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引种滨梅菌根侵染特性研究

宰学明+张焕仕+纪易凡

摘要：采用Phillips和Hayman的染色方法，对位于江苏省的南京市溧水区傅家边、南京大学浦口校园及盐城市大丰区金海农场等基地的引种滨梅菌根真菌侵染特性进行调查分析。结果表明，引种基地的滨梅能与土著AM真菌形成典型的花椰菜状丛枝状菌根结构；基地滨梅根际土样的AM真菌共分离得到11个种，滨梅和AM真菌之间的匹配没有特异性；侵染的AM真菌种类取决于土壤的理化性质、土壤中AM真菌的分布、孢子丰度等诸多因素，AM真菌的侵染率随土壤矿质元素含量的加大而降低，随土壤有机质含量的加大而升高，随土壤盐分含量升高而下降；适当生草有利于AM真菌的侵染。
关键词：滨梅；AM真菌；侵染；杂草管理
： S182 文献标志码： A
：1002-1302（2016）11-0238-03
菌根是真菌与植物根系形成的一种互惠共生体，根据形态结构、形态发生和生理特征将菌根分为外生菌根、丛枝菌根、内外生菌根、浆果莓类菌根、水晶兰类菌根、杜鹃类菌根、兰科菌根共7种类型[1]，其中丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）作为分布最广泛、功能最重要的一类菌根，是当前菌根学的研究热点[2-3]。菌根的形成能够拓展宿主植物根系的吸收范围，增强植物在温度、干旱、盐碱、pH值、重金属及病害等胁迫条件下的抗逆性，调控植物次生代谢[4-5]。
滨梅（Prunus maritima Marshall）又名海滨李、沙李，隶属蔷薇科（Rosaceae）李属（Prunus），主要分布在美国的麻省、纽约、特拉华、新泽西等地，为多枝灌木，树形及花朵美，可用于园林观赏绿化。滨梅具有耐旱、耐贫瘠、耐盐碱等方面的抗逆性，可用于海岸沙滩的修复和沙丘的固定；其次，它的果实酸甜可口，可加工成果冻、果汁等一系列果品[6]。因此，南京大学盐生植物实验室于2001年从美国特拉华大学引进滨梅，并展开了繁殖、抗性生理等方面的研究，以期用于我国的海岸、干旱地区等盐碱地的生态修复，并为发展适合该地区的果树业提供科学上的支持。目前的野外滨梅引种基地主要分布在江苏、浙江等省的数个不同生境。
本试验旨在调查自然条件下，不同立地条件下滨梅丛枝菌根的侵染率，了解环境因子对滨梅菌根侵染率的影响，确认不同生境下与滨梅形成共生体的AM真菌种类及土壤中AM真菌孢子种群数量情况，为开展菌根生物技术在滨梅引种推广上的应用研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 样地概况
在江苏省境内选择已引种滨梅3年以上的3处样地，分别是南京市溧水区的傅家边、南京大学的浦口校园及盐城市大丰区的金海农场，简称傅家边、浦口、金海农场。傅家边（31°40′N，119°10′E）日平均温度是15.5～16.7 ℃，年均光照时间是2 077～2 254 h，年均降雨量是1 100～1 200 mm，年均无霜期是232～240 d。浦口（32°04′ N，118°35′E）日平均温度是15.0～16.4 ℃，年均光照时间是2 000～2 100 h，年均降雨量是1 200～1 300 mm，年均无霜期是230～238 d。金海农场位于盐城自然保护区内（32°33′～34°47′N，119°27′～121°53′E），日平均温度是11.4～13.7 ℃，年均光照时间是 2 241～2 390 h，年均降雨量是1 000～1 150 mm，年均无霜期是209～218 d。
1.2 试验设计
2007年10月15日，在每一个样地随机选5个样点，在每样地表土下深20 cm左右的滨梅新根生长区域采土样和根样，同一样地内任选5株果树为采集点，每株树下采土 500 g 和适量根样，塑料薄膜密封，低温保存，立即送往实验室进行分析处理。每个样地视为1个处理，5次重复。
另选择江苏仪征市一处滨梅基地（32°27′N，119°18′E），按上法选取同一批次定植、生长2年的、不同杂草管理的滨梅根样带回实验室，依“1.3”节介绍的方法进行滨梅根部AM真菌侵染率的检测。
1.3 测定项目及方法
带回实验室的所有土样称质量后平均分为2份，其中1份于80 ℃烘箱中烘至恒质量。称取每样地土样20 g（不含根段），溶于双蒸水中（土 ∶水=1 g ∶5 mL），然后用电导仪（DDS-11A）和pH计（PHS-P）测量土样的盐度和pH值。有机质和全氮量用K2Cr2O7比色法及凯氏定氮法测定，其他离子含量用ICP法（Jarrell-Ashj-All00）测定。在另外1份土样中取18株滨梅树根样（2～3 cm长的根尖）用Phllips和Hayman的方法[7]染色压片，在光学显微镜下观察AM真菌共生现象和瘤状根形态；用湿筛倾斜法将土壤真菌孢子淋洗到培养皿中，在体视光学解剖镜下观察大小孢子并计数，然后利用统计软件进行邓肯氏多重比较分析。
2 结果与分析
2.1 傅家边、浦口和金海农场滨梅基地土样分析结果
3个样地的土化分析结果表明，傅家边滨梅基地的土壤pH值近乎中性，有机质及氮、磷、鉀的总量最低，盐度也最低。浦口滨梅样地的pH值呈明显酸性，其余的土壤各项理化指标值均居其次。金海农场由于已经通过棉花、海滨锦葵等作物对土壤进行了先期改良，土壤的各项理化指标均高于其他2个样地，同时土壤盐度也相对较高（表1）。
2.2 滨梅根系菌根的形成情况及根际菌根真菌的鉴定结果
显微镜下切片观察发现，3个样地的AM真菌与滨梅根系均能形成良好共生关系（图1）。AM真菌侵入根系皮层细胞后，形成的泡囊多为圆形和椭圆形（图 1-B），菌丝在细胞内连续二叉式分支生长，形成典型的花椰菜状丛枝结构[8]（图1-A）。
