)潛力。

氮（N） 是植物中最重要的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一，是核苷酸、氨基酸和蛋白質(zhì)的重要組成成分[9]，小麥高產(chǎn)嚴(yán)重依賴氮肥[10]。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為AM真菌共生在植物養(yǎng)分積累中只起著次要作用。但Govindarajulu 等[4]在離體培養(yǎng)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)根系蛋白氨基酸中的氮至少有1/3 來(lái)自AM 真菌。M?der 等[11]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)菌根途徑吸收轉(zhuǎn)運(yùn)給寄主番茄的氮素可達(dá)植物體總氮吸收量的42%。Tanaka 等[12]報(bào)道菌根化玉米地上部氮吸收量的74% 來(lái)自于與其共生的AM真菌ERM。然而，Johansen 等[13]研究發(fā)現(xiàn)AM 真菌菌絲體吸收轉(zhuǎn)運(yùn)給黃瓜的氮素僅占植物總吸收氮量的0.6%～10%。這些差異可能是由于宿主植物的不同等因素造成的。植物對(duì)氮的形態(tài)也有偏好，一些植物偏向吸收銨態(tài)氮，如茶樹、水稻等[14]，對(duì)大部分旱生植物來(lái)說(shuō)則更喜歡硝態(tài)氮，如玉米，蔬菜等[15]。所以不同形態(tài)氮源的添加可能會(huì)影響AM 真菌對(duì)氮素的吸收。

磷（P） 是核酸、膜磷脂、還原型輔酶II （NADPH）和ATP 的重要組成部分，在植物的光合、呼吸、蒸騰作用和生長(zhǎng)中起著重要作用，往往限制植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[16]，土壤中的磷分為有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷，然而磷的流動(dòng)性較差，難以被植物根系直接吸收利用。中國(guó)耕地的土壤磷平均盈余每年達(dá)到51.4 kg/hm2，遠(yuǎn)高于全球平均水平，真正被田間作物吸收利用的磷只占施肥的10%～15%[17?18]。AM 真菌能夠通過(guò)擴(kuò)大土壤中磷的吸收范圍，將從土壤中吸收的多聚磷酸鹽通過(guò)多聚磷酸酶轉(zhuǎn)化為植物可利用的正磷酸鹽[19]。同時(shí)有研究表明，當(dāng)磷濃度一定時(shí)，菌根植物對(duì)磷的吸收速率是非菌根植物的6 倍[20]。Qin 等[21]通過(guò)32P 示蹤技術(shù)，在不同磷濃度下接種AM 真菌后發(fā)現(xiàn)相較于低磷，高磷條件顯著降低了AM 真菌對(duì)小麥根部的侵染和小麥莖部的磷含量，表明充足的磷供應(yīng)會(huì)降低AM 真菌對(duì)宿主植物的侵染，故而影響AM 真菌吸收的磷素對(duì)宿主磷的貢獻(xiàn)率。

無(wú)機(jī)氮形態(tài)，通常指硝酸鹽和銨鹽，在植物對(duì)氮的吸收中占主導(dǎo)地位，因此，有關(guān)AM 菌根化小麥對(duì)其他形式氮的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)研究較少，也缺乏不同磷供應(yīng)水平、不同形態(tài)氮下，ERM 對(duì)小麥共生體氮素營(yíng)養(yǎng)吸收的研究。因此本研究對(duì)以下兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探究：1） 隨著時(shí)間的變化，不同氮素形態(tài)在AM真菌ERM 中的轉(zhuǎn)運(yùn)以及對(duì)小麥生長(zhǎng)狀況的影響；2） 在不同磷水平下施加不同形態(tài)氮素時(shí)，ERM 對(duì)氮的轉(zhuǎn)運(yùn)量以及轉(zhuǎn)運(yùn)的氮、磷對(duì)小麥生長(zhǎng)狀況的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

寄主植物為小麥，品種為石4366，購(gòu)自金華市種子公司；供試AM 真菌為異形根孢囊霉（Rhizophagusirregularis），由本課題組培養(yǎng)（本試驗(yàn)接種物為含有Ri T-DNA 轉(zhuǎn)基因胡蘿卜根、真菌孢子、菌絲的AM真菌菌劑）。

