接種5種菌根菌對藍莓果實產量和品質的影響

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（貴州大學 林學院，貴州 貴陽 550025）

藍莓Vacciniumspp.是杜鵑花科Ericaceae 越橘屬Vaccinium灌木果樹，其果實富含花青素、總酚、類黃酮等多種保健成分，具有極高的保健價值和經濟價值。自20 世紀80年代開展引種試驗以來，我國藍莓栽培面積已超過31 210 hm2。根據全球藍莓產業調查分析的結果，到2026年我國將成為全球第一大藍莓生產國[1]。藍莓的根系不發達，對土壤中水肥的吸收利用能力較差。有研究結果表明，當藍莓根系與土壤中特定的菌根真菌共生形成菌根后，其根系活力、植株光合作用能力、生理抗逆性[2]以及抗病性[3]均能在較大程度上得到改善，進而果實產量和品質得以提高。

近年來，國內關于藍莓菌根真菌的研究報道多見于菌根真菌的多樣性[4]、共生菌根形態結構鑒定[5]以及菌根菌的促生效應[6]等方面，有關菌根菌對藍莓果實品質影響的研究報道相對少見。其中，袁軍[7]報道了1 株青霉屬真菌和1 株樹粉孢屬真菌對藍莓的接種效應，接種后藍莓果實中可溶性固形物含量、可溶性糖含量、固酸比、黃青素含量、總黃酮含量、總酚含量均得到顯著提升；劉靜等[8]也曾報道過1 株深色有隔內生真菌能夠顯著影響藍莓的果實形態（縱徑、橫徑和單果質量），并提高了藍莓果實中可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、花色苷的含量，提升了藍莓果實的品質。貴州是我國最大的藍莓種植區，具有豐富的菌根真菌資源。本研究中以分離自貴州人工種植藍莓根系的5 株菌根菌為研究對象，采用盆栽方式，研究其接種后藍莓果實產量和品質的變化，通過聚類分析和主成分分析[9]，對各菌株的接種效果進行綜合評價，以期為藍莓菌根產品加工和藍莓菌根化培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于貴州省黔東南州凱里市碧波鎮羊蓋藍莓苗圃育苗基地（107°63′E、26°53′N），海拔900 m 左右。該地區屬亞熱帶季風濕潤氣候區，年平均氣溫14.9 ℃，有效積溫546.3 ℃，極端最低氣溫-2 ℃，無霜期283 d，年降水量達1 300 mm，年日照超過1 200 h。

1.2 試驗材料

供試藍莓為生長狀況基本一致的3年生‘粉藍’盆栽苗，株高為(66.57±6.06)cm，地徑為(10.89±1.17)mm，由貴州省麻江縣瑞藍苗圃基地提供。將供試藍莓移栽到塑料花盆（口徑23.5 cm，高17.5 cm）中，每盆1 株苗，以松林腐殖土作為基質進行培養。栽培基質容重0.75 N/m3，通氣孔隙度13.9%，持水孔隙度40.5%，pH 為5.02，有機碳含量14.76%，全氮含量0.34%，全磷含量0.10%，全鉀含量0.29%，速效氮含量52.12 mg/kg，有效磷含量98.14 mg/kg，速效鉀含量83.18 mg/kg，全鐵含量2.18%，全鎂含量0.14%，全錳含量0.09%。

供試真菌由貴州省常見栽培藍莓品種（‘粉藍’‘燦爛’‘奧尼爾’‘萊克西’等）的根系及其根際土分離而得，菌株分子生物學信息見表1。供試菌株純化后，以PDB（馬鈴薯葡萄糖液體培養基）作為擴繁培養基質，以規格為250 mL 的三角瓶進行擴繁培養。每瓶中放入直徑為8 mm 的目的培養真菌菌餅3 片，并于25 ℃ 200 r/min 的恒溫搖床上培養至發酵完全后備用。

表1 接種藍莓菌根真菌菌株分子生物學信息Table 1 Molecular biology information of inoculated blueberry mycorrhizal fungi strains

1.3 試驗設計

2019年1月開展室外接種試驗。共設6種處理，即5 種菌株（DSE、SS、ZB、QMK、LZ）接種處理，以及不接種對照（CK）。接種時以澆灌方式在每盆藍莓表層土根系外圍四周均勻接種50 mL 發酵菌液，每處理5 株苗，重復3 次，共90 株苗，其他管理措施一致。

1.4 指標測定和統計

1.4.1 菌根侵染率

在接種6 個月后觀察菌根侵染情況。參照楊亞寧等[10]的方法使用醋酸墨水和蘇丹Ⅳ染料進行染色，脫色壓片后，使用光學顯微鏡（奧林巴斯CX21FS1）進行觀察。根據所觀察根段中內生菌絲長度占根段長度的百分比計算侵染率（R），并劃分侵染等級：1 級（0 ＜R≤1%）、2 級（1%＜R≤20%）、3 級（20%＜R≤40%）、4 級（40%＜R≤60%）、5 級（R＞60%）[11]。

