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培養(yǎng)基質(zhì)對叢枝菌根(AM)真菌生長發(fā)育的影響
論文關(guān)鍵詞:培養(yǎng)基質(zhì) 叢枝菌根(AM)真菌 侵染率 菌絲量 孢子數(shù)
論文摘要:溫室條件下,以盆栽培養(yǎng)方法研究不同培養(yǎng)基質(zhì)對叢枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌Glomus mosseae生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明:不同理化性質(zhì)的基質(zhì)對菌根共生體生長發(fā)育的影響不同,綜合考慮菌根長度、根外菌絲量及孢子數(shù)3項(xiàng)指標(biāo),以沙土混合物(體積比3∶1)對G.mosseae菌劑的生長發(fā)育最為有利。宿主植物菌根長度及根中的可溶性糖濃度與根外孢子數(shù)有正相關(guān)關(guān)系,而宿主植物中磷濃度與菌根真菌的生長發(fā)育也有類似的關(guān)系。說明培養(yǎng)基質(zhì)的養(yǎng)分狀況、水分狀況、通氣狀況等諸多因素都會影響菌根共生體的建立和發(fā)展。宿主植物的菌根長度、根中可溶性糖濃度以及宿主植物磷濃度對菌根真菌的生長發(fā)育有顯著影響。因此,工廠化AM菌劑生產(chǎn)中,應(yīng)以沙土混合物(體積比3∶1)為生產(chǎn)G.mosseae菌劑的培養(yǎng)基質(zhì)。
0 引 言
叢枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)是自然界中普遍存在的植物與真菌的共生體,菌根真菌作為生物肥料、生防益菌,對保護(hù)、推廣無公害以及建立可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的重要意義愈來愈為人們所重視[1]。由于工廠化商業(yè)AM菌劑的生產(chǎn)在中國剛剛起步,因此,開展對AM菌劑溫室工廠化生產(chǎn)技術(shù)的研究對中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的意義。AM菌劑質(zhì)量的評價指標(biāo)主要是菌劑的侵染能力。侵染根段、菌絲、孢子都具有侵染能力,通常認(rèn)為三者數(shù)量越多其侵染能力越強(qiáng)。目前在AM菌劑的生產(chǎn)中,盆栽培養(yǎng)法仍是一種最傳統(tǒng)最的方法。在叢枝菌根真菌盆栽培養(yǎng)體系中,培養(yǎng)基質(zhì)的選擇歷來為研究者所關(guān)注,有關(guān)這方面的研究國外有些報道,而且也篩選出對某些特定宿主-真菌共生體適用的基質(zhì)[2,3],中國的研究尚處于起步階段[4]。要建立一套適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)優(yōu)質(zhì)AM菌劑的盆栽培養(yǎng)體系,基質(zhì)的選擇是成功的重要基礎(chǔ),也是必須首先解決的關(guān)鍵問題。本試驗(yàn)在溫室條件下,用盆栽培養(yǎng)方法,以G.mosseae作為菌種,接種已篩選出的適宜宿主高粱,分別在以沙、壤土、沸石3種原料配制成的4種基質(zhì)中進(jìn)行菌劑培養(yǎng),探討不同基質(zhì)對AM真菌生長發(fā)育的影響,進(jìn)而篩選出生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)G.mosseae菌劑的適宜基質(zhì),為優(yōu)質(zhì)AM菌劑生產(chǎn)體系的建立提供技術(shù)參數(shù)和理論。
1 與方法
1.1 供試材料
供試宿主植物為高粱(Sorghum vulgarePers.,敖雜一號),由北京市種子公司提供。菌種為G.mosseae93,由北京市科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所微生物室提供,接種劑為以高粱為宿主擴(kuò)大繁殖獲得的內(nèi)含供試菌種孢子,被侵染根段及根外菌絲的土沙混合物。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法
