不同叢枝菌根真菌對(duì)小麥幼苗侵染及生物產(chǎn)量的影響

崔美香+李焱+盧彥琦

摘要：對(duì)小麥接種幼套球囊菌NM01B、摩西球囊菌XJ01這2種叢枝菌根（arbuscular mycorrhizal，簡(jiǎn)稱AM）真菌，測(cè)定小麥幼苗生長(zhǎng)時(shí)期的侵染率、生物產(chǎn)量。結(jié)果表明，小麥生長(zhǎng)到0.5個(gè)月時(shí)侵染率均為0；1.5個(gè)月時(shí)接種2種真菌的侵染率分別激增到18.92%、14.91%，達(dá)到顯著差異水平；到2.5個(gè)月時(shí)又有1個(gè)快速侵染期，侵染率分別為6461%、51.75%，差異顯著。2種AM真菌對(duì)小麥幼苗生物產(chǎn)量的影響如下：半個(gè)月時(shí)XJ01長(zhǎng)勢(shì)最好，CK其次，NM01B最弱；隨后NM01B對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響明顯加快，在1.5個(gè)月時(shí)，NM01B處理的小麥干質(zhì)量增長(zhǎng)的影響已達(dá)顯著水平；在2個(gè)月時(shí)，NM01B、XJ01處理與CK的干質(zhì)量均達(dá)顯著水平；在2.5個(gè)月時(shí)，NM01B處理的干質(zhì)量最高，XJ01次之，CK最低。由結(jié)果看出，AM真菌能夠與小麥形成共生關(guān)系，且有利于小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，菌種NM01B對(duì)小麥的影響優(yōu)于XJ01。

關(guān)鍵詞：叢枝菌根（AM）真菌；小麥；侵染；生物產(chǎn)量

中圖分類號(hào)： S512.104；S182 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2017）01-0057-02

叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza，簡(jiǎn)稱AM） 真菌是自然界中分布較廣的一類內(nèi)生菌根真菌，能和大多數(shù)的植物形成互惠共生體[1-3]，真菌從植物根系獲得自身生長(zhǎng)所需的碳源物質(zhì)，植物則通過(guò)真菌菌絲吸收土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和水分，進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量，改良品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性、抗病性等[4-5]。目前，接種AM真菌已經(jīng)逐漸成為一項(xiàng)提高某些作物產(chǎn)量的技術(shù)措施[6]。

雖然目前AM真菌與作物互作關(guān)系的研究有一定進(jìn)展，但仍存在以下不足：（1）AM真菌研究的種類相對(duì)較少；（2）多數(shù)研究主要基于AM侵染率的測(cè)定，卻忽視AM真菌對(duì)作物不同生長(zhǎng)時(shí)期侵染狀況的研究，以至于不能將其很好地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中。本研究針對(duì)上述不足，引入不同AM菌根真菌，通過(guò)測(cè)定不同AM真菌對(duì)小麥幼苗不同時(shí)期侵染率和生物產(chǎn)量的影響，挑選出促進(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育菌種，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中AM真菌的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試菌種

本研究中的供試菌種主要有幼套球囊菌BGC（叢枝菌根真菌種質(zhì)資源庫(kù)） NM01B（Glomus etunicatum）、摩西球囊菌BGC XJ01（Glomus mosseae），二者均以沙土基質(zhì)為載體，購(gòu)自北京農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為中麥155號(hào)小麥，由河北永年縣原種場(chǎng)提供。挑選500粒健康無(wú)病蟲(chóng)、飽滿的種子放入100 mL燒杯中，先用0.1%氯化汞溶液浸泡1 min進(jìn)行表面消毒，再用無(wú)菌水沖洗3次，最后用無(wú)菌水浸泡12h，使小麥種子充分吸水膨脹，備用。