1.4.2 果實形態和產量

2019年7月果實成熟后測定果實各形態指標。每處理隨機選取30 粒果實測定其縱徑、橫徑（精確到0.01 mm）及單果質量（精確到0.01 g），并計算果形指數（縱徑/橫徑）。每處理隨機統計3 株藍莓的單株產量（精確到0.01 g），即單株產果數和對應單果質量的乘積。

1.4.3 果實品質

成熟果實的品質指標主要包括可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、固酸比、花青素含量、總酚含量、總黃酮含量。其中，可溶性固形物含量使用手持折光計測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可滴定酸含量采用滴定法測定，花青素含量采用pH 示差法測定，總酚含量采用福林（Folin）酚比色法（以標準沒食子酸為對照）測定，總黃酮含量采用比色法測定（以標準蘆丁溶液為對照）[12]。

1.5 數據分析

使用SPSS 21.0 軟件對試驗數據進行方差分析、聚類分析和主成分分析，采用Duncan 法進行多重比較。對變異系數（標準差占平均值的百分比）大于10%的果實指標進行聚類分析和主成分分析，以方差的權重作為綜合得分的計算依據。

2 結果與分析

2.1 接種不同菌株處理下藍莓根系的菌根侵染情況

接種不同菌株處理下藍莓根系菌根的侵染率和侵染等級見表2。由表2可知，與CK 相比，接種后藍莓根系菌根侵染率均顯著提升（P＜0.05），說明5 種菌根菌均能夠有效促進藍莓根系菌根的形成。其中，接種DSE 菌株處理下藍莓根系的菌根侵染率最高（67.81%），比對照高0.91 倍，侵染等級達到5 級。而接種QMK 菌株處理下藍莓根系的菌根侵染率最低（44.94%），但仍比CK 高0.26 倍。

表2 接種不同菌株處理下藍莓根系的菌根侵染率和侵染等級?Table 2 Mycorrhizal infection rate and infection grade of blueberry root system inoculated with different strains

2.2 接種不同菌株處理下藍莓果實的性狀和產量

2.2.1 藍莓果實各形態指標

接種不同菌株處理下藍莓果實的各形態指標見表3。由表3可知，接種后藍莓果實橫徑、縱徑、果形指數的變異系數分別為1.97%、2.33%、1.07%，各形態指標的離散度較小，說明5 種菌根菌整體上對藍莓果實形態方面的影響程度不大。方差分析結果顯示，接種QMK 菌株處理下藍莓果實的縱徑和橫徑與CK 相比分別顯著減少了5.53%和6.12%（P＜0.05），說明接種QMK 菌株對藍莓果實的生長造成了一定的抑制效果。但除接種QMK 菌株處理外，其余接種處理中藍莓果實的縱徑和橫徑與CK 相比無顯著差異（P＞0.05）。

表3 接種不同菌株處理下藍莓果實的形態指標Table 3 Morphological indexes of blueberry fruit treated by inoculation with different strains

果形指數反映了果實的外觀形態。各處理中藍莓的果形指數為0.928 ～0.960，果實外形主要表現為橢圓形，接種后藍莓果實形態未表現出顯著差異，說明了本試驗中5 株菌根菌對藍莓果實形態方面的影響較弱。

2.2.2 藍莓果實各產量指標

接種不同菌株處理下藍莓果實的各產量指標見表4。由表4可知，接種后藍莓果實的單果質量、單株產果數、單株產量變異系數分別為4.36%、11.30%和13.12%，除單果質量外，接種后藍莓果實在單株產果數和單株產量方面均與CK 差異顯著（P＜0.05）。其中，CK 處理下，藍莓果實單果質量最大（1.05 g），但單株產果數最低（134.3），導致其單株產量（141.05 g）處在較低水平。接種DSE、ZB、LZ 菌株處理下，藍莓果實單果質量雖略有下降，但其單株產果數與CK 相比分別提高了33.24%、28.28%和21.57%，因此藍莓的單株產量仍有顯著提升，提升幅度分別為29.25%、27.07%和11.17%。此外，接種QMK 和SS 菌株2 種處理下，藍莓的單株產量與CK 相比均有所下降，但差異不顯著（P＞0.05）。

表4 接種不同菌株處理下藍莓果實的產量指標Table 4 Yield index of blueberry fruit treated by inoculation with different strains

