曹少奇，任愛天，魯為華

(石河子大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，新疆 石河子 832000)

4種牧草接種AM真菌效應(yīng)分析

曹少奇，任愛天，魯為華

(石河子大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，新疆 石河子 832000)

通過對(duì)紅三葉(Trifoliumpratense)、白三葉(Trifoliumrepens)、高丹草(Sorghumsudanense)、紫花苜蓿(Medicagosativa)接種AM真菌，測(cè)定植物根際AM真菌菌根侵染率、孢子密度，地上和地下部分生物量，了解宿主植物與AM真菌之間的協(xié)同作用，明確AM真菌對(duì)牧草的促生長效應(yīng)，并篩選與4種牧草匹配的AM真菌。結(jié)果表明，AM真菌可侵染4種牧草且均能產(chǎn)生孢子，但不同牧草的侵染率和孢子密度存在差異。當(dāng)對(duì)高丹草接種Glomusmosseae、Glomusintraradices、Glomusetunicatum、Glomuscladoideum、Glomusmicroagregatum、Glomuscaledonium(簡稱G6)，對(duì)紅、白三葉接種Glomusintraradices(簡稱Gi)，對(duì)苜蓿接種Glomusmosseae(簡稱Gm)時(shí)產(chǎn)量提高水平較對(duì)照組最為明顯,接種AM真菌有效促進(jìn)了植株的生長發(fā)育，提高了牧草的產(chǎn)量。

牧草；AM真菌；生物量；接種效應(yīng)

叢枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizal,以下簡稱AM真菌)是一種分布最廣和最常見的菌根[1]，它是由AM真菌與陸生植物形成的一種共生體[2]。AM真菌與宿主植物形成共生體后能以不同的途徑和方式影響宿主植物的整個(gè)生長代謝過程，對(duì)植物的生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量、品質(zhì)及抗逆性等有著很好的促進(jìn)作用。在許多植物上叢枝菌根都被證明能促進(jìn)植物對(duì)P、K、N、Cu、Zn等礦質(zhì)元素的吸收[3]，促進(jìn)植物生長，提高植物品質(zhì)，提高苗木移栽成活率，增強(qiáng)植物的抗病性，增強(qiáng)植物對(duì)于干旱、寒冷、鹽堿的抗性[4]，提高植物對(duì)重金屬的耐性[5，6]。菌根生物技術(shù)在解決土壤干旱貧瘠，礦區(qū)廢墟復(fù)墾，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建，合理利用資源以及荒山造林等方面也有重要作用[7]。接種AM真菌能有效促進(jìn)宿主植物的生長，改善宿主植物的營養(yǎng)狀況，對(duì)植株的高度、鮮重等一系列生物量指標(biāo)有顯著的影響。AM真菌為植物的生長提供有效的磷元素,使豆科植物的生物量明顯增加[8]。

國內(nèi)外AM真菌的研究多數(shù)集中在果樹，蔬菜和農(nóng)作物[9-14]，對(duì)牧草的叢枝菌根研究較少。紅三葉、白三葉、高丹草、苜蓿具有較高的飼用價(jià)值[15]，試驗(yàn)選取了Gi、Gm、G6真菌，研究其對(duì)4種牧草生長發(fā)育的影響，為牧草AM真菌的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試牧草為紅三葉、白三葉、高丹草、紫花苜蓿，菌種購于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)菌根實(shí)驗(yàn)室，為Glomusmosseae(簡稱Gm)、Glomusintraradices(簡稱Gi)、Glomusmosseae、Glomusintraradices、Glomusetunicatum、Glomuscladoideum、Glomusmicroagregatum、Glomuscaledonium(簡稱G6)3種真菌。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌根侵染率的測(cè)定 種植牧草時(shí)每盆裝4 kg滅菌土，接種處理組每盆層施菌劑10 g(盆直徑14.5 cm，深23 cm)。所取盆栽土壤均采自石河子大學(xué)試驗(yàn)站牧草試驗(yàn)地，土壤為重壤土，含有機(jī)質(zhì)2.01%，全氮0.12%，堿解氮72.8 mg/kg，速效磷34.8 mg/kg。取根時(shí)小心撥開土壤，用鑷子和剪刀配合，從根的不同部位隨機(jī)取細(xì)根2～3 g。將根段剪成0.5～1.0 cm的小段放入試管，加入5%～10% KOH，放在90 ℃的水浴鍋20～60 min，用自來水沖洗根系3次，放入2%的HCl溶液中浸泡5 min，去掉酸液后加入0.01%的酸性品紅乳酸甘油染色液(乳酸875 mL、甘油63 mL、蒸餾水63 mL、酸性品紅0.1 g)，再放回90 ℃水浴鍋內(nèi)20～60 min，或室溫下過夜，加入乳酸分色即可鏡檢，按照根段頻率標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)定根系侵染率。