3地滨梅根际土样共分离到11个分类单元，全部鉴定到种表2）。种的分布和类型受土壤理化性质影响较大，土壤理化性质相近的傅家边农业科技园和南京大学浦口校区滨梅基地中优势种和次优势种相同（表2）。
2.3 菌根侵染率的统计分析
通过检测发现，被调查的3个滨梅基地秋季菌根感染率为：傅家边36.4%，浦口32.7%，金海农场21.5%。侵染率随土壤矿质元素含量的增加而降低，随土壤盐分含量升高而下降（表1）；在盐度相近的条件下，滨梅菌根侵染率随土壤有机质含量的加大而升高（表1）。
2.4 滨梅样地土壤中的AM真菌孢子种群数量
由表2可看出，3处滨梅样地每20 g土样中AM真菌孢子数据平均值为（367±1）个。盐碱地和非盐碱地的AM真菌种类和相应的孢子数量有显著的差异，而土壤理化性质相近的傅家边和浦口滨梅基地中AM真菌优势种和次优势种种类名称相同，但各自孢子数量差异显示出孢子丰度影响因子的复杂性。3处滨梅样地每20 g土样中AM真菌孢子数据平均值远低于1 000个，可见，被调查的3处滨梅样地生物学管理水平都不高。
2.5 杂草管理对AM真菌侵染的影响
南京傅家边的滨梅基地杂草管理试验表明，2年中保持适当生草，滨梅根部的AM侵染率为34.2%，杂草清除的样地滨梅根部的AM侵染率为25.7%，结果显示适当生草和覆蓋可以提高AM真菌对滨梅的侵染率（图2）。
3 结论
滨梅根系能与AM真菌形成内生菌根，共生真菌为囊 泡-丛枝菌根真菌。AM真菌的鉴定结果显示，滨梅和AM真菌之间的匹配没有特异性，侵染的AM真菌种类取决于土壤的理化性质、土壤中AM真菌的分布、孢子丰度等诸多因素。AM真菌的侵染率与土壤理化性质有关，侵染率随土壤矿质元素含量的增加而降低，随土壤盐分含量的升高而下降；在盐度相近的条件下，滨梅菌根侵染率随土壤有机质含量的加大而升高。
果园清耕会减少真菌的宿主植物，使果园中真菌种类减少，不利于真菌生长，从而降低AM真菌对滨梅的侵染率[9]。本研究表明，适当生草能够显著提高AM真菌的侵染率。生草和覆盖能够保持地温，减少水分蒸发，维护AM真菌的生长环境，改善滨梅根际土壤的微生态环境，提高根际土壤肥力[10]。
由于多数滨梅的推广地土壤贫瘠，环境恶劣，滨梅单纯依靠自身的根系对环境中水分和矿质营养的吸收能力有一定的限度，因此AM菌根对于提高滨梅对环境资源的利用效率和对环境的抗逆能力意义重大。研究结果表明，被调查的几个江苏省境内的滨梅样地土样中的AM真菌孢子数量偏少，平均数低于1 000个/20 g土壤，滨梅根系的菌根感染率较低，平均值低于37%，AM真菌对滨梅生长的促进作用没有得到明显体现。因此，应该尝试实施基地生草和多施有机肥，在一定程度上提高土壤中的AM真菌孢子数量和滨梅根系的AM菌根感染率，这也是提高滨梅生物量的一种绿色环保新途径。
参考文献：
[1]Mukerji K G，Chamola B P，Singh J. Mycorrhizal biology[M]. Kluwer Academic Publishers，2000：217-228.
[2]祁红英，张秋萍，李 敏，等. 丛枝菌根制剂对黄秋葵幼苗生长的影响[J]. 江苏农业科学，2014，42（4）：138-139.
[3]任 稹，韩 丽，张永福，等. 不同丛枝菌根真菌对玉米生长生理的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（5）：63-66.
[4]Smith S E，Facelli E，Pope S，et al. Plant performance in stressful environments：Interpreting new and established knowledge of the roles of arbuscular mycorrhizas[J]. Plant and Soil，2010，326（1）：3-20.
[5]张 峰，段廷玉，闫飞扬，等. 丛枝菌根真菌与根际微生物的互作[J]. 草业科学，2014，31（9）：1673-1685.
[6]Zai X M，Qin P，Wan S W，et al. The application of beach plum（Prunus maritima）to wasteland vegetation recovery in Jiangsu Province，China：seedling cloning and transplantation[J]. Ecological Engineering，2009，35（4）：591-596.
[7]Phillips J M，Hayman D S. Improved procedures for clearing roots and staining parrasitic and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection[J]. Trans Br Mycol Soc，1970，55（1）：158-161.
[8]宰学明，郝振萍，张焕仕，等. 傅家边丘陵山地滨梅根围AM真菌与土壤酶活性的关系[J]. 植物科学学报，2013，31（2）：107-113.
[9]曾 明，马国辉，余 东，等. 生草栽培对柑桔丛枝菌根形成及果实品质的影响[J]. 中国农学通报，2005（9）：304-306.
[10]宰学明，郝振萍，赵 辉，等. 丛枝菌根化滨梅苗的根际微生态环境[J]. 林业科学，2014，50（1）：41-48.

-全文完-