不同叢枝菌根真菌種類對生姜生長的影響

汪茜 包涵 張金蓮 宋娟 劉增亮 黃京華 陳廷速

摘 ?要 ?研究盆栽條件下，接種不同叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi， AMF）種類對生姜不同生育時期農藝性狀的影響及其在生姜根內的定殖情況。采用生姜組培苗，于幼苗期分別接種12株AMF進行生姜農藝性狀比較試驗，在溫室盆栽接種后每隔30 d對生姜根系進行取樣分析，比較菌根侵染率、侵染強度和叢枝豐度的大小，以觀察不同AMF菌株對生姜苗的侵染動態。結果表明，所有接種AMF組的生姜植株，其生長量均高于空白對照組。結合不同菌株在根系的侵染率，篩選出生姜AMF優勢種類為：細凹無梗囊霉（Acaulospora scrobiculata）、網狀球囊霉（Glomus reticulatum）、隱形球囊霉（Paraglomus occltum）、摩西球囊霉（Glomus mosseae）。說明苗期接種這4個優勢菌種，能夠促進生姜生長，是適宜生姜生長的優良AMF菌株。

關鍵詞 ?生姜;叢枝菌根真菌;農藝性狀;侵染率;優勢菌株

中圖分類號 ?Q945.12 ?????文獻標識碼 ?A

Abstract ?An experiment was conducted to analyze the effects of arbuscular mycorrhizal （AM） fungi on the growth of ginger （Zingiber officinale Roscoe） under greenhouse conditions. Ginger plantlets were inoculated with 12 different AM species， and the agronomic characters， the rate of colonization， infection intensity and arbuscular abundance were analyzed in every 30 days after inoculation. The results showed the ginger plantlets inoculated with AM fungi grew better than the ones without AM fungi. The dominant strains of AM fungi were Acaulospora scrobiculata， Glomus reticulatum， Paraglomus occltum and Glomus mosseae according to the growth simulation and infection in roots. It suggests that the inoculation of the four dominant strains improved the growth， yield and quality， and further research is needed to develop dominant strains.

Keywords ?ginger （Zingiber officinale Roscoe）; arbuscular mycorrhizal fungi; agronomic characters; infection rate; dominant strains

DOI ?10.3969/j.issn.1000-2561.2019.07.004

AMF是一類在生物防治土傳病害和提高植物抗/耐病性方面極具應用潛力的微生物資源。叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza， AM）是由球囊霉門（Glomeromycota）真菌與植物根系形成的互惠共生體，90?%以上的陸地植物都能形成叢枝菌根，是自然界中最普遍的一種菌根類型。AMF與植物根系共生后，能夠影響土壤理化性質和根圍微生物區系，并通過菌根幫助宿主植物獲取根際的碳、氮養分和水分，從而促進植物的生長，提高植物的耐旱和抗逆能力[1-3]。AMF在植物根際形成的龐大菌絲網絡系統，對穩定土壤結構、控制水土流失、增強對土傳病害的抑制、保持植物根際土壤生態系統良性發展有重要意義[4-7]。已有研究表明，叢枝菌根真菌能降低真菌、線蟲、細菌等病原體對黃瓜（Cucumis sativus）、草莓（Fragaria ananassa）、西紅柿（Lycopersicon esculentum）、柑橘（Citrus reticulata）、油橄欖（Olea europaea）、截形苜蓿（Medicago truncatula）、香瓜（Cucumis melo）、玉米（Zea mays）、馬鈴薯（Solanum tuberosum）、香蕉（Musanana?lour）等植物的危害程度，減少農藥使用量[8-10]。目前已經證實的可有效控制植物土傳病害的AMF超過30種[11]。

生姜種植過程中由于土壤青枯勞爾氏菌（Ralstonia solanacearum）導致的姜瘟?。℅inger Wilt）的危害，嚴重影響生姜的產量和品質[12]。但是化學防治效果不理想，且會導致農藥殘留、環境污染、病原菌抗藥性等負面影響[13];而生物防治作為綜合防治姜瘟病的措施之一，對生態平衡和可持續農業的發展具有特別重要的意義，一直是學者們的研究熱點。