1.2.2 孢子密度測(cè)定 用濕篩-傾注-蔗糖離心法進(jìn)行孢子分離并在體視顯微鏡下進(jìn)行密度測(cè)定。取一定量土壤(風(fēng)干土或鮮土)樣品50 g，放入150 mL三角瓶，加入100 mL蒸餾水。靜置2～3 min，過雙層篩(上層20目，下層400目)，重復(fù)沖洗3次以上，將篩上的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到50 mL離心管中，3 000 r/min離心3 min，棄上清液，在下層沉淀中加入45%的蔗糖溶液(50 mL離心管加蔗糖液至30 mL刻度處)，迅速震蕩后3 000 r/min離心1 min，上清液過400目篩，用清水沖洗3～5 min后蒸餾水沖洗進(jìn)培養(yǎng)皿中，體視顯微鏡挑選孢子。

1.2.3 牧草產(chǎn)量的測(cè)定 接種11周后收獲植株，將盆栽牧草用自來水浸泡15 min，沖去根系土壤，分離根部和葉部進(jìn)行稱重，自然條件下風(fēng)干再次稱重，記錄數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 AM真菌對(duì)不同牧草的侵染率

接種AM真菌后，供試牧草的侵染率均有不同程度的提高(表1)。高丹草接種Gi，G6和Gm的效果與對(duì)照組差異顯著(P<0.05)，接種Gi、Gm差異不顯著，接種G6較其他3組差異極顯著，高丹草接種G6時(shí)侵染率最高，為74.05%；紅三葉接種Gm，Gi和G6差異顯著，與對(duì)照組相比差異顯著(P<0.05)，紅三葉接種G6時(shí)侵染率最高為32.08%；白三葉，接種3種菌后差異均極顯著，接種Gi時(shí)侵染率最高，為50.35%；苜蓿接種Gi和Gm差異不顯著，接種G6與Gi和Gm差異顯著，接種組與對(duì)照組差異顯著，接種G6時(shí)侵染率最高，為50.06%。

表1 不同牧草接種AM真菌的侵染率Table1 Infection rate of different forages inoculated with AM fungi %

注：同列不同小寫字母表示差異顯著性(P<0.05)，下同

2.2 AM真菌對(duì)孢子數(shù)量的影響

接種AM真菌后，供試牧草的孢子數(shù)量均有不同程度的提高(表2)，且接種組與對(duì)照組相比差異均極顯著。高丹草接種Gi、Gm差異不顯著，與接種G6相比差異顯著，接種Gm、G6差異不顯著，在接種Gi時(shí)孢子數(shù)量最多，為325個(gè)；紅三葉接種Gi與G6和Gm差異極顯著，接種G6、Gm差異不顯著，接種Gi時(shí)孢子數(shù)量最多，為675個(gè)；白三葉接種Gi與G6和Gm差異顯著，接種G6、Gm差異不顯著，接種Gm時(shí)孢子數(shù)量最多；苜蓿接種Gi、Gm差異不顯著，與接種G6差異顯著，接種G6時(shí)孢子數(shù)量最多，為116.0個(gè)。

表2 不同牧草接種AM真菌的孢子數(shù)量Table2 Number of spores in different forages inoculated with AM fungi 個(gè)

2.3 AM真菌對(duì)牧草產(chǎn)量的影響

接種AM真菌后，各牧草的產(chǎn)量均有不同程度的提高(表3)。高丹草接種G6時(shí)產(chǎn)量最高，接種Gi、Gm相比差異不顯著，但接種組與對(duì)照組相比差異均顯著；紅三葉接種Gi與對(duì)照組、接種G6、Gm相比差異顯著，接種G6、Gm、對(duì)照組相比差異均不顯著，但接種Gm與對(duì)照組相比差異顯著，且接種Gi時(shí)產(chǎn)量最高；白三葉接種Gi與對(duì)照組、接種G6、Gm相比差異顯著，接種G6、Gm相比差異不顯著，但與對(duì)照組相比均顯著，且接種Gi時(shí)產(chǎn)量最高；苜蓿接種Gm、G6、對(duì)照組相比差異顯著，與接種Gi相比差異不顯著，接種G6與對(duì)照組相比差異顯著，接種Gm時(shí)產(chǎn)量最高。