1.3 培養(yǎng)基質(zhì)和盆栽缽消毒

基質(zhì)為沙土、草炭、蛭石和珍珠巖，均選用粒徑0.5～1.0 mm 之間的顆粒，按沙土 ∶（蛭石+珍珠巖） ∶草炭體積比2 ∶1 ∶1混合均勻后，置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，于 165 ℃ 滅菌1 h，備用。盆栽缽為直徑15 cm、高11 cm花盆，花盆在100 ℃的水中浸泡7～10 min，并浸泡在水中過(guò)夜，備用。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年3月28日在河北工程大學(xué)植物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，共設(shè)3個(gè)處理：BGC XJ01、BGC NM01B、無(wú)菌沙土（CK）。先在花盆中放入500 mL已混合均勻的基質(zhì)，用涼開(kāi)水浸透，稱取10 g菌種或無(wú)菌沙土，均勻地撒在花盆中，將小麥種子均勻擺放到花盆中并輕輕按壓，保證種子與菌種充分接觸，最后在其上覆蓋50 mL滅菌基質(zhì)，每盆50粒，每個(gè)處理3次重復(fù)。定期澆適量的水，待小麥長(zhǎng)到三葉期后施加 Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液。小麥出苗后每隔15 d，每盆小麥幼苗隨機(jī)挖取10株，進(jìn)行根系處理，測(cè)定不同處理對(duì)小麥幼苗根系的侵染率，觀察幼苗的生長(zhǎng)狀況，測(cè)其干質(zhì)量，求10株平均干質(zhì)量，比較每個(gè)處理的生長(zhǎng)狀況。

1.5 測(cè)定方法

侵染率的測(cè)定：按KOH透明-酸性品紅乳酸甘油染色的方法[1]進(jìn)行改良，測(cè)定菌根的侵染情況，須進(jìn)行染色處理，一般要經(jīng)過(guò)根系透明、染色、分色的過(guò)程。每個(gè)處理需要測(cè)定100～150條1.0 cm左右的根段，根據(jù)根段中泡囊結(jié)構(gòu)的多少，分成0、10%、20%、30%、…、100%的侵染數(shù)量來(lái)界定每條根的侵染率（如沒(méi)有則為0，全部侵染則為100%，只有一半侵染則為50%，以此類推），并記錄各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下根段的條數(shù)。依據(jù)公式計(jì)算出該菌根的侵染率：侵染率=受侵染的根段數(shù)/觀察的根段總數(shù)×100%。

生物產(chǎn)量的測(cè)定：提前把烘箱打開(kāi)，溫度升至100～105 ℃；取10株植株稱鮮質(zhì)量，再裝入紙袋，放入烘箱內(nèi)，100～105 ℃殺青10 min；然后把烘箱的溫度降到70～80 ℃，烘至恒質(zhì)量；取出紙袋和植株，放入干燥器中冷卻至室溫，稱干質(zhì)量（DW）。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值表示，用SPSS 13.0軟件AVOAN程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌種對(duì)小麥幼苗各時(shí)期的侵染率測(cè)定

由表1可見(jiàn)，NM01B、XJ01對(duì)小麥幼苗各時(shí)期的侵染率變化趨勢(shì)相同：從侵染數(shù)量來(lái)看，0.5個(gè)月時(shí)都沒(méi)有侵染，NM01B在1個(gè)月時(shí)開(kāi)始有侵染，此后侵染的比率逐漸增多，在2.5個(gè)月時(shí)，侵染最多的根段侵染率為60%；XJO1開(kāi)始和NM01B一樣，從1個(gè)月時(shí)開(kāi)始有侵染，2.5個(gè)月時(shí)侵染最多，侵染率最高為40%。由表2可見(jiàn)，對(duì)照（CK）土壤已滅菌，沒(méi)有侵染；NM01B、XJ01在0.5個(gè)月時(shí)均未侵染，1個(gè)月時(shí)開(kāi)始侵染，但侵染率不高，分別僅為2.72%、6.49%；隨著植物的生長(zhǎng)發(fā)育，二者共生關(guān)系逐漸形成，1.5個(gè)月時(shí)侵染率分別激增到18.92%、14.91%，差異達(dá)到顯著水平；到2個(gè)月時(shí)增長(zhǎng)緩慢，分別增長(zhǎng)到20.95%、20.27%；2.5個(gè)月時(shí)又有1個(gè)快速侵染期，侵染率分別為64.61%、51.75%，差異顯著。通過(guò)NMO1B、XJ01菌對(duì)小麥幼苗根系各時(shí)期侵染率以及其增長(zhǎng)速率的對(duì)比可知：NM01B的侵染速率比XJ01快，侵染率較高，侵染效果更好。