2.2.3 藍莓果實各口感指標

可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量和固酸比是衡量果實口感的重要指標。接種不同菌株處理下藍莓果實的各口感指標見表5。由表5可知，接種后藍莓果實的各項口感指標的離散程度較大。其中，接種DSE、SS 和LZ 菌株對藍莓果實可溶性固形物和可溶性糖含量有顯著的提升效果（P＜0.05），可溶性固形物含量分別提升了11.91%、23.63%和28.71%，可溶性糖含量分別提升了18.94%、37.73%和12.73%。QMK和ZB 菌株未對藍莓果實可溶性固形物和可溶性糖含量造成顯著影響（P＞0.05）。

表5 接種不同菌株處理下藍莓果實的口感指標Table 5 The taste indexes of blueberry fruit treated by inoculation with different strains

在5 種菌株接種處理中，藍莓果實可滴定酸含量在接種QMK、SS、LZ 菌株3 種處理下有顯著提升（P＜0.05），提升幅度分別為11.94%、14.93%、23.88%，而接種ZB 菌株處理下藍莓果實的可滴定酸含量出現下降，下降幅度為11.94%。接種QMK 菌株處理下藍莓果實的固酸比顯著下降，下降幅度為11.23%，而接種其余菌株處理下藍莓果實的固酸比均有所提升，其中接種DSE 菌株對藍莓果實固酸比的提升作用最大，與CK 相比提升幅度為16.58%。

2.2.4 藍莓果實保健成分含量

花青素、總酚和總黃酮是藍莓果實中對人體健康有益的主要成分。接種不同菌株處理下藍莓果實保健成分的含量見表6。由表6可知，總體上5 株菌根菌均對藍莓果實中花青素、總酚和總黃酮含量有一定的提升作用，且接種后藍莓果實花青素、總酚和總黃酮含量差異顯著（P＜0.05）。其中，接種DSE 菌株對藍莓果實花青素含量的提升效果最好，接種后藍莓果實花青素含量達到1.35 mg/g，提升幅度為45.16%；果實總酚和總黃酮含量均在接種SS 菌株處理下最高，與CK 相比提升的幅度分別為55.93%和43.33%。

表6 接種不同菌株處理下藍莓果實保健成分的含量Table 6 The content of health components in blueberry fruit treated by inoculation with different strains mg/g

2.3 接種不同菌株處理下藍莓果實品質和產量的聚類分析

由差異分析結果可知，接種不同菌株處理下，藍莓果實的縱徑、橫徑、果形指數、單果質量、固酸比的變異系數均小于10%，說明接種后藍莓果實這些指標的離散程度較小，而單株產果數、單株產量、可溶性糖含量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、花青素含量、總酚含量、總黃酮含量的變異系數均高于10%，離散程度較大。對離散程度較大的指標進行降維分析。接種不同菌株處理下藍莓果實品質的聚類分析結果如圖1所示。由圖1可以看出，當歐式距離在7 附近時，6 種處理下的藍莓果實可分為2 大類，其中，接種QMK、SS 與CK 菌株處理下果實可溶性糖、可滴定酸和總酚含量較高，歸為第1 類；接種DSE、ZB 和LZ 菌株處理下單株產果數、單株產量、可溶性固形物含量、花青素含量、總黃酮含量較高，歸為第2 類。2 類藍莓果實的品質和產量指標見表7。

圖1 接種不同菌株處理下藍莓果實品質和產量的聚類分析結果Fig.1 Results of cluster analysis of fruit quality and yield of blueberry treated with different strains inoculation

表7 接種不同菌株處理下2 類藍莓果實的品質和產量指標Table 7 Quality and yield indexes of two kinds of blueberry fruits treated with different strains inoculation

2.4 接種不同菌株處理下藍莓果實品質和產量指標的綜合評價

對接種后變異系數大于10%的藍莓果實指標進行主成分分析，根據特征根大于1 的原則，選取前3 個成分因子進行主成分分析，主成分因子的載荷矩陣見表8。由表8可知，前3 個主成分因子累積貢獻率達到88.34%，說明此3 個成分已反映了品質和產量指標中88.34%的信息。在3 個主成分中，第1 主成分特征值為3.14，方差貢獻率為39.29%，主要反映了可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、總酚含量和總黃酮含量；第2 主成分主要反映了花青素含量、單株產果數和單株產量，特征值為2.56，方差貢獻率為32.03%；第3 主成分特征值為1.36，方差貢獻率為17.02%。

表8 接種不同菌株處理下藍莓果實品質和產量指標的主成分因子的載荷矩陣Table 8 The load matrix of principal component factors of blueberry fruit quality and yield index under inoculation with different strains

以各主成分的方差作為權重，將6 種處理下藍莓果實品質和產量指標的3 個主成分的綜合得分進行計算和排序，結果見表9。由表9可知，按接種處理后藍莓果實品質和產量指標的綜合得分由高到低排序，各菌株依次為DSE、LZ、SS、QMK、ZB、CK，所有接種處理的藍莓果實品質和產量指標的綜合得分均高于CK。由此可見，接種5 種菌根菌后藍莓果實品質和產量均得以不同程度提升，接種DSE 菌株后藍莓果實品質和產量的綜合得分最高，表明其對藍莓果實品質和產量的綜合提升效果最好，其余依次為LZ、SS、QMK、ZB、CK，這一結果與聚類分析結果較為接近。