2.4 侵染率與牧草產(chǎn)量的相關(guān)性分析

高丹草、紅三葉、白三葉的侵染率與產(chǎn)量成正相關(guān)，產(chǎn)草量隨菌根侵染率的增加呈線性增加(圖1)。苜蓿產(chǎn)量和菌根侵染率之間并不存在明顯的線性關(guān)系，隨著侵染率增加其產(chǎn)量反而有降低的趨勢(shì)，因此，可以推測(cè)AMF對(duì)苜?？赡艽嬖谝粋€(gè)最適侵染率，苜蓿產(chǎn)量在侵染率達(dá)到最適值時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出正效應(yīng)。這一現(xiàn)象還需要后期的進(jìn)一步驗(yàn)證。

表3 不同牧草接種AM真菌的生物量Table3 Biomass of different forages inoculated with AM fungi g

圖1 牧草產(chǎn)量與接種AM真菌侵染率之間的關(guān)系Fig.1 The relationship between forage production and the infection rate of AM fungi

3 討論與結(jié)論

結(jié)果表明，接種的3種AM真菌，提高了牧草的侵染率，增加了牧草的孢子數(shù)量，有效促進(jìn)了植株的生長發(fā)育，顯著提高了牧草產(chǎn)量。不同牧草接種AM真菌的侵染率的敏感度不同，高丹草、紅三葉和苜蓿對(duì)接種G6較為敏感，而白三葉則對(duì)接種Gi較為敏感。同時(shí)，牧草種類和接種菌種的不同，對(duì)孢子數(shù)量有一定的影響，高丹草和紅三葉在接種Gi時(shí)孢子數(shù)量最多，白三葉接種Gm時(shí)孢子數(shù)量最多，而苜蓿則在接種G6時(shí)孢子數(shù)量達(dá)到最高?；趯?duì)侵染率及孢子數(shù)量的分析，結(jié)合不同牧草接種AM真菌的生物量結(jié)果，證實(shí)了菌種的接種顯著提高了牧草產(chǎn)量。當(dāng)對(duì)高丹草接種G6，對(duì)紅、白三葉接種Gi，對(duì)苜蓿接種Gm時(shí)產(chǎn)量提高水平較對(duì)照組最為明顯，說明Gm與苜蓿有較高的親和性、共生性及產(chǎn)孢能力，與常青等[16]研究結(jié)論一致。

AM真菌除影響植株的生長發(fā)育外，對(duì)其抗旱性、抗病性以及對(duì)鹽堿和重金屬等其他抗逆性都有影響[17-19]，對(duì)牧草AM真菌的開發(fā)和利用有重要的現(xiàn)實(shí)意義。宿主植物不同,土壤因子對(duì)其侵染率、孢子密度的影響也不同[20]，由于AM真菌只有侵入根系才能存活、繁殖并發(fā)揮作用，故其在大面積栽培條件下接種困難，AM生物技術(shù)并沒有得到廣泛應(yīng)用。因此，今后需要進(jìn)一步探討AM真菌改善植物營養(yǎng)代謝的機(jī)制與途徑，加快AM真菌的純培養(yǎng)研究?？梢灶A(yù)見，AM真菌作為一種經(jīng)濟(jì)而有效的生物肥料，將廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)農(nóng)業(yè)中，且?guī)聿豢晒懒康慕?jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[21]。

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Effect of inoculation with AM fungi on four forages growth

CAO Shao-qi，REN Ai-tian，LU Wei-hua

(CollegeofAnimalScience,ShiheziUniversity,Shihezi832000，China)

Used AM fungi to inoculateTrifoliumpratense,Trifoliumrepens,Sorghumsudanens,Medicagosativa,the density of AM fungi spores,infection rate in the plant rhizosphere,ground and underground biomass were measured to understand the synergies between the host plants and AM fungi and to clarify the effect of AM fungi on the growth-promoting as well as to select the appropiate AM fungi for the forages.The results showed that AM fungi could infect four forages and produce spores,and there was difference on infection rate and spore density in four forages.Glomusmosseae，Glomusintraradices，Glomusetunicatum，Glomuscladoideum，Glomusmicroagregatum，Glomuscaledoniumcould increase yield of Sorghum hybrid sudanens,Glomus intraradices and Glomus mosseae could increase yield of red and white clover,and alfalfa as well.AM fungi improved the growth and promoted forage yield.

forage;AM fungi;biomass;inoculation effect

2014-09-03；

2015-03-26

兵團(tuán)博士資金專項(xiàng)(2012BB017)資助

曹少奇(1992-)，男，河南駐馬店人，在讀碩士。 E-mail：1456728726@qq.com 魯為華為通訊作者。

S 54

A

1009-5500(2015)02-0043-05