2.2 不同菌種對(duì)小麥幼苗生物產(chǎn)量的影響

每隔0.5個(gè)月對(duì)小麥取苗，對(duì)其地上部分烘干稱質(zhì)量，測(cè)定生物產(chǎn)量，結(jié)果表明：0.5個(gè)月時(shí)XJ01長(zhǎng)勢(shì)最好，CK其次，NM01B最弱；之后XJ01、CK的干質(zhì)量增長(zhǎng)緩慢，NM01B增長(zhǎng)明顯加快，在1.5個(gè)月時(shí)，NM01B處理的小麥干質(zhì)量增長(zhǎng)已達(dá)顯著水平；在2.0個(gè)月時(shí)， NM01B、XJ01處理及CK的干質(zhì)量增長(zhǎng)均達(dá)顯著水平；在2.5個(gè)月時(shí)，NM01B處理的干質(zhì)量最高，XJ01處理次之，CK最低（表3）。結(jié)果顯示，開(kāi)始時(shí)CK與接種AM真菌的小麥長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)，但隨著時(shí)間的推移，接種AM真菌的小麥生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯出來(lái)，說(shuō)明AM真菌有利于小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，且菌種NM01B對(duì)小麥的影響優(yōu)于XJ01。

3 討論

本研究中的染色方法用的是KOH透明-酸性品紅乳酸甘油染色的方法進(jìn)行改良的。KOH透明-酸性品紅乳酸甘油染色的方法為先加8.5%KOH溶液，90 ℃水浴20 min后，再加2%鹽酸，浸泡5 min之后再加酸性品紅乳酸甘油染色液于90 ℃水浴40 min，之后用乳酸分色，鏡檢。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，加鹽酸浸泡與不加鹽酸浸泡的效果是相同的，而且用水分色較用乳酸分色鏡檢的效果更加清晰。因此，對(duì)KOH透明-酸性乳酸甘油染色的方法進(jìn)行改良成為加入KOH溶液后，沖洗干凈直接加染色液，鏡檢時(shí)用水分色，其他步驟不變。

NM01B、XJ01是AM真菌中最常見(jiàn)的2個(gè)菌種，本研究分別對(duì)這2個(gè)菌種侵染小麥幼苗根系初步研究。結(jié)果表明，2種AM真菌均能侵染小麥幼苗根系，且在小麥生長(zhǎng)到1.0個(gè)月時(shí)才有泡囊結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，2.0個(gè)月后其侵染率才有顯著的增加；同時(shí)可知，NMB01的侵染率較XJ01的侵染率略高。植株干質(zhì)量是描述植物長(zhǎng)勢(shì)的重要參數(shù)，本研究顯示，AM真菌有利于小麥干質(zhì)量的增加，并且NM01B比XJ01的作用效果顯著，這為之后將AM真菌應(yīng)用到大田小麥的生產(chǎn)實(shí)踐中提供了理論依據(jù)。

有研究表明，叢枝菌根的生長(zhǎng)發(fā)育呈“S”形曲線，開(kāi)始有1個(gè)滯緩期，此時(shí)真菌擴(kuò)展緩慢，這可能與接種物中孢子具有休眠性有關(guān)，經(jīng)過(guò)這段時(shí)期后則快速侵染，達(dá)到高峰后則持續(xù)侵染與根系生長(zhǎng)達(dá)到一定的動(dòng)態(tài)平衡[7]。這與本研究的結(jié)果不完全一致，本研究并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的滯緩期，其原因可能是本研究所處環(huán)境溫度為AM真菌侵染的最佳溫度，適合AM真菌侵染，因此其滯緩期很短，主要呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。2種不同的AM真菌在小麥整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育周期內(nèi)侵染情況變化及對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的影響，有待進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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