am真菌对漂浮育苗烟苗生长的影响

am真菌对漂浮育苗烟苗生长的影响

团枝细菌（pm菌）可以与大多数植物保持共生关系，并形成成簇的枝菌根。研究表明,接种AM真菌能够促进植株的生长,改善植株营养状况(尤其是磷素营养),增强植物抗逆性和抗病性,提高移栽成活率等。因此,菌根生物技术在可持续农业生产中有广阔的应用前景。烤烟漂浮育苗是将种子直播于基质中,再把装满基质的育苗浮盘漂浮于营养液上的一种集约化的无土栽培育苗技术。该技术培育出的烟苗整齐度好,大田烟株生长一致;而且育苗工序简单,操作方便,有利于集中管理和实现育苗技术规范化。我国烟草行业从20世纪90年代中期引进,到2004年已推广50.93万公顷,占育苗总量的80%以上。烤烟漂浮育苗常用营养液的浓度分别为N150mg/L、P30mg/L、K125mg/L。但此浓度下经常导致基质表面发生盐析现象,有时会危害烟苗生长或发生苗期病害。将菌根生物技术应用于烤烟漂浮育苗,在低浓度营养液条件下获得健壮的菌根化烟苗,可能是解决这一问题的有效方法,但目前鲜有相关报道。本试验设置低浓度的营养液,在不同时期接种AM真菌,研究它们对烟苗的侵染和生长的影响,测定菌根化烟苗的营养状况及与生长发育、抗性密切相关的生理指标,旨在解决漂浮育苗中营养液浓度过高而产生的问题;探讨利用漂浮育苗技术生产菌根化烟苗的可行性,提高AM真菌烟苗质量的理论基础。1材料和方法1.1菌株和培养基供试的3株AM菌根真菌为:根内球囊霉2株(GlomusintraradicesSmith&Schenck,BEGNumber141、193,简称BEG-141和BEG-193);幼套球囊霉1株(GlomuseetunicatumBecker&Gerdemann,BEGNumber168,简称BEG-168)均由中国农业大学李晓林教授提供。AM真菌接种物是经盆栽扩繁后,含培养基质、孢子、菌丝和侵染根段的混合物。烤烟品种K326(NicotianatabacumL.),由贵州省遵义烟草分公司提供。烤烟漂浮育苗专用基质:草炭∶珍珠岩∶蛭石=3∶1∶1,总空隙度85%,电导率700μs/cm,pH6.2;其有机质含量28.4%,有效氮594.7mg/kg,速效磷25.6mg/kg,速效钾571.3mg/kg。1.2苗苗期和接种量营养液浓度的测定试验在人工控制温度、光照和湿度的培养室中进行。采用烤烟漂浮育苗专用浮盘进行育苗,在播种期、小十字期(出苗后20d)、生根期(出苗后35d)分别接种BEG-141,BEG-193,BEG-168,以不接种为对照,共12个处理。每个处理种烟苗96株,重复4次;试验供做4次。试验时,将基质灭菌(121℃,1h),装入浮盘孔隙内,每穴6g;再将0.5g接种物埋入3～5mm深的基质中,形成在播种期接种的处理;小十字期和生根期接种的处理则在相应生育期按上述方法埋入接种物;对照为埋入等量的灭菌接种物。每穴播种3粒烤烟种子,出苗后留1株。营养液为部分稀释的Hoagland营养液,其中N、P、K浓度分别为52.5、3.2、58.5mg/L,约为生产中使用营养液浓度的1/3、1/10、1/2,其他大量元素为正常浓度的1/4,微量元素的浓度不变。培养期间的光照强度14000～15000lx,每日光照13h,昼夜温度20～31℃,湿度60%～80%。1.3植株微核试验出苗后每隔5d,每处理取3株烟苗,连续观察根系的菌根侵染状况。成苗期(出苗后55d),每处理取8株烟苗测定根系的菌根侵染率。