培養(yǎng)容器為三室培養(yǎng)盒，盒體通過(guò)兩層0.0385mm 的尼龍過(guò)濾布被分隔成三室（菌根室、隔離室和菌絲室）。為了避免營(yíng)養(yǎng)元素的流動(dòng)，設(shè)計(jì)菌根室高于菌絲室。三室在0.1% 的高錳酸鉀溶液中浸泡消毒50～60 min 后晾干待用。供試基質(zhì)材料為清洗后的河沙與草木灰，二者均經(jīng)121℃、0.1 MPa 高溫蒸汽滅菌120 min。菌根室基質(zhì)為河沙與草木灰按19∶1（v/v） 均勻混合，以保證前期生長(zhǎng)的基本營(yíng)養(yǎng)。隔離室和菌絲室基質(zhì)為河沙。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取大小相近、籽粒完整且飽滿的小麥種子，用流水沖洗后浸泡在70% 的無(wú)水乙醇溶液中消毒3 min，立即用蒸餾水沖洗。將小麥種子放入鋪有滅菌濾紙的玻璃培養(yǎng)皿，置于25℃ 生化培養(yǎng)箱暗條件培養(yǎng)并保持濕潤(rùn)。待種子發(fā)芽后將種子播入培養(yǎng)基質(zhì)均一的育苗盤，成長(zhǎng)到兩葉一心期后，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽至菌根室，每個(gè)三室培養(yǎng)盒種植4株。接種處理組在小麥根系分別接種2 mL 菌劑（約400 個(gè)孢子）。生長(zhǎng)階段每隔7 天在菌根室添加30 mLHoagland 營(yíng)養(yǎng)液，向菌絲室定期補(bǔ)水。待菌絲室基質(zhì)在顯微鏡下可以看到許多蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的根外菌絲后（60 天），饑餓處理7 天（在菌絲室和菌根室只加水），之后進(jìn)行兩組試驗(yàn)處理。

1.2.1 不同氮供應(yīng)試驗(yàn) 在菌絲室分別施加硝酸鉀（KNO3）、硫酸銨[（NH4）2SO4]、尿素（Urea）、精氨酸（Arg）、谷氨酰胺（Gln），各形態(tài)氮素的濃度均為N 4mmol/L，添加量為30 mL，以加30 mL 純水為對(duì)照。在菌根室施加30 mL 不含氮、磷的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液。于處理第3 天、第5 天和第7 天分別收獲1次，共計(jì)18 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。

1.2.2 不同磷濃度下15N 示蹤試驗(yàn) 在菌絲室中分別添加P 水平為0、35、700 μmol/L 的KH2PO4 溶液，分別記作P0、P35、P700，每個(gè)磷濃度處理下，分別加入 4 mmol/L 15N 同位素標(biāo)記的15N-KNO3、15N-（NH4）2SO4、15N-Urea，以加純水為對(duì)照。不同磷水平、各形態(tài)氮素、不含氮、磷的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液每隔7 天各加10 mL，共計(jì)12 個(gè)處理組合，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，42 天后收樣。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 菌根和菌絲中精氨酸（Arg） 含量測(cè)定 取300 g 菌絲室河沙倒入燒杯，加入1000 mL 水，玻璃棒攪拌后立即使用孔徑分別為0.45 和0.0385 mm 的試驗(yàn)篩進(jìn)行疊篩，重復(fù)多次直至燒杯中水變清澈。將下層孔徑為0.0385 mm 的試驗(yàn)篩網(wǎng)上的殘留物全部洗入10 mL 離心管中，加入60% 的蔗糖溶液，4000 r/min 離心10 min，去上清，用蒸餾水洗去菌絲上殘留的蔗糖后收集篩離的菌絲（ERM）。小麥?zhǔn)諛雍髮⒏坑米詠?lái)水沖洗干凈，用濾紙吸去表面的水分即為菌根。將提取的ERM 和菌根使用真空冷凍干燥儀干燥（?50℃，8.0 Pa，48 h）。采用甲萘酚?雙乙酰胺法[22]測(cè)定Arg 含量。

1.3.2 植株總氮、磷含量測(cè)定 將小麥植株收獲后分為地上部和地下部，在超低溫冷凍干燥機(jī)內(nèi)干燥（?50℃，8.0 Pa，48 h），分別采用凱氏定氮法[23]和鉬銻抗比色法[24]測(cè)定小麥植株地上部和地下部的氮、磷含量。

1.3.3 葉綠素含量測(cè)定 采用丙酮?乙醇法[25]測(cè)定小麥葉片葉綠素含量。

1.3.4 核磁共振（NMR） 分析同位素15N 豐度 參照孫穎盈等[26]的方法對(duì)菌根中15N 豐度進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 游離氨基酸含量測(cè)定 將新鮮小麥葉片沖洗后用吸水紙擦拭干凈，剪碎、混勻，采用茚三酮溶液顯色法[27]測(cè)定小麥組織中游離氨基酸含量。