試驗(yàn)在北京市農(nóng)林科學(xué)院組織培養(yǎng)溫室內(nèi)進(jìn)行,設(shè)4個處理:①混合沙(1號):沙粒直徑(2~0.8 mm∶0.8~0.25 mm∶<0.25 mm)=20∶60∶20(體積比),采自北京市盧溝橋附近永定河床。②細(xì)紗(2號):沙粒直徑小于0.25 mm,采自北京市盧溝橋附近永定河河床。③沸石(3號):購于河北省獨(dú)石口鄉(xiāng)沸石廠。④沙土混合物(4號):沙土體積比為3∶1,其中河沙采自北京市盧溝橋附近永定河河床,壤土采自北京市農(nóng)林科學(xué)院小麥試驗(yàn)田。
接種前基質(zhì)100℃間歇滅菌兩次。采用容積為3 L塑料盆作為培養(yǎng)容器,接種前用“84消毒液”消毒。高粱種子用40%甲醛稀釋100倍液浸泡15 min,28℃催芽,70%種子露白即播種。播種時,每盆先裝基質(zhì)2 kg,然后將接種劑30 g層鋪其上,并與基質(zhì)混勻,再播種,覆基質(zhì)0.5 kg,出苗1周后定苗(每盆15株)。試驗(yàn)期間根據(jù)需要澆水及Hoagland營養(yǎng)液。
1.3 樣品分析及測定
播種后第8周、12周、16周在盆面均勻選3個點(diǎn)打孔取樣(孔徑2 cm),測定菌根侵染率、根外菌絲量及孢子數(shù)[5-7]。16周培養(yǎng)結(jié)束時分別收獲地上部和地下部,清洗根系,取樣測定菌根侵染率及植物根長[8]之后,將樣品烘干,稱取干質(zhì)量。經(jīng)烘干的植株地上部和根系粉碎后測定樣品中氮(H2SO4-H2O2比色法)、磷(釩鉬黃比色法)及可溶性糖含量(蒽酮比色法)。菌根長度為根系總長與宿主植物菌根侵染率的乘積。應(yīng)用SAS軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,5%水平下LSD多重比較各處理平均值之間的差異顯著性。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同基質(zhì)的理化性狀
不同基質(zhì)養(yǎng)分含量不同(表1),總體看來各基質(zhì)養(yǎng)分都較貧乏,其差異主要表現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀上:4號基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量較高,其次是3號,1號、2號基質(zhì)最低;速效磷含量4號基質(zhì)較高,1號、2號次之,3號最低;速效鉀含量3號基質(zhì)最高,其次是4號,1號、2號最低;4種基質(zhì)的酸堿度相差不大,pH值大體在8.30~8.90之間。
2.2 宿主高粱的生長狀況
不同處理宿主高粱的生長狀況表現(xiàn)出一定的差異(表2),4號處理宿主高粱地上部、地下部干質(zhì)量顯著高于其它3個處理。其次為3號,最低為1號、2號。由于地上部及地下部生物量不一致,根冠比發(fā)生變化,其中以1號、2號處理宿主高粱的根冠比較高,3號、4號處理較低,說明3號、4號基質(zhì)對宿主高粱地上部生長較為有利,1號、2號基質(zhì)對宿主高粱生長較為不利。菌根長度測定結(jié)果表明:4號處理菌根長度顯著高于其它處理,其它處理宿主高粱菌根長度雖有一定差異,但未達(dá)顯著水平。
2.3 AM真菌生長發(fā)育狀況
由圖1看出:AM菌根真菌產(chǎn)孢量明顯受到栽培基質(zhì)的影響。所有處理的真菌產(chǎn)孢量均隨培養(yǎng)時間延長而增加,到16周盆栽培養(yǎng)結(jié)束時,孢子數(shù)達(dá)最大值。不同處理真菌的產(chǎn)孢量不同,4號處理產(chǎn)孢較多,1號、2號處理次之,3號處理最少,這表明4號基質(zhì)對AM真菌生長發(fā)育尤其是孢子的生長最為有利。培養(yǎng)基質(zhì)對AM真菌根外菌絲的生長發(fā)育影響很大(圖2)。所有處理中的菌絲量都隨培養(yǎng)時間的延長而增加,到第16周盆栽培養(yǎng)結(jié)束時,基質(zhì)中的菌絲量達(dá)最大值。各處理間在不同時期表現(xiàn)出不同的差異,總體看來,3號處理中的菌絲量最高,4號次之,1號、2號最低,這表明3號基質(zhì)對AM真菌生長發(fā)育尤其是菌絲的生長最為有利。
