基質高溫滅菌處理對蘆筍菌根苗生長和礦質營養吸收的影響

孫超　晉文娟　李文璐　馬俊　尚輝　白龍強　賀超興

摘 要：為探明基質（草炭∶ 蛭石=2∶ 1，體積比）高溫滅菌和不滅菌條件下Glomus mosseae（GM）真菌對蘆筍幼苗的作用效果，以“澤西奈特”為試材，研究了兩種條件下GM真菌對蘆筍幼苗生長和礦質營養吸收的影響。結果表明，兩種條件下GM真菌接種均可顯著促進蘆筍幼苗的生長，形成對蘆筍幼苗根系較高強度的侵染，增強蘆筍幼苗對9種礦質元素的吸收；不滅菌條件下接種GM真菌對蘆筍幼苗生長和礦質營養吸收的效果更好，作用更明顯。因此，基質不滅菌狀態更利于蘆筍菌根苗的培育。

關鍵詞：高溫滅菌；GM；蘆筍；生長；礦質營養

中圖分類號：S644.6 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2012）11-0061-05

Effect of High-Temperature Sterilization to Matrix on Growth and

Mineral Nutrient Absorption of Asparagus Mycorrhizal Seedlings

Sun Chao1，2， Jin WenJuan2，3， Li WenLu4， Ma Jun2，

Shang Hui1，2， Bai LongQiang1，2，He ChaoXing2*

（1.College of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Taian 271018，China；

2. Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China；

3.College of Forestry，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China；

4.College of Horticulture，Hebei Agricultural University，Baoding 071001，China）

Abstract To determine the effects of Glomus mosseae（GM） on asparagus seedlings in high-temperature sterilized and non-sterilized matrix （peat：vermiculite=2∶ 1， V/V）， the pot experiments with Jersey Knight as material were conducted by inoculating GM to asparagus. The results showed that GM inoculation greatly promoted the growth of asparagus seedlings， formed stronger infection to asparagus roots， and enhanced the absorption to nine mineral nutrients. Meanwhile， GM inoculation in non-sterilized matrix had much more contribution to seedling growth and mineral nutrients absorption. So， non-sterilization was better for culture of asparagus mycorrhizal seedlings.

Key words High-temperature sterilization； GM； Asparagus； Growth； Mineral nutrient

蘆筍（Asparagus officinalis L）又名石刁柏、龍須菜，為百合科天門冬屬多年生宿根草本植物。因其富含皂甙、蘆丁、氨基酸、蛋白質、維生素等多種營養物質，且具防癌、抗癌、降血壓、降血脂、預防心血管疾病等功效，素有“蔬菜之王”的美譽。蘆筍一次種植，栽培年限可達15～20年，因此培育壯苗在蘆筍栽培中具有重要意義。

叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）是一類與植物根系共生形成菌根而具有改善作物營養、提高作物抗病性、增強作物抗逆性等作用的土壤微生物[1]。摩西球囊霉（Glomus mosseae，GM）屬于球囊霉屬的叢枝菌根真菌，是一類對環境適應力強、應用范圍廣的叢枝菌根真菌。前人研究表明，對蘆筍接種AMF可增加產筍量、提高嫩莖中人體必需氨基酸的含量[2]，增強蘆筍幼苗抗溫度脅迫的能力和對鐮刀菌根腐病、紫紋羽病等土傳病害的抗性[3～5]。前期研究表明，對蘆筍進行GM真菌接種處理可以顯著促進蘆筍幼苗的生長，增強蘆筍幼苗對礦質元素的吸收[6]，然而基質滅菌處理是否對蘆筍菌根苗生長和礦質營養吸收產生影響尚未見報道。

滅菌處理可有效地殺死基質中的微生物，利于GM真菌在接種后起作用。基質滅菌的方法主要有高溫滅菌和60Co輻射滅菌兩種，60Co輻射滅菌成本較高，且具放射性不利于推廣，生產中宜用高溫滅菌的方法。本試驗旨在通過研究基質高溫滅菌處理對蘆筍菌根苗生長和礦質營養吸收的影響，優化蘆筍菌根苗的培育方式。

