攀枝花市麻瘋樹(shù)根際土壤內(nèi)生菌根菌主要種類(lèi)的初步研究

林 靜,林 強(qiáng)**,簡(jiǎn) 毅,謝大軍,謝小強(qiáng),陳 瑤

(1.四川省林業(yè)科學(xué)研究院,四川成都 610081;2.四川省涼山州林業(yè)局,四川涼山 661500)

菌根(Mycorrhizae)即土壤中某些特定真菌與植物根系所建立的互惠共生體,廣泛存在于自然界中,是植物對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)吸收的重要器官[1]。參與形成菌根的真菌則為菌根菌。通常將其分為外生菌根菌(Ectomycorrhizae)、內(nèi)生菌根菌(Endomycorrhizae)和內(nèi)外菌根(Ectoendomycorrhizae)3大類(lèi)[2]。其中叢枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)在內(nèi)生菌根菌中最為重要[3]。AM菌根菌能參與植物許多生理代謝過(guò)程,對(duì)植物有多方面的作用[4～12]:①能夠有效地促進(jìn)植物對(duì)各種礦物質(zhì)的吸收;②增強(qiáng)植物的抗逆抗病等生理作用;③促進(jìn)土壤物質(zhì)循環(huán),改善土壤理化性質(zhì);④土壤結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)植物土壤水關(guān)系等方面具有積極的作用;⑤生態(tài)系統(tǒng)尺度上,AM是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在植物群落的發(fā)生、演替和區(qū)系組成等方面都起著重要作用,并且影響著植物在自然生態(tài)系統(tǒng)中的各種生態(tài)學(xué)過(guò)程。

麻瘋樹(shù)(Jatropha curcas L.)又稱(chēng)小桐子,膏桐、臭桐樹(shù)、黃腫樹(shù)、芙蓉樹(shù)、假花生等,為大戟科(Euphorbiaceae)麻瘋樹(shù)屬(Jatropha L.)植物[13]。麻瘋樹(shù)原產(chǎn)于熱帶美洲,現(xiàn)廣泛分布于赤道附近國(guó)家及熱帶區(qū)域,尤以亞洲中南的緬甸、泰國(guó)、印度以及我國(guó)四川攀西地區(qū)和云貴干熱河谷區(qū)為中心分布。近年來(lái)關(guān)于麻瘋樹(shù)生長(zhǎng)立地條件等的研究很多,對(duì)于麻瘋樹(shù)根際土壤微生物的研究也有,但關(guān)于麻瘋樹(shù)根際土壤內(nèi)生菌根菌的種類(lèi)研究幾乎沒(méi)有。天然麻瘋樹(shù)喜生長(zhǎng)在干熱河谷地帶,AM菌根菌可能為它吸收養(yǎng)分和改善水分微環(huán)境起到至關(guān)重要的作用,但究竟是何種 AM菌根菌起主要作用,每種 AM菌根菌在所有內(nèi)生菌根菌中占的比例及作用,迄今缺乏研究。因此本文通過(guò)隨機(jī)采樣的方法對(duì)攀枝花市天然麻瘋樹(shù)根際土壤中內(nèi)生菌根菌進(jìn)行調(diào)查,初步分析探討了麻瘋樹(shù)內(nèi)生菌根菌資源種類(lèi)、數(shù)量及分布特征,對(duì)麻瘋樹(shù)育苗繁殖和栽植推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

攀枝花市仁和區(qū)是攀枝花市的縣級(jí)近郊區(qū),地處攀西大裂谷,總面積1 727.07 km2,屬于亞熱帶西段金沙江 -龍川江島狀南亞熱帶半干熱河谷季風(fēng)氣候區(qū),區(qū)境內(nèi)日照時(shí)數(shù)為2 595.6 h?a-1、年均氣溫為 20.4℃、最冷月均溫 12.5℃、7月份平均氣溫24.8℃、極端高溫 38.4℃,是四川省熱量最豐富的地方之一,全年無(wú)霜期 290 d～330 d、年均降水量589.3 mm。土壤以赤紅壤為主。

2 材料與方法

2.1 采樣方法

2008年 12月在仁和區(qū)沿天然麻瘋樹(shù)垂直分部區(qū)布點(diǎn),采用 GPS定位,綜合考慮植物須根的分布范圍和內(nèi)生菌根菌的分布特征,選取仁和區(qū)總發(fā)鄉(xiāng)、啊嘞鄉(xiāng)、太平鄉(xiāng)等 5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公路沿線具有代表性地段的野生麻瘋樹(shù)根際土根混合物為對(duì)象,設(shè)計(jì) 20個(gè)采樣點(diǎn),用梅花形布點(diǎn)法采樣,共采集 20個(gè) (0～20 cm的表層土壤)土壤樣本[14]。由于麻瘋樹(shù)根系在空間分布上具有不均一性,所以應(yīng)多點(diǎn)采樣并均勻混合成具有代表性的土根樣品 (同一地點(diǎn)采 3個(gè)～5個(gè)麻瘋樹(shù)根際土壤樣品,就地混合為一個(gè)樣品,將混合后的土壤反復(fù)按 4分法棄取,留下 2kg左右裝入樣品袋,貼上標(biāo)簽備用),采回的土樣置于陰暗處,一部分不過(guò)篩,待測(cè);另一部分,過(guò) 60目篩,待測(cè)。