1.3.6 硝酸還原酶（NR） 和谷氨酰胺合成酶（GS） 的測(cè)定 參考陳薇等[28]的方法進(jìn)行NR 活性測(cè)定；參考董召娣等[29]的方法進(jìn)行GS 活性測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析與圖表制作分別采用MicrosoftExcel 2021、SPSS 26.0、Origin 2021 軟件完成。采用Duncan 法進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD） 表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同形態(tài)氮素供給下ERM 和菌根Arg 含量的變化

圖1 為不同取樣時(shí)間ERM 和菌根中的Arg 含量。培養(yǎng)第3 天，各氮素處理組ERM 中Arg 的含量顯著高于對(duì)照，增幅為94.52%～360.24%，而在第5 天和第7 天，ERM 中的Arg 含量急劇降低，培養(yǎng)5 和7 天 的ERM 中Arg 含量較第3 天分別下降了13.79%～93.13% 和77.78%～97.89%，且大部分氮處理的Arg 含量與CK 處理無(wú)顯著差異。

隨培養(yǎng)時(shí)間的增加，菌根中Arg 含量在KNO3、Arg、Urea 處理下先增加后減少，在（NH4）2SO4 處理下呈下降趨勢(shì)，在Gln 處理下呈升高趨勢(shì)。培養(yǎng)至第3 天，菌根Arg 含量KNO3 組與對(duì)照無(wú)顯著差異，Gln、Arg 和Urea 處理組顯著降低，而（NH4）2SO4 處理組顯著增加。培養(yǎng)至第5 天時(shí)，Urea 處理組菌根Arg 含量與對(duì)照無(wú)顯著差異，而KNO3、（NH4）2SO4、Gln、Arg 處理組比對(duì)照顯著提高了16.83%～151.15%。培養(yǎng)至第7 天時(shí)，KNO3 處理與對(duì)照無(wú)顯著差異，（NH4）2SO4、Gln、Arg 和Urea 處理菌根Arg 含量比對(duì)照顯著提高了28.43%～133.98%。

2.2 AM 真菌氮素轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)小麥葉片游離氨基酸和葉綠素含量的影響

由圖2 所示，隨著恢復(fù)供氮后培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，不同氮源處理小麥葉片中的游離氨基酸含量3 個(gè)取樣時(shí)間均以KNO3、（NH4）2SO4 處理最高，且顯著高于其他處理；KNO3 處理的葉片游離氨基酸含量第5 天（1.26±0.06 mg/g） 也顯著高于（NH4）2SO4 處理；而Arg 處理的游離氨基酸含量在5 個(gè)氮源處理中最低，第7 天時(shí)甚至顯著低于對(duì)照。隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，葉綠素含量整體上呈上升的變化趨勢(shì)。在培養(yǎng)3 天時(shí)，僅有Gln 和Arg 處理葉綠素含量高于對(duì)照組，培養(yǎng)7 天時(shí)，各氮素處理葉綠素含量均高于對(duì)照組。其中，Gln 處理對(duì)葉綠素含量的積累最為顯著，在培養(yǎng)至7 天時(shí)葉綠素含量達(dá)到了（1.51±0.05） mg/g。

2.3 不同磷水平和氮素形態(tài)下菌根15N 豐度

由圖3 所示，磷水平與氮素形態(tài)對(duì)小麥菌根組織15N 豐度影響顯著。當(dāng)施加KNO3 時(shí)，小麥菌根組織15N 豐度隨著磷水平的增加而增加，P 700 μmol/L處理顯著高于0 μmol/L 處理。當(dāng)施加（NH4 ）2SO4時(shí)，菌根組織15N 豐度隨著磷水平的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在P 35 μmol/L 處理最高，為9.84%，且高于其他所有處理組，在P 700 μmol/L 處理下最低，僅為4.09%，顯著低于其他所有處理組。當(dāng)施加Urea 時(shí)，菌根組織15N 豐度隨著磷水平的增加先降低后升高，在P 0 和700 μmol/L 處理間無(wú)顯著差異；P 0 μmol/L條件下，（NH4）2SO4 和Urea 處理菌根組織15N 豐度顯著高于KNO3 處理。在P 35 μmol/L條件下，（NH4）2SO4處理菌根組織15N 豐度顯著高于KNO3 和Urea 處理。在P 700 μmol/L 條件下，KNO3和Urea 處理菌根組織15N 豐度顯著高于（NH4）2SO4 處理，但這兩處理間無(wú)顯著差異。