1 材料與方法

11 供試材料

供試蘆筍品種為澤西奈特，購自北京市農林科學院。供試菌種為匈牙利科學院土壤科學與農業化學研究所Tunde Takacs博士提供的Glomus mosseae-2（簡稱GM2），原產地為匈牙利。菌劑是經玉米擴繁的由宿主植物根段、真菌菌絲、孢子、沙土組成的復合物，每克菌劑中孢子數目為2705個，菌根侵染率為714%。供試基質為草炭、蛭石混合物，將兩者按體積比2∶ 1混合均勻。營養缽規格為底部直徑8 cm，上口直徑13 cm，高13 cm，使用前用75%酒精擦拭滅菌。

12 試驗設計

試驗于2011年9～11月在中國農業科學院蔬菜花卉研究所試驗溫室進行，設4個處理：滅菌接種、滅菌CK、不滅菌接種、不滅菌CK。每個處理10株，重復3次，共120株。高溫滅菌處理為間歇滅菌，即將基質置于恒溫箱中連續2 d 160℃烘2 h。接種處理為播種時每播種孔穴施6 g菌劑，CK則加入等量滅活菌劑（160℃烘2 h）以保證營養物和微生物區系條件一致。蘆筍種子經質量分數為06%的NaClO溶液浸泡10 min后用蒸餾水沖洗干凈，浸種催芽。9月11日選取飽滿一致、出芽整齊的種子播種于裝有滅菌基質（約占營養缽體積4/5，預先澆透水）的營養缽中，接菌處理后在種子上方蓋一層薄的基質，并上覆薄膜保濕，待出苗后揭去薄膜，自然溫光條件下常規管理。于播種后20、30、40、50、60、70 d統計蘆筍幼苗地上莖長度。播種后70 d時進行植株生物量、蘆筍幼苗根系菌根侵染、組織器官礦質元素含量等指標的測定。

13 測定方法

用直尺測量蘆筍幼苗地上莖（基質表面到生長點）長度，求和即為地上莖總長度；洗凈蘆筍幼苗根系，剪成約1 cm長的根段置于FAA溶液（配方為70%酒精∶ 甲醛∶ 冰醋酸=90∶ 5∶ 5，體積比）中固定24 h，用曲利苯藍染色法[7]檢測菌根侵染程度，制片鏡檢。根據Trouvelot等[8]的方法，按下述公式計算相關菌根侵染指標。

菌根侵染率（%）=有菌根根段數/總根段數×100；

根系中的菌根侵染強度（%）=（95×侵染率90%以上根段數+70×侵染率50%～90%根段數+30×侵染率10%～50%根段數+5×侵染率1%～10%根段數+侵染率1%以下的根段數）/總根段數×100；

根段中的相對菌根侵染強度（%）=根系中的菌根侵染強度×總根段數/有菌根段數×100；

菌根根段叢枝率（%）=（100×mA3+50×mA2+10×mA1）/100

公式中mA3、mA2、mA1分別是A3、A2、A1對應的菌根侵染強度，A3、A2、A1分別為叢枝充足、叢枝中等頻率、叢枝少量。

根系叢枝率（%）=菌根根段叢枝率×根系中的菌根侵染強度/100

播種后70 d時將植株從營養缽中小心取出，用蒸餾水洗凈，擦干，105℃殺青15 min后75℃烘至恒重測干物質重量。將植株干樣按根、莖、擬葉分開并粉碎，半微量凱氏法[9]測定N元素的含量；樣品經HNO3-H2O2（體積比5∶ 1）消煮后使用等離子電感耦合發射光譜儀（ICP-OES）測定P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、B等元素的含量。各種元素的含量與各部分生物量的乘積即為該部分某元素的吸收量[10]。

菌根依賴性（%）=菌根植株干重/非菌根植株干重×100[11]；

菌根效應（%）=（接種GM處理元素吸收量-不接種GM處理元素吸收量）/接種GM處理元素吸收量×100

采用DPS軟件Duncans 新復極差法對試驗數據進行統計分析。2 結果與分析

21 基質高溫滅菌處理對蘆筍菌根苗生物量的影響

GM真菌接種后20 d起測定，圖1表明，出苗初期，蘆筍菌根苗的地上莖總長度與CK相比差異不顯著；接種后30 d起菌根苗的地上莖總長度顯著高于CK，且隨著時間的延長，差異逐漸增大。接種后70 d時，不滅菌接種的蘆筍幼苗地上莖總長度比滅菌接種的增加了97%，說明在基質不滅菌條件下接種GM真菌更有利于蘆筍幼苗地上莖的生長。