2.2 分析方法

(1)孢子檢測(cè)方法

①稱(chēng)取 50.0 g土壤樣品于三角瓶中,加入一定量的去離子水浸泡 20 min～30 min,再放入震蕩機(jī)中震蕩 15 min～30 min[2]。

②將震蕩好的混合物液體立即全部通過(guò)土壤篩(d=20 cm),土壤篩的孔徑選用 25目,40目,140目,270目,600目 5個(gè)徑級(jí),按從大到小的徑級(jí)順序疊放,再用少量的去離子水沖洗盛裝混合液的三角瓶,將洗滌液通過(guò)土壤篩。沖洗篩網(wǎng),以免在篩內(nèi)仍?shī)A藏著本該流入下層篩網(wǎng)的孢子存在。

③配制濃度為 40%的蔗糖溶液,將留在篩底部的殘?jiān)慈?100m L燒杯,再分別轉(zhuǎn)入 100mL的離心管(不超過(guò)總?cè)萘康?2/3),離心(2 000 r?min-1)5m in。離心后土壤和其他微粒(孢子和有機(jī)碎屑)懸浮在蔗糖溶液中[14]。

④將每個(gè)離心管中的上清液迅速過(guò)濾,將帶有孢子的濾紙置于培養(yǎng)皿中,待測(cè)。

(2)土壤含水量測(cè)定參照 LY/T 1214-1999測(cè)定。

2.3 觀測(cè)方法

將盛有濾紙的培養(yǎng)皿放在解剖鏡下進(jìn)行觀測(cè)(圖 1),挑取保存完好 AM菌根菌孢子在載玻片上進(jìn)行觀測(cè),并測(cè)孢子直徑。

2.4 數(shù)據(jù)處理

研究中所涉及的數(shù)據(jù)和圖表由 Excel 2003和SPSS13 forwindows分析繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 麻瘋樹(shù)根際土壤內(nèi)生菌根菌種類(lèi)鑒定

內(nèi)生菌根菌沒(méi)有專(zhuān)一性,篩分出的孢子很多,由于沒(méi)有儀器進(jìn)行精確的檢測(cè),本文只選取了 4種孢子數(shù)最多的進(jìn)行鑒定。本研究采用形態(tài)學(xué)鑒定方法,主要以孢子的形態(tài)、直徑大小、顏色等為依據(jù)。表 1為每個(gè)樣品中含量最多的 4種內(nèi)生菌根菌,分別用 A、B、C、D表示,認(rèn)真對(duì)比 4種內(nèi)生菌根菌的種類(lèi)特征后得出巨囊霉屬類(lèi)型 2個(gè)(A、D),球囊霉屬類(lèi)型 1個(gè)(B),無(wú)梗囊霉屬類(lèi)型 1個(gè)(C)(表 2)。

圖 1 解剖鏡中的內(nèi)生菌根菌Fig.1 Endomycorrhizae in anatom ical lens

表 1 內(nèi)生菌根菌種類(lèi)特征Table 1 Characteristics of endom ycorrhizae spore carps types

表 2 內(nèi)生菌根菌種類(lèi)鑒定Table 2 Identification of endomycorrhizae spore carps types

圖 2 顯微鏡中的內(nèi)生菌根菌孢子Fig.2 Endmycorrhizae in microscope

內(nèi)生菌根菌是一類(lèi)廣泛分布,并與植物根部形成共生體系的絕對(duì)共生菌,離開(kāi)宿主植物無(wú)法單獨(dú)完成生活史。叢枝菌根真菌對(duì)宿主植物雖然沒(méi)有表現(xiàn)出嚴(yán)格的專(zhuān)一性,但它們對(duì)宿主植物具有一定的選擇性。本研究對(duì)篩分出的 4種孢子或孢子果,初步確定為巨囊霉屬類(lèi)型 2個(gè),球囊霉屬類(lèi)型 1個(gè),無(wú)梗囊霉屬類(lèi)型 1個(gè)。幾乎所有的樣品中都能見(jiàn)到,說(shuō)明這 4種 AM菌根菌比較適應(yīng)麻瘋樹(shù)根際土壤環(huán)境,對(duì)麻瘋樹(shù)的生長(zhǎng)可能會(huì)起到一定的作用,具體情況還需要進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。值得注意的是,還有一些孢子產(chǎn)生于植物組織細(xì)胞中,使用簡(jiǎn)單的篩分法還不能將其從植物組織細(xì)胞中分離出來(lái),所以只在根段碎屑中見(jiàn)到,具體科屬仍在鑒定中。