方法是将根系剪成1.5cm根段,经0.01%酸性品红乳酸甘油染色液染色后,在普通光学显微镜下对丛枝、泡囊、菌丝计数,侵染率的测定采用根段频率标准法;每处理另取10株烟苗,测定地上、地下部干重,并用常规方法分析植株氮、磷、钾含量;另外各取10株,分别测定叶片叶绿素含量(80%丙酮提取,比色法)和超氧化物歧化酶(NBT比色法),以及根系硝酸还原酶(磺胺比色法)和几丁质酶活性(N-乙酰氨基葡萄糖比色法)。试验数据采用Excel2000和SPSS11.5进行统计分析。2结果与分析2.1成苗期各处理的原理接种AM菌根真菌后,3个菌株在各接种期均能侵染烟苗根系。连续观察发现,播种期接种的处理,在种子萌发后20d,小十字期和生根期接种的处理在接种后10d,均能在主根和侧根上清晰地观察到菌丝的侵入点和丛枝形成,之后的30d可观察到泡囊。成苗期各处理的侵染状况见表1。接种时期极显著影响AM真菌侵染率。接种时期越早,AM真菌的侵染率越高。在播种期、小十字期、生根期,3个菌株侵染率的平均依次为46.7%、29.5%和16.7%。接种时期也显著影响丛枝着生率。在播种期、小十字期和生根期接种,3个菌株丛枝着生率的平均值依次为21.4%、24.1%、10.9%。表1还看出,接种期越早,菌株间侵染率和丛枝着生率的差异越大。在播种期和小十字期接种,侵染率为BEG-141>BEG-168≥BEG-193;丛枝着生率为BEG-141≥BEG-193≥BEG-168;生根期接种,各菌株间侵染率和丛枝着生率差异均不显著。2.2接种beg-133对烟苗的促生作用接种时期显著影响菌根化烟苗的生长。接种期越早,菌根相对依赖度越大,与对照差异越明显(表2)。播种期接种BEG-141和BEG-168,烟苗根系、地上部和总干重均显著高于对照,接种BEG-193的烟苗地上部和总干重也有增加趋势。小十字期接种BEG-141,烟苗根系、地上部和总干重均显著高于对照,接种BEG-168,烟苗的地上部和总干重有增加的趋势,但接种BEG-193的处理与对照差异不显著。生根期接种,3个菌株与对照的差异均不显著。可见,播种期接种AM真菌对烟苗的促生效应最明显,小十字期次之,生根期基本无效。不同菌株促进烟苗的生长的效应也不同(表2)。播种期和小十字期接种BEG-141,烟苗地上部和总干重略高于接种BEG-168的处理,而显著高于接种BEG-193的处理。相关分析表明,烟苗生物量与菌根侵染率呈显著正相关关系(r=0.671*,n=12),即侵染率越高,促进生长的效应越强。在3个菌株中,BEG-141的菌根效应最强,BEG-168次之,BEG-193菌根效应不明显。2.3复配对烟苗养分吸收量的影响由于播种期接种的菌根侵染率高和促生效果好,所以本试验只对播种期接种的处理作进一步有关营养和生理指标的测定。结果表明,接种AM真菌能提高烟苗磷含量和养分吸收量,但对烟苗植株氮、钾含量无显著影响。表3看出,接种BEG-141和BEG-168,烟苗含磷量分别比对照提高了30.4%和43.5%;而接种BEG-193与对照无显著差异。接种BEG-141显著增加烟苗氮、磷、钾吸收量,接种BEG-168显著增加烟苗磷、钾吸收量;接种BEG-193与对照无显著差异。说明AM真菌对烟苗营养状况的影响因菌株而异,BEG-141和BEG-168的菌根效应较强,BEG-193基本无效。