圖1 基質高溫滅菌和GM真菌接種處理對蘆筍

幼苗地上莖總長度的影響

GM真菌接種后70 d時測定，由表1可知，滅菌基質中蘆筍菌根苗的根系、全株干物重分別比CK增加了389%、270%，未滅菌基質中增加了435%、452%；不同處理間莖葉干物重無明顯差異。基質滅菌和不滅菌條件下蘆筍幼苗的菌根依賴性分別為1270%、1487%，并且差異不顯著，說明不論基質滅菌與否，GM真菌接種均可顯著促進蘆筍幼苗的生長，且兩種條件下促進程度相近。同時，不滅菌接種處理的蘆筍幼苗總干物重比滅菌接種處理的增加了298%，表明基質未滅菌狀態下接種GM真菌更有利于蘆筍幼苗的生長。

表1 基質高溫滅菌和GM真菌接種處理對蘆筍

幼苗干物重和菌根依賴性的影響

（g/株）

處理 根系

干物重 莖葉

干物重 總干物重 根冠比 菌根依賴

性（%）

滅菌接種 025 b 023 a 048 ab 109 ab 1270 a

滅菌CK 018 c 019 a 037 b 095 b -

不滅菌接種 033 a 028 a 061 a 118 a 1487 a

不滅菌CK 023 bc 020 a 043 ab 115 a -

注：表中數值為3個重復的平均值，同列不同小寫字母表示差異顯著（α=005），下表同。

22 基質高溫滅菌處理對蘆筍菌根苗根系侵染的影響

GM真菌接種后70 d時測定，滅菌接種和不滅菌接種處理的菌根侵染率、菌根侵染強度、相對菌根侵染強度差異不顯著（表2），表明基質高溫滅菌處理并未影響GM真菌對蘆筍幼苗根系侵染的程度。GM真菌的絕對叢枝率和相對叢枝率在滅菌條件下較不滅菌條件下分別增加了11倍和15倍，說明對基質滅菌更有利于叢枝的發育。

表2 GM真菌對蘆筍幼苗根系的菌根侵染情況

（%）

處理 菌根侵

染率 菌根侵染

強度 相對菌根

侵染強度 絕對叢

枝率 相對叢

枝率

滅菌接種 6000 a 3611 a 5947 a 1308 a 3813 a

滅菌CK 0 0 0 0 0

不滅菌接種 6445 a 3922 a 6135 a 609 b 1528 b

不滅菌CK 0 0 0 0 0

23 基質高溫滅菌和GM真菌接種處理對蘆筍菌根苗礦質營養吸收的影響

GM真菌接種后70 d時測定（表3），根系中N的吸收量滅菌接種比滅菌CK增加了488%，不滅菌接種比不滅菌CK增加了469%，說明基質高溫滅菌沒有明顯影響GM2對根系N吸收的改善作用，Mg、Cu變化趨勢與之相同。P、Ca、Zn的吸收量處理之間差異不顯著。K的吸收量由高到低依次為不滅菌接種>不滅菌CK>滅菌接種>滅菌CK，其中基質不滅菌條件下接種GM真菌使根系中K的吸收量增加了131%，滅菌條件下增加了159%。Fe的吸收量以滅菌接種最高，不滅菌接種次之，滅菌CK和不滅菌CK最小且差異不顯著。B的吸收量，基質不滅菌高于滅菌，接種處理與對照之間差異不顯著。

對比接種后70 d時莖葉中元素吸收量可知，N以不滅菌接種的最高，比不滅菌CK的增加了391%，滅菌接種和滅菌CK的次之，且差異不顯著，B的變化規律與N相同。P的吸收量為不滅菌接種和不滅菌CK的最高，差異不顯著，滅菌接種的次之，滅菌CK最低，說明基質不滅菌更利于莖葉中進行P的吸收。K的吸收量不滅菌接種最高，不滅菌CK和滅菌接種差異不顯著，滅菌CK最低。Ca、Mg的吸收量處理之間差異不顯著。Zn的吸收量不滅菌CK相對于其他處理有所降低。Cu的吸收量接種處理高于CK，基質滅菌的增加了824%，未滅菌的增加了565%，且滅菌接種與不滅菌接種處理之間差異不顯著。