當前，生姜叢枝菌根真菌的研究相關文獻相對較少。有研究表明，AMF對生姜某些生理指標具有一定影響。AMF明顯增加生姜的株高、根莖產量、分枝數等，并能提高生姜葉片和根中N、P、K 等元素的含量，提高單葉凈光合速率[14]。接種AMF可以有效降低姜瘟病的病情指數，對姜瘟病起到抑制作用[15]。本文通過篩選出對生姜生長有益的優勢AMF種類，探討其對生姜生長的促進作用，對減少農業生產中化肥的使用量，改善土壤生態，實現農業可持續發展具有重要意義。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

生姜組織培養種苗（品種來自廣西柳州市柳江縣當地種植品種）。

花盆（盆口直徑為15 cm、深度為12.5 cm、花盆用酒精擦拭一遍再用）、營養液（Hogland）、基質（塘泥∶沙=1∶1）。

AMF菌株由廣西農業科學院微生物研究所土壤微生物課題組采樣分離保藏，具體菌株及編號如表1所示。

生姜根系采集材料：剪刀、封口袋、50%酒精等。

生姜根系染色材料：氫氧化鉀（廣東省化學試劑工程技術研究開發中心）、30%過氧化氫（天津市致遠化學試劑有限公司）、氨水（廉江市愛廉化試劑有限公司）、冰乙酸（成都市科龍化工試劑廠）、墨水（派克）、50 mL離心管、濾網、鑷子、移液槍等。

供試菌株（表1）統一擴繁均為含有侵染根段、菌絲、孢子和培養基質混合物，作為AMF接種體菌劑。孢子密度均多于10個/g，接入量為30 g/盆。

試驗于2017年6月在廣西農業科學院微生物研究所溫室進行。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設計 ?選取生長健壯、大小一致的生姜組織培養種苗78株，用多菌靈沖洗消毒。將消毒后的生姜種苗移栽至洗凈晾干的花盆中，每盆移栽兩株生姜苗，并接入30 g/盆AMF菌劑。具體操作如下：花盆內底部墊上和其底部大小一致的圓形塑料紙后，放入約1/3已滅菌的基質;移栽2株生姜種苗，并在其根系附近放入提前準備好的AMF菌劑，且須保證根系與AMF菌劑相接觸;繼續往花盆倒入已滅菌的基質至花盆3/4，保證基質沒過生姜根系、莖塊;每盆按菌劑編號貼好標簽。同時設置不接種的空白對照（用于擴繁AMF的滅菌培養基質30 g/盆），每個處理3個重復，共39盆。

將盆栽放置于25?℃恒溫玻璃溫室內，定期觀察，每隔1?d適量澆水，每周澆一次營養液。

1.2.2 ?生姜根系的采集 ?生姜栽種90 d后，進行生姜根系采集，采集方法如下：用剪刀剪下約1/3根系，用于觀察AMF侵染情況，分別記錄根內菌絲、根外菌絲、泡囊的數量，計算侵染率，對比不同AMF侵染根系的能力。采集根系樣品時盡量采集老、嫩、粗、細各級根段，使樣品更具代表性。根系樣品用自來水清洗干凈根系上附著的基質后用去離子水清洗數次，隨后將其浸泡于50%酒精中保存，并寫上編號。

1.2.3 ?根系染色處理及侵染率測定 ?生姜根系的染色主要參考汪茜等[16]的方法，菌根侵染率的測定參考王幼珊等[17]的方法。

1.2.4 ?測定項目與方法 ?接種后每隔30 d取樣1次，共3次。每次每處理取3株幼苗，每株幼苗隨機選取鮮根30條，剪成1 cm根段，取一定樣品，用墨水醋染色[16]、網格交叉法[17]測定根系侵染率。