3.2 麻瘋樹(shù)根際土壤內(nèi)生菌根菌種類(lèi)之間的關(guān)系

為了檢測(cè)每種內(nèi)生菌根菌在總量中的比例,用解剖針在每個(gè)培養(yǎng)皿中隨意蘸取 6次,鏡檢。表 3為 20個(gè)麻瘋樹(shù)根際土壤樣品中不同內(nèi)生菌根菌種類(lèi)所占的比例。比例平均值最高的是 A(黑巨孢囊霉),32.31%;最小的是 D(球狀巨孢囊霉),20.77%?？偟膩?lái)看,巨囊霉屬在內(nèi)生菌根菌中所占比例是最高的,表明巨囊霉屬菌根菌可能與麻瘋樹(shù)的生長(zhǎng)有較大關(guān)聯(lián)。

表 3 內(nèi)生菌根菌不同種類(lèi)的百分比Table 3 Percentage of differentendomycorrhizae types

因?yàn)?A種不屬于正態(tài)分布,其他 3種都屬于正態(tài)分布,所以采用肯德?tīng)柖嘧兞肯嚓P(guān)分析法分析[15],檢驗(yàn)不同種類(lèi)之間的相關(guān)程度。從表 4可見(jiàn),B和 C,A和 D之間存在高相關(guān),且在 0.01的水平上相關(guān)顯著。再結(jié)合表 5中的相關(guān)系數(shù)可以得出,B和 C,A和 D之間存在高的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系,且在 0.01的水平上相關(guān)顯著。說(shuō)明 A、D兩種巨囊霉之間存在相互的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,B球囊霉屬與 C無(wú)梗囊霉屬之間存在相互的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

表 4 內(nèi)生菌根菌不同種類(lèi)的關(guān)系矩陣Table 4 Relationship matrix of different endomycorrhizae types

表 5 AM菌根菌不同種類(lèi)兩兩相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients of AM mycorrhizal fungi in different types

麻瘋樹(shù)根中含有豐富的內(nèi)生菌根菌,在土壤中形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的微生態(tài)環(huán)境。一方面,它能抵御外來(lái)微生物的侵入,保護(hù)麻瘋樹(shù)不受傷害,同時(shí)分解土壤中的有機(jī)物質(zhì)供給麻瘋樹(shù)生長(zhǎng)。另一方面,麻瘋樹(shù)在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中也能釋放一些對(duì)菌類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)育有利的物質(zhì)。因此,這種互惠互利的關(guān)系,促使麻瘋樹(shù)能適應(yīng)土壤貧瘠的干熱河谷生態(tài)環(huán)境[16]。在這樣互惠互利的關(guān)系中,具體是哪種 AM菌根菌占主導(dǎo)地位,菌根菌之間是否是相互影響制約等問(wèn)題都還不明確。本研究初步分析了不同屬種之間存在一定競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,為麻瘋樹(shù)的栽培和生物菌劑的配制提供了基礎(chǔ),但 AM菌根菌不同種類(lèi)與麻瘋樹(shù)生長(zhǎng)的關(guān)系還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論和討論

從初步的研究結(jié)果看,篩分出的 4種孢子或孢子果鑒定的結(jié)果為巨囊霉屬類(lèi)型 2個(gè),球囊霉屬類(lèi)型 1個(gè),無(wú)梗囊霉屬類(lèi)型 1個(gè)。值得注意的是,還有一些存在于植物組織細(xì)胞的 AM菌根菌仍在鑒定中。

對(duì)現(xiàn)有的 4種 AM菌根菌分析的結(jié)果表明,A、D兩種巨囊霉之間存在相互的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和高的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。B球囊霉屬與 C無(wú)梗囊霉屬之間存在相互的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和高的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。

AM菌根菌能參與植物許多生理代謝過(guò)程,對(duì)植物有多方面的作用,我們可以將 AM真菌的這些特性應(yīng)用于麻瘋樹(shù)實(shí)際生產(chǎn)中。雖然 AM真菌作為生物護(hù)劑、生物促進(jìn)劑、生物肥料、生物農(nóng)藥等[17～19]已得到運(yùn)用,但是 AM真菌在實(shí)際應(yīng)用中還存在很多問(wèn)題,推廣上存在一定的限制。比如 AM真菌還不能進(jìn)行純培養(yǎng),AM真菌只有侵入根系才能存活、繁殖并發(fā)揮作用,使其在大面積栽培條件下接種困難。因此,我們需要在多方面對(duì) AM真菌展開(kāi)深入研究,比如 AM真菌與麻瘋樹(shù)之間相互作用的效應(yīng)及激勵(lì)、叢枝菌根與土壤肥力關(guān)系、AM真菌與麻瘋樹(shù)根際土壤中的其他微生物的相互作用等。相信不久的將來(lái) AM真菌在麻瘋樹(shù)的繁殖生產(chǎn)中將發(fā)揮巨大作用,創(chuàng)造出不可估量的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)的效益。

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