表3

高溫滅菌和GM真菌接種處理

對蘆筍幼苗礦質元素吸收量的影響

處理 N

（mg） P

（mg） K

（mg） Ca

（mg） Mg

（mg） Zn

（μg） Cu

（μg） Fe

（μg） B

（μg）

根 滅菌接種 622 a 020 a 277 bc 082 a 036 ab 962 a 214 ab 11175a 466 b

滅菌CK 418 b 018 a 239 c 055 a 023 c 756 a 067 c 4308 c 728 b

不滅菌接種 567 a 031 a 388 a 095 a 043 a 957 a 258 a 8800 b 2459 a

不滅菌CK 386 b 019 a 343 ab 067 a 026 bc 777 a 141 bc 3515 c 2613 a

莖葉 滅菌接種 719 b 031 b 346 b 194 a 059 a 1020 a 155 a 3395 b 3971 b

滅菌CK 738 b 022 c 179 c 233 a 069 a 1074 a 085 b 7358 a 3762 b

不滅菌接種 846 a 049 a 577 a 225 a 071 a 1055 a 169 a 7237 a 4860 a

不滅菌CK 608 c 042 a 401 b 177 a 053 a 778 b 108 ab 3136 b 3246 c

全株 滅菌接種 1341 b 050 bc 623 c 276 ab 094 a 1982 a 369 ab 14570b 4438 c

滅菌CK 1156 c 039 c 418 d 288 ab 092 a 1830 a 152 c 11666c 4490 c

不滅菌接種 1413 a 080 a 965 a 319 a 114 a 2012 a 427 a 16037a 7319 a

不滅菌CK 994 d 061 b 743 b 244 b 079 a 1555 a 250 bc 6651 d 5859 b

注：表中數據均為單株的含量。

接種后70 d時，全株中N的吸收量由高到低依次為不滅菌接種>滅菌接種>滅菌CK>不滅菌CK，其中不滅菌接種比滅菌接種增加了54%，Fe具有相同的變化趨勢。P的吸收量在基質滅菌狀態下因GM真菌接種增加了282%，不滅菌狀態下為311%，以不滅菌接種處理的最高，比滅菌接種的增加了600%，表明對基質不滅菌更利于蘆筍菌根苗對P的吸收利用。K的吸收量在基質不滅菌狀態下生長的幼苗高于滅菌狀態下的，由高到低為不滅菌接種>不滅菌CK>滅菌接種>滅菌CK，其中不滅菌接種的比滅菌接種的增加了490%，說明了基質高溫滅菌抑制了蘆筍幼苗對K的吸收，而蘆筍菌根苗在不滅菌的基質中對K的利用率最高。Ca的吸收量以不滅菌接種的最高，其他三個處理之間差異不顯著。Mg、Zn的吸收量差異不顯著。Cu的吸收量由高到低依次為不滅菌接種>滅菌接種>不滅菌CK>滅菌CK，其中不滅菌接種的比滅菌接種的增加了156%。全株B的吸收量不滅菌接種的最高，不滅菌CK的次之，滅菌接種和滅菌CK的最低。

GM真菌接種后70 d測定菌根效應，表4表明，根系中GM2對元素吸收的菌根效應，N、Mg差異不顯著，不滅菌接種的P、Fe顯著高于滅菌接種的，而K、Ca、Mg、Zn、Cu低于滅菌接種的；莖葉中不滅菌接種的N、Ca、Mg、Cu、Fe、B高于滅菌接種的，而K、Zn降低，P差異不顯著。全株中GM菌根效應的變化趨勢與莖葉中的相一致。