培養(yǎng)基質(zhì)不同,各時期菌根侵染率差異不顯著,但各時期仍能表現(xiàn)出同樣的趨勢,總體看來,3號、4號處理菌根侵染率稍高,1號、2號處理稍低(圖略)。本試驗(yàn)中,基質(zhì)中孢子數(shù)及菌絲量都有隨菌劑培養(yǎng)時期的延長而增加的趨勢,到培養(yǎng)結(jié)束達(dá)最大值,而菌根侵染率則不同,表現(xiàn)為第12周達(dá)最大值,第16周培養(yǎng)結(jié)束時有所下降,而且不同基質(zhì)中下降的幅度各不相同,4號下降10%,1號下降11%,2號下降14%,下降最大的是3號為22%。
2.4 宿主植物的營養(yǎng)狀況
不同基質(zhì)對宿主植物中磷的吸收有一定影響,且表現(xiàn)出一定差異(表3),總體上地上部及地下部都以4號處理宿主植物的磷含量較高,1號次之,2號、3號較低。
不同基質(zhì)中宿主植物的氮濃度存在一定差異,地下部以3號處理宿主植物顯著高于其它處理,其次為1號,而其它兩種處理雖有差異但不顯著,地上部仍然是3號處理的宿主植物顯著高于其它3種處理,其它3種處理差異不顯著。宿主植物中的可溶性糖濃度明顯受到培養(yǎng)基質(zhì)的影響,地上部及地下部都表現(xiàn)為4號顯著高于其它3個處理,其次為2號,1號、3號最低,且差異不顯著。
3 結(jié)論與討論
土壤養(yǎng)分含量過高或過低都會降低菌根的侵染率及其在土壤中繁殖的數(shù)量。土壤有機(jī)質(zhì)含量對叢枝菌根真菌的生長發(fā)育有一定影響,在一定范圍內(nèi)叢枝菌根真菌的數(shù)量隨有機(jī)質(zhì)含量的升高而增多,但當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量超過一定范圍,叢枝菌根真菌的數(shù)量就會下降[9]。本試驗(yàn)所用的4種基質(zhì)都屬于貧養(yǎng)分基質(zhì),比較之下4號基質(zhì)養(yǎng)分含量最高。在其培養(yǎng)下的宿主植物的生物量及真菌產(chǎn)孢量最高。說明試驗(yàn)中所用基質(zhì)的養(yǎng)分含量并沒超出限制叢枝菌根真菌生長發(fā)育的范圍,因此在選定基質(zhì)以后,應(yīng)進(jìn)一步增加基質(zhì)中的養(yǎng)分,促進(jìn)宿主植物的生長,以促進(jìn)菌根真菌的生長發(fā)育。
基質(zhì)中的通氣狀況、水分狀況對菌根真菌生長發(fā)育影響很大[10]。相比之下,1號基質(zhì)粒徑較大,通氣狀況良好,但保水能力較差,2號基質(zhì)則相反,保水能力較好,通氣狀況較差,在試驗(yàn)過程中,1號基質(zhì)缺水、2號基質(zhì)水分過多從而通氣不良的情況時有發(fā)生,這可能是造成以上兩種基質(zhì)宿主植物菌根真菌共生體生長發(fā)育不良的主要原因。3號基質(zhì)沸石是一種具多孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物,具有很好的通氣保水功能。試驗(yàn)結(jié)果,它的根外菌絲量雖然很高,但產(chǎn)孢量較低。其主要原因在試驗(yàn)過程中,容器中的上半部基質(zhì)極易干燥,而下半部經(jīng)常處于水分飽和狀態(tài),從而影響了孢子的形成。4號基質(zhì)是以1號基質(zhì)為基礎(chǔ)添加了部分土壤(沙土體積比為3∶1),提高了保水能力,有利于宿主植物菌根共生體的生長發(fā)育。
宿主植物中可溶性糖濃度及菌根長度與菌根真菌的生長發(fā)育密切相關(guān),本試驗(yàn)結(jié)果顯示,在衡量菌根真菌生長發(fā)育的3項(xiàng)指標(biāo)中,以孢子的生長發(fā)育與宿主植物地下部及地上部可溶性糖濃度及菌根長度最為密切,這意味著在綜合影響因素條件下,菌絲的生長發(fā)育受外界因素影響更大一些,孢子形成受外界因素影響要小一些。此外宿主植物中磷的濃度與菌根真菌生長發(fā)育也有類似的關(guān)系,說明試驗(yàn)中磷的供應(yīng)并沒有超過抑制菌根真菌生長發(fā)育的臨界水平。
評價AM菌劑質(zhì)量的指標(biāo)主要是菌劑的侵染能力。侵染根段、菌絲、孢子都具有侵染能力,通常認(rèn)為三者數(shù)量越多其侵染能力越強(qiáng)。綜合菌根長度,孢子數(shù)及根外菌絲量3項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果,沙土混合物(體積比3∶1)是以高粱作為宿主植物進(jìn)行G.mosseae菌劑生產(chǎn)的適宜的培養(yǎng)基質(zhì)。
[參 考 文 獻(xiàn)]
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