引種濱梅菌根侵染特性研究

宰學明+張煥仕+紀易凡

摘要：采用Phillips和Hayman的染色方法，對位于江蘇省的南京市溧水區傅家邊、南京大學浦口校園及鹽城市大豐區金海農場等基地的引種濱梅菌根真菌侵染特性進行調查分析。結果表明，引種基地的濱梅能與土著AM真菌形成典型的花椰菜狀叢枝狀菌根結構；基地濱梅根際土樣的AM真菌共分離得到11個種，濱梅和AM真菌之間的匹配沒有特異性；侵染的AM真菌種類取決于土壤的理化性質、土壤中AM真菌的分布、孢子豐度等諸多因素，AM真菌的侵染率隨土壤礦質元素含量的加大而降低，隨土壤有機質含量的加大而升高，隨土壤鹽分含量升高而下降；適當生草有利于AM真菌的侵染。

關鍵詞：濱梅；AM真菌；侵染；雜草管理

中圖分類號： S182 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0238-03

菌根是真菌與植物根系形成的一種互惠共生體，根據形態結構、形態發生和生理特征將菌根分為外生菌根、叢枝菌根、內外生菌根、漿果莓類菌根、水晶蘭類菌根、杜鵑類菌根、蘭科菌根共7種類型[1]，其中叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）作為分布最廣泛、功能最重要的一類菌根，是當前菌根學的研究熱點[2-3]。菌根的形成能夠拓展宿主植物根系的吸收范圍，增強植物在溫度、干旱、鹽堿、pH值、重金屬及病害等脅迫條件下的抗逆性，調控植物次生代謝[4-5]。

濱梅（Prunus maritima Marshall）又名海濱李、沙李，隸屬薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus），主要分布在美國的麻省、紐約、特拉華、新澤西等地，為多枝灌木，樹形及花朵美，可用于園林觀賞綠化。濱梅具有耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿等方面的抗逆性，可用于海岸沙灘的修復和沙丘的固定；其次，它的果實酸甜可口，可加工成果凍、果汁等一系列果品[6]。因此，南京大學鹽生植物實驗室于2001年從美國特拉華大學引進濱梅，并展開了繁殖、抗性生理等方面的研究，以期用于我國的海岸、干旱地區等鹽堿地的生態修復，并為發展適合該地區的果樹業提供科學上的支持。目前的野外濱梅引種基地主要分布在江蘇、浙江等省的數個不同生境。

本試驗旨在調查自然條件下，不同立地條件下濱梅叢枝菌根的侵染率，了解環境因子對濱梅菌根侵染率的影響，確認不同生境下與濱梅形成共生體的AM真菌種類及土壤中AM真菌孢子種群數量情況，為開展菌根生物技術在濱梅引種推廣上的應用研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

在江蘇省境內選擇已引種濱梅3年以上的3處樣地，分別是南京市溧水區的傅家邊、南京大學的浦口校園及鹽城市大豐區的金海農場，簡稱傅家邊、浦口、金海農場。傅家邊（31°40′N，119°10′E）日平均溫度是15.5～16.7 ℃，年均光照時間是2 077～2 254 h，年均降雨量是1 100～1 200 mm，年均無霜期是232～240 d。浦口（32°04′ N，118°35′E）日平均溫度是15.0～16.4 ℃，年均光照時間是2 000～2 100 h，年均降雨量是1 200～1 300 mm，年均無霜期是230～238 d。金海農場位于鹽城自然保護區內（32°33′～34°47′N，119°27′～121°53′E），日平均溫度是11.4～13.7 ℃，年均光照時間是 2 241～2 390 h，年均降雨量是1 000～1 150 mm，年均無霜期是209～218 d。

1.2 試驗設計

2007年10月15日，在每一個樣地隨機選5個樣點，在每樣地表土下深20 cm左右的濱梅新根生長區域采土樣和根樣，同一樣地內任選5株果樹為采集點，每株樹下采土 500 g 和適量根樣，塑料薄膜密封，低溫保存，立即送往實驗室進行分析處理。每個樣地視為1個處理，5次重復。

另選擇江蘇儀征市一處濱梅基地（32°27′N，119°18′E），按上法選取同一批次定植、生長2年的、不同雜草管理的濱梅根樣帶回實驗室，依“1.3”節介紹的方法進行濱梅根部AM真菌侵染率的檢測。

1.3 測定項目及方法

帶回實驗室的所有土樣稱質量后平均分為2份，其中1份于80 ℃烘箱中烘至恒質量。稱取每樣地土樣20 g（不含根段），溶于雙蒸水中（土 ∶水=1 g ∶5 mL），然后用電導儀（DDS-11A）和pH計（PHS-P）測量土樣的鹽度和pH值。有機質和全氮量用K2Cr2O7比色法及凱氏定氮法測定，其他離子含量用ICP法（Jarrell-Ashj-All00）測定。在另外1份土樣中取18株濱梅樹根樣（2～3 cm長的根尖）用Phllips和Hayman的方法[7]染色壓片，在光學顯微鏡下觀察AM真菌共生現象和瘤狀根形態；用濕篩傾斜法將土壤真菌孢子淋洗到培養皿中，在體視光學解剖鏡下觀察大小孢子并計數，然后利用統計軟件進行鄧肯氏多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 傅家邊、浦口和金海農場濱梅基地土樣分析結果