表4 GM在基質高溫滅菌和不滅菌條件下

的菌根效應

（%）

處 理 N P K Ca Mg Zn Cu Fe B

根 滅菌接種 327 a 05 b 131 a 318 a 359 a 687 a 227 a 419 b -628 b

不滅菌接種 319 a 334 a 74 b 258 b 347 a 443 ab 51 b 567 a -70 a

莖葉 滅菌接種 -27 b 302 a 484 a -212 b -178 b 449 a -48 b -1300 b 54 b

不滅菌接種 280 a 135 a 305 ab 210 a 249 a 330 b 262 a 506 a 332 a

全株 滅菌接種 137 b 203 a 328 a -45 b 23 b 594 a 77 b -165 b -12 b

不滅菌接種 296 a 223 a 227 b 230 a 293 a 398 b 201 a 562 a 199 a

3 結論與討論

試驗表明，基質高溫滅菌和不滅菌條件下對蘆筍進行GM真菌接種處理均可以顯著促進蘆筍幼苗的生長，增加生物量，增強蘆筍幼苗對礦質元素的吸收和轉運，所以試驗使用的GM2菌種對蘆筍幼苗具有高效性。對比生物量和菌根效應可知，不滅菌條件下GM真菌對蘆筍幼苗生長和礦質營養吸收的貢獻更大，這可能與栽培基質（草炭∶ 蛭石=2∶ 1，體積比）經過高溫滅菌后持水能力下降有關。至于其他類型基質高溫滅菌對蘆筍菌根苗的影響，有待于進一步研究。試驗中發現兩種條件下GM真菌對蘆筍幼苗根系的侵染強度相近，但在滅菌條件下形成了更多的叢枝，其原因有待明確。

接種GM真菌作為一種生物技術，應用于蘆筍栽培可培育壯苗，縮短苗期，節省肥料，提高有機基質的養分利用率[6]。本試驗證實在基質（草炭∶ 蛭石=2∶ 1，體積比）不滅菌條件下GM真菌對蘆筍幼苗生長具有更好的作用效果，因此，未經過高溫滅菌的基質更利于培育具高產優質潛力的蘆筍菌根苗，降本提效。參 考 文 獻：

[1] Gosling P，Hodge A，Goodlass G，et al. Arbuscular mycorrhizal fungi and organic farming[J].Agriculture Ecosystems & Environment，2006，113（1-4）：17-35.

[2] 林先貴，顧希賢，郝文英.VA 菌根在蘆筍栽培上的接種效應[J].土壤學報，1994，31（s）：84-90.

[3] Matsubara Y，Kayukawa Y，Fukui H，et al.Temperature-stress tolerance of asparagus seedlings through symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungus [J].Journal-Japanse Society for Horticultural Science，2000，69（5）：570-575.

[4] Matsubara Y， Kayukawa Y， Yano M. Tolerance of asparagus seedlings infected with arbuscular mycorrhizal fungus to violet root rot caused by Helicobasidium mompa[J].Journal-Japanse Society for Horticultural Science，2000，69（5）：552-556.

[5] Matsubara Y，Ohba N，Fukui H. Effect of arbuscular mycorrhizal fungus infection on the incidence of fusarium root rot in asparagus seedlings[J].Journal-Japanse Society for Horticultural Science，2001，70（2）：202-206.

[6] 孫 超，賀超興，于賢昌，等 摩西球囊霉對蘆筍幼苗生長和礦質營養吸收的影響[J]中國蔬菜，2012，6：41-47

[7] Phillips J M，Hayman D S.Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection[J].Transactions of the British Mycological Society，1970，55（1）：158-161.

[8] Trouvelot A，Kough J L，Gianinazzi-Pearson V G.Mesure du taux de mycorhization VA dun systeme radiculaire.Recherche de methodes destimation ayant une significantion fonctionnelle[A].Physiological and Genetical Aspects of Mycorrhizae[C].Paris：INRA Press，1986，217-221.

[9] 董 鳴，王義鳳，孔繁志，等.陸地生物群落調查觀測與分析[M].北京：中國標準出版社，1996.

[10] 王曉英，王冬梅，陳保冬，等.叢枝菌根真菌群落對白三葉草生長的影響[J].生態學報，2010，30（6）：1456–1462.

[11] Menge J A，Johnson E，Platt R G.Mycorrhizal dependency of several citrus cultivars under three nutrient regimes [J].New Phytologist，1978，81（3）：553-559.