全生育期3次采樣，依次為：幼苗期，發根期，塊莖膨大期。每次每處理取3株幼苗。農藝性狀測定有效葉數、葉長、葉寬和株高。

生姜收獲期將生姜地上部用自來水沖洗后再用去離子水洗凈，于105?℃殺菌30 min后再置70?℃烘干、稱重;株高及莖粗采用直接測量法。

1.3 ?數據處理

采用Excel軟件和DPS統計軟件對實驗數據進行分析，置信水平為95%（P<0.05）。

2 ?結果與分析

2.1 ?接種不同AMF菌株的生姜根系侵染情況

不同AMF菌株對生姜根系侵染情況如表2所示。GZ-10根外菌絲侵染率最高，其侵染率平均值為31%，其次為GZ-1，其根外菌絲侵染率的平均值為22.5%，再次為LC39-10，其根外菌絲平均侵染率為22%。根內菌絲侵染率排名前三的為GZ-10、GZ-1、LC39-10，其中，GZ-10根內菌絲侵染率平均值為49%，GZ-1根內菌絲侵染率平均值為35%，LC39-10根內菌絲侵染率平均值為29%。泡囊侵染率相對較高的為LC58，其泡囊平均侵染率為2.5%，其次為FS-1-74，其泡囊的平均侵染率為1%。FC-1-2、YN-2-7、GZ-10、LC39-10、E26-46中均未出現泡囊結構。如表2所示，對照組CK均未觀察到根外菌絲、根內菌絲和泡囊結構。根內菌絲、根外菌絲、泡囊結構及CK根段的染色圖像如圖1所示。

2.2 ?不同AMF菌株對生姜幼苗生長的影響

3 ?討論

AMF在自然界中廣泛分布，同一種AMF可以和不同的宿主植物形成共生關系，同一種植物根系也可以和多種不同的AMF形成共生關系[18]。不同的AMF對同一種植物所表現的效果不同，宿主植物和AMF之間存在相互選擇性[19]。AMF和宿主植物相互選擇后，對宿主植物的生長發育產生促進作用的AMF，可以作為該植物的優勢種[20]。本試驗中，細凹無梗囊霉（Acaulospora scrobiculata）， 網狀球囊霉（Glomus reticulatum）， 隱形球囊霉（Paraglomus occltum）3種AMF均有效的促進了生姜的生長，可以選為生姜生長的優勢種。另一方面，由于AMF對宿主植物具有一定的選擇性，同一種宿主植物，不同的AMF的侵染率會有所不同，其原因可能是宿主植物和不同的AMF的親和性有所不同，相對較高侵染率的AMF，說明其和宿主植物的親和性相對較強[21]。試驗中，對比12種不同AMF在生姜根系的侵染率，摩西球囊霉（Glomus mosseae）的侵染率最高，說明該AMF和生姜根系的親和度較高，兩者能更有效的互相識別，故該菌株也可以作為優勢菌株。

研究結果表明，所有12個菌株均能侵染生姜根系，而對照組的株高最為矮小、莖塊質量最輕，且染色后沒有檢測到菌根特有結構。說明施用AMF后對生姜的促生起到一定作用。其中，促生作用較為明顯的優勢菌株為細凹無梗囊霉（Acaulospora scrobiculata）， 網狀球囊霉（Glomus reticulatum）和隱形球囊霉（Paraglomus occltum），在生姜根系的定殖率試驗中發現，其侵染率雖不是12種菌劑中最高，但均排在前列。而摩西球囊霉（Glomus mosseae）的供試菌株對生姜根系的侵染率最高，但其株高、莖塊重等生長量并不是最優，說明該菌株雖然具有高侵染率，但其對生姜體現的并不是促生作用。有研究表明，AMF與宿主植物形成共生后，通過改變宿主植物根系結構，與病原微生物競爭獲取所需的營養、誘導宿主植物抗病防御體系的形成等方式來實現抗病[22]。目前，還不能判斷AMF對植物的促生和抗病能力能百分之百同時體現，而摩西球囊霉（Glomus mosseae）菌株與生姜在具有高親和性的前提下，可在土壤中形成大量菌絲網，有可能在提高生姜的抗病能力方面發揮一定的作用，故選其作為優勢種，其抗病性的效果還需要在今后做進一步的研究。且生姜根系很不發達，根毛退化嚴重，對菌根的依賴性較高。因此，應加強在大田條件下對生姜菌根的研究，并且使菌根生物肥料能夠應用于生姜生產。

4 ?結論

接種AMF后，生姜株高、葉片數、地上部分干重、地上部分濕重、莖塊重均優于未接種AMF的對照組。對比不同AMF對生姜的促生效果，細凹無梗囊霉（Acaulospora scrobiculata），網狀球囊霉（Glomus reticulatum），隱形球囊霉（Paraglomus occltum）可選為優勢AMF。對比不同AMF菌劑侵染生姜根系的侵染率，摩西球囊霉（Glomus mosseae）可選為優勢種。

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