2.4 不同磷水平和氮素形態(tài)下葉片中NR 和GS活性的變化

由圖4 所示，各施氮處理組NR 活性均顯著高于不施氮處理。在不施氮 （CK） 時(shí)，磷水平對(duì)小麥NR 活性無(wú)顯著影響。施加氮源后，隨著磷水平的增加，各氮素處理下NR 活性隨著磷水平的升高呈降低趨勢(shì)；除磷水平為700 μmol/L、氮源為Urea 處理外，其余施氮處理GS 活性均顯著高于不施氮處理。隨著磷水平的增加，小麥GS 活性在（ N H 4 ） 2 S O 4和Urea 處理下降低，在不施氮和KNO3 處理下先升高后降低。施KNO3 時(shí)，磷水平在35 μmol/L 處理下小麥GS 活性最高，為2.26 A/（g·h），顯著高于其他處理組。

2.5 不同磷水平和氮素形態(tài)下小麥植株中氮、磷含量的變化

如圖5 所示，在不同磷水平下，相較于不施氮處理，各氮素處理均不同程度提高了小麥地上部、地下部的氮含量。對(duì)于地上部來(lái)說(shuō)，在不施加氮素時(shí)，磷水平對(duì)小麥氮含量無(wú)顯著影響。施加KNO3和（NH4）2SO4 時(shí)，在P 0 μmol/L 處理下氮含量高于P35 和700 μmol/L 處理。施加Urea 時(shí)，在P 0 和35μmol/L 處理下氮含量無(wú)顯著差異，但均顯著高于P700 μmol/L 處理；對(duì)于地下部來(lái)說(shuō)，在不施加氮素時(shí)，磷水平對(duì)小麥氮含量無(wú)顯著影響。在施加氮素時(shí)，氮含量隨著磷水平的提高呈先增加后減少的趨勢(shì)，在P 35 μmol/L 處理下氮含量達(dá)到最大。

在不同磷水平下，相較于不施氮處理，各氮素處理下植株地上部、地下部的磷含量均得到不同程度的提高。對(duì)于地上部來(lái)說(shuō)，在不施加氮素時(shí)，供磷水平對(duì)小麥磷含量無(wú)顯著影響。施加KNO3 和Urea 時(shí)，磷含量隨著施磷水平的增加而增加。施加（NH4）2SO4時(shí)，P 0 和700 μmol/L 處理下磷含量均顯著高于P 35μmol/L 處理，分別增加了21.96%、31.44%；對(duì)于地下部來(lái)說(shuō)，施加KNO3 時(shí)，P 700 μmol/L 處理磷含量最高，達(dá)（2.48±0.12） g/kg，高于其他所有處理組。施加（NH4）2SO4 時(shí)磷含量隨著施磷水平的增加而減少。施加尿素時(shí)，磷含量隨著施磷水平的增加先增加后減少，在P 35 μmol/L 處理下達(dá)到最大。

3 討論

3.1 隨時(shí)間變化氮素在AM 真菌ERM 中的轉(zhuǎn)運(yùn)狀況以及對(duì)小麥生長(zhǎng)狀況的影響

本試驗(yàn)通過(guò)在菌絲室中一次性加入不同形態(tài)的氮源后發(fā)現(xiàn)，相較于對(duì)照，施加氮源顯著提高了ERM中Arg 含量，且隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，ERM 中的Arg 含量呈下降趨勢(shì)（圖1），說(shuō)明ERM 吸收氮源后可以促進(jìn)Arg 的合成，同時(shí)，Arg 逐漸被易位到IRM。在培養(yǎng)至第7 天時(shí)，幾乎全部被轉(zhuǎn)運(yùn)到IRM，說(shuō)明氮源被ERM 吸收后再轉(zhuǎn)運(yùn)到IRM 大約需要7 天。而菌根中Arg 含量并沒(méi)有隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，說(shuō)明Arg 分子轉(zhuǎn)運(yùn)到IRM 后迅速通過(guò)尿素循環(huán)途徑分解，最終以NH4+的形式供給寄主植物[4]；氨基酸在植物氮代謝和發(fā)育中起著重要作用[30]。Svietlova等[31]發(fā)現(xiàn)有益真菌能夠向氮饑餓的植物提供氮，恢復(fù)因缺氮而失衡的氨基酸穩(wěn)態(tài)。本研究結(jié)果表明除施加Arg 外，施加其他形式的氮均顯著促進(jìn)了小麥葉片中游離氨基酸含量的積累。其中，施加KNO3、（NH4）2SO4 后游離氨基酸含量均顯著高于其他氮源，說(shuō)明在短時(shí)間內(nèi)（7 天） AM 真菌對(duì)無(wú)機(jī)氮的吸收利用進(jìn)而被菌根化小麥吸收利用效率大于對(duì)有機(jī)氮的吸收利用。