表9 不同菌株處理下藍莓果實品質和產量指標的主成分綜合得分及排序Table 9 The synthesis score and sequence of principal components of blueberry fruit quality and yield index under different strains treatment

3 結論與討論

本試驗中以3年生‘粉藍’藍莓作為材料，研究了球毛殼菌、嗜松青霉菌、裂褶菌、枝狀枝孢霉和福廷瓶頭霉5 種菌根真菌對藍莓果實品質和產量的接種效應，以主成分分析法綜合了接種后藍莓果實主要品質指標和產量指標的貢獻后，初步評價出福廷瓶頭霉、裂褶菌和嗜松青霉為對藍莓具有良好接種效應的菌種，接種這3 種菌種后藍莓果實的主要表現為產量增多、口感更好、保健物質含量更高。因此，可將福廷瓶頭霉、裂褶菌和嗜松青霉3 種菌種作為貴州地區藍莓菌根化培育中使用的參考菌種。

菌根的形成與土壤條件和地理環境等因素密切關聯。在實際生產中，由于受栽培土壤性質和真菌源數量的限制，人工種植藍莓的菌根形成率普遍偏低[13]。使用純培養的菌絲體或菌根混合劑接種可顯著促進藍莓菌根的形成[14]。肖軍等[15]以發酵菌液方式對藍莓進行接種，接種后藍莓根系的侵染率提高到33.2%～63.3%。本試驗中以相同方式進行接種后，藍莓的菌根侵染率表現為35.6%～67.8%，與肖軍等[15]的研究結果較接近。盡管如此，不同類型菌根真菌回接后在藍莓根系上的共生效果仍表現出極大差異，其主要是不同菌種與藍莓根系的親和性以及其對共生環境（氣候、土壤等）的適應性不同所致[16]。另一方面，菌根通過將已吸收的營養物質傳遞給宿主植物根系同化的方式來促進宿主植物的生長和發育，除此之外，蘇友波等[17]、Ruiz-Lozano等[18]、諸姮等[19]、張瑞芹等[20]發現菌根在調節根系養分運輸的同時，會生成一些誘導物質，來調控植株體內糖類、蛋白質、酚類等物質的合成與代謝，進而影響到作物的外形、口感、營養等商品價值。Graham 等[21]、溫祝桂等[22]認為，由于不同類型菌根中菌絲結構和長度存在差異，在與宿主植物共生的過程中菌根發揮的功能會因菌種而異。本試驗中，接種福廷瓶頭霉、枝狀枝孢霉和裂褶菌均提升了藍莓的最終產量，與黃瓜[23]、草莓[24]、柑橘[25]、番茄[26]等物種上的應用效果一致。Powell 等[27]報道，接種后藍莓果實產量提升幅度最多達到了92%，而本試驗中藍莓產量的最大提升幅度為29.25%，與其相比存在明顯差異，這可能是由菌種差異和氣候環境（氣候、土壤等）差異所致，具體的影響原因有待進一步研究。

在自然條件下，藍莓根系能夠同時被多種類型的菌根真菌寄生。深色有隔內生真菌是一類普遍存在于野生杜鵑花科植物根系的菌根真菌，其菌絲和微菌核通常寄生于藍莓根系細胞及細胞間隙內，在促進藍莓植株吸收養分及提升藍莓植株的抗逆性和抗病性等方面作用顯著[28]。宋方圓[29]經研究發現，通過人工接種，深色有隔內生真菌能夠有效定殖于藍莓根系，表明深色有隔內生真菌與藍莓根系存在較強的共生性。福廷瓶頭霉是一種深色有隔內生真菌，本試驗中，接種福廷瓶頭霉后，藍莓菌根侵染率顯著高于接種其余4 種菌根真菌的處理，與宋方圓[29]的研究結論吻合。同時，從接種后藍莓的植株產量和果實品質表現來看，福廷瓶頭霉對藍莓果實產量和品質的綜合提升效果最為顯著，因此，福廷瓶頭霉對于藍莓菌根產品的開發極具應用潛力。但是由于本研究中僅分析了接種菌根菌對藍莓果實品質和產量的影響，其對藍莓其他方面（光合生理、抗逆生理、抗病性）的影響仍有待研究。為了能將菌根菌自身的功能特性與菌根的實際應用結合起來，從而為藍莓的菌根化培育提供更多的理論參考，在接下來的研究中，將會從不同菌根菌的作用機制入手，深入研究分析不同菌根菌對環境因子（土壤溫度、土壤含水量、pH 等）的適應性。