3個樣地的土化分析結果表明，傅家邊濱梅基地的土壤pH值近乎中性，有機質及氮、磷、鉀的總量最低，鹽度也最低。浦口濱梅樣地的pH值呈明顯酸性，其余的土壤各項理化指標值均居其次。金海農場由于已經通過棉花、海濱錦葵等作物對土壤進行了先期改良，土壤的各項理化指標均高于其他2個樣地，同時土壤鹽度也相對較高（表1）。

2.2 濱梅根系菌根的形成情況及根際菌根真菌的鑒定結果

顯微鏡下切片觀察發現，3個樣地的AM真菌與濱梅根系均能形成良好共生關系（圖1）。AM真菌侵入根系皮層細胞后，形成的泡囊多為圓形和橢圓形（圖 1-B），菌絲在細胞內連續二叉式分支生長，形成典型的花椰菜狀叢枝結構[8]（圖1-A）。

3地濱梅根際土樣共分離到11個分類單元，全部鑒定到種（表2）。種的分布和類型受土壤理化性質影響較大，土壤理化性質相近的傅家邊農業科技園和南京大學浦口校區濱梅基地中優勢種和次優勢種相同（表2）。

2.3 菌根侵染率的統計分析

通過檢測發現，被調查的3個濱梅基地秋季菌根感染率為：傅家邊36.4%，浦口32.7%，金海農場21.5%。侵染率隨土壤礦質元素含量的增加而降低，隨土壤鹽分含量升高而下降（表1）；在鹽度相近的條件下，濱梅菌根侵染率隨土壤有機質含量的加大而升高（表1）。

2.4 濱梅樣地土壤中的AM真菌孢子種群數量

由表2可看出，3處濱梅樣地每20 g土樣中AM真菌孢子數據平均值為（367±1）個。鹽堿地和非鹽堿地的AM真菌種類和相應的孢子數量有顯著的差異，而土壤理化性質相近的傅家邊和浦口濱梅基地中AM真菌優勢種和次優勢種種類名稱相同，但各自孢子數量差異顯示出孢子豐度影響因子的復雜性。3處濱梅樣地每20 g土樣中AM真菌孢子數據平均值遠低于1 000個，可見，被調查的3處濱梅樣地生物學管理水平都不高。

2.5 雜草管理對AM真菌侵染的影響

南京傅家邊的濱梅基地雜草管理試驗表明，2年中保持適當生草，濱梅根部的AM侵染率為34.2%，雜草清除的樣地濱梅根部的AM侵染率為25.7%，結果顯示適當生草和覆蓋可以提高AM真菌對濱梅的侵染率（圖2）。

3 結論

濱梅根系能與AM真菌形成內生菌根，共生真菌為囊 泡-叢枝菌根真菌。AM真菌的鑒定結果顯示，濱梅和AM真菌之間的匹配沒有特異性，侵染的AM真菌種類取決于土壤的理化性質、土壤中AM真菌的分布、孢子豐度等諸多因素。AM真菌的侵染率與土壤理化性質有關，侵染率隨土壤礦質元素含量的增加而降低，隨土壤鹽分含量的升高而下降；在鹽度相近的條件下，濱梅菌根侵染率隨土壤有機質含量的加大而升高。

果園清耕會減少真菌的宿主植物，使果園中真菌種類減少，不利于真菌生長，從而降低AM真菌對濱梅的侵染率[9]。本研究表明，適當生草能夠顯著提高AM真菌的侵染率。生草和覆蓋能夠保持地溫，減少水分蒸發，維護AM真菌的生長環境，改善濱梅根際土壤的微生態環境，提高根際土壤肥力[10]。

由于多數濱梅的推廣地土壤貧瘠，環境惡劣，濱梅單純依靠自身的根系對環境中水分和礦質營養的吸收能力有一定的限度，因此AM菌根對于提高濱梅對環境資源的利用效率和對環境的抗逆能力意義重大。研究結果表明，被調查的幾個江蘇省境內的濱梅樣地土樣中的AM真菌孢子數量偏少，平均數低于1 000個/20 g土壤，濱梅根系的菌根感染率較低，平均值低于37%，AM真菌對濱梅生長的促進作用沒有得到明顯體現。因此，應該嘗試實施基地生草和多施有機肥，在一定程度上提高土壤中的AM真菌孢子數量和濱梅根系的AM菌根感染率，這也是提高濱梅生物量的一種綠色環保新途徑。

參考文獻：

[1]Mukerji K G，Chamola B P，Singh J. Mycorrhizal biology[M]. Kluwer Academic Publishers，2000：217-228.

[2]祁紅英，張秋萍，李 敏，等. 叢枝菌根制劑對黃秋葵幼苗生長的影響[J]. 江蘇農業科學，2014，42（4）：138-139.

[3]任 稹，韓 麗，張永福，等. 不同叢枝菌根真菌對玉米生長生理的影響[J]. 江蘇農業科學，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]張 峰，段廷玉，閆飛揚，等. 叢枝菌根真菌與根際微生物的互作[J]. 草業科學，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]宰學明，郝振萍，張煥仕，等. 傅家邊丘陵山地濱梅根圍AM真菌與土壤酶活性的關系[J]. 植物科學學報，2013，31（2）：107-113.

[9]曾 明，馬國輝，余 東，等. 生草栽培對柑桔叢枝菌根形成及果實品質的影響[J]. 中國農學通報，2005（9）：304-306.

[10]宰學明，郝振萍，趙 輝，等. 叢枝菌根化濱梅苗的根際微生態環境[J]. 林業科學，2014，50（1）：41-48.