3.2 不同磷濃度下15N 在AM 真菌ERM 中的轉(zhuǎn)運(yùn)狀況以及對(duì)小麥生長(zhǎng)狀況的影響

雖然AM 真菌已被證明可以吸收氮和磷，并將其從土壤轉(zhuǎn)移到植物中，但磷水平與氮形態(tài)之間的相互影響較少報(bào)道。在本試驗(yàn)采用同位素15N 示蹤技術(shù)的研究結(jié)果中，（NH4 ）2SO4 處理下小麥菌根組織15N 豐度在磷水平為 35 μmol/L 條件下最高，顯著高于除磷水平為700 μmol/L 硝態(tài)氮處理外的其他所有處理。而在磷水平為 700 μmol/L 條件顯著低于其他處理；KNO3 處理下小麥菌根組織15N 豐度隨供磷水平的增加而顯著增加，在磷水平700 μmol/L 達(dá)到最大值（圖3）。說(shuō)明在小麥通過(guò)菌絲途徑吸收利用銨態(tài)氮的過(guò)程中，AM 真菌對(duì)周圍環(huán)境中磷含量的多少比較敏感，這與孫穎盈等[26]在AM 真菌?丹參共生體中的研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)楦咚降牧滓种屏薃M 真菌菌絲的形成和ERM 的延長(zhǎng)，從而降低了對(duì)外源氮的吸收能力[ 3 2 ]。當(dāng)供應(yīng)的氮素為NO3?時(shí)，菌根共生會(huì)強(qiáng)烈誘導(dǎo)硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)基因OsNPF4.5、ZmNPF4.5、SbNPF4.5 的表達(dá)，促進(jìn)菌根對(duì)硝態(tài)氮的獲取[33]。本研究發(fā)現(xiàn)磷水平在700 μmol/L 條件下，KNO3 處理下菌根組織15N 豐度顯著高于（NH4）2SO4 處理，這可能是當(dāng)磷濃度過(guò)高時(shí)，大部分NO3?則沿著禾本科植物特殊的AM 真菌氮吸收途徑傳遞給寄主植物，進(jìn)一步減弱AM 真菌借助氮載體Arg 的氮轉(zhuǎn)運(yùn)效應(yīng)[34]，其有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

氮代謝是植物中最重要和最基本的代謝活動(dòng)之一。硝酸還原酶（NR） 和谷氨酰胺合成酶（GS） 對(duì)植物氮代謝發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。GS 是氮代謝的中心酶，參與各種氮代謝的調(diào)節(jié)，可同化氮和參與谷氨酰胺的生物合成[35]。任開明等[36]研究指出，施加尿素可以使小麥GS、NR 活性分別提高7.65%～46.46%、0.48%～28.26%。本研究發(fā)現(xiàn)相較于純水對(duì)照，不同磷水平下，施加KNO3、（NH4）2SO4、尿素均顯著提高菌根化小麥NR、GS 活性，且在 P 0、35 μmol/L處理下，硝態(tài)氮對(duì)GS 活性的增幅顯著高于銨態(tài)氮，而磷水平為700 μmol/L 下，兩個(gè)氮形態(tài)處理之間無(wú)顯著差異（圖4），因而不同磷水平下施加KNO3、（NH4）2SO4、尿素均顯著提高了菌根化小麥地上部、地下部的氮、磷含量（圖5），證明AM 真菌吸收的氮素通過(guò)調(diào)控根系氮代謝關(guān)鍵酶基因和氮轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)，增強(qiáng)根系的活性，從而提高對(duì)氮的吸收同化效率。

4 結(jié)論

AM 真菌根外菌絲可吸收不同形態(tài)的氮源，合成Arg 后轉(zhuǎn)移到根內(nèi)菌絲，以供菌根化小麥生長(zhǎng)所需。AM 真菌對(duì)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的吸收利用效率高于有機(jī)氮。磷供應(yīng)水平影響著根外菌絲對(duì)不同形態(tài)氮的吸收利用，低磷條件下促進(jìn)了AM 真菌對(duì)銨態(tài)氮的吸收，高磷抑制對(duì)銨態(tài)氮的吸收，但有利于硝態(tài)氮的吸收。不同磷水平下，AM 真菌對(duì)氮素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)了小麥中氮代謝關(guān)鍵酶活性，增加了小麥中的氮、磷含量。