2.4烟气苗的硝化酶活性由表4可知,接种BEG-141和BEG-168,烟苗的叶绿素含量显著增加,分别比对照提高了31.9%、25.5%;烟苗根系硝酸还原酶活性分别比对照增加94.3%、135%;烟苗根系的几丁质酶活性显著增加,分别是对照的2.9和2.4倍;接种BEG-141显著提高了烟苗叶片SOD活性,比对照增加46.6%;而接种BEG-193对上述各项指标均无显著影响。3营养液对菌根化烟苗的活性影响菌根效应能否发挥取决于AM真菌与宿主之间的亲和力;侵染率表明真菌的感染情况和在根系组织中生物量的多寡,是AM真菌功能发挥的基础。本试验中,供试菌株在3个时期接种均能侵染烟苗根系,并且在接种后10～20d就可以观察到真菌在根系内形成的结构,说明烟草与AM真菌有较高的亲和力,生产中可以采取漂浮育苗方式培育菌根化烟苗。本试验还看出,接种时期显著影响侵染率,接种期越早,侵染率越高。相关分析表明,烟苗生物量与菌根侵染率呈显著正相关,说明AM真菌的侵染是产生菌根效应的生物学基础。因此,播种期接种BEG-141或BEG-168,烟苗地上、地下部干重和总生物量均显著高于不接种者,故在播种期接种适宜菌株(如BEG141),可充分发挥真菌的促生作用,是生产菌根化烟苗的理想选择。AM真菌的促生作用在很大程度上归功于促进植物吸收养分。众多的研究表明,菌根真菌能改善植物的磷营养状况,促进宿主植物生长,本试验结果与前人的研究类似。试验中营养液浓度较低,磷浓度仅为生产中使用营养液浓度的1/10,但播种期接种BEG-141和BEG-168显著提高了烟苗含磷量和单株吸磷量,同时也提高了烟苗生物量。Smith、Jakobsen和Koide、Kadir研究证实,菌根化植物体内的大部分磷是由菌根真菌吸收的,菌根外延菌丝不但增加吸收面积,而且还能分泌磷酸酶活化有机物中的磷酸盐而增加养分供应。本试验所用基质的有机质含量高达28.4%,推测AM真菌可以活化、利用这部分有机磷,改善菌根化烟苗在供应低磷营养液时的磷营养状况。烟苗移栽至大田能否成活,大田烟株能否正常生长都与烟苗健壮程度有关。除生长量和营养元素含量外,叶绿素含量、硝酸还原酶活性、SOD活性、几丁质酶活性等是衡量烟苗健壮程度的常用生理指标。因为在光合作用中,叶绿素直接参与光能吸收、传递和转换,其含量高低与光合强度有关;烟草是喜好硝态氮的作物,硝酸还原酶是氮代谢过程中最重要的限速酶,其活性大小反映了烟草还原和利用硝态氮的能力。烟苗移栽到大田的过程中,环境条件改变,在一定时间内吸收的水分难于满足烟苗的生理需要,出现缓苗期。SOD在活性氧代谢中处于重要地位,终止由O—⋅22—⋅启动的一系列自由基连锁反应所造成的生物毒损伤,其活性越大,抵御不良环境(如干旱等)的能力越强;几丁质酶是重要的病程相关蛋白,它通过分解真菌菌丝尖端新合成的几丁质而抑制真菌的生长,故几丁质酶与植物对病原微生物的抗性有关,其活性越大,抵抗病原微生物的能力可能越强。试验表明,接种BEG-141和BEG-168,烟苗叶绿素含量、硝酸还原酶活性、SOD活性(BEG-168除外)、几丁质酶活性均显著高于对照;而且无论是烟苗生物量,氮、磷、钾和叶绿素含量,还是硝酸还原酶和SOD活性都达到了生产中使用高浓度营养液培育的壮苗的水平。说明在低浓度的营养液条件下,接种AM真菌同样可以培育健壮烟苗,具有较强的生理活性和抗逆性。AM真菌的菌根效应取决于真菌、宿主、土壤生态条件、真菌与寄主之间的协调性等,其中真菌的因素尤为重要。同一种AM真菌的不同菌株,甚至同一菌株的不同生态小种或地缘