湯夢(mèng)嫻，施 霞，顧錦霞，胡瑜瑤，毛夢(mèng)玲，邊才苗

（臺(tái)州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 椒江 318000）

叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，AM）是真菌與植物形成的最為廣泛的共生體[1]，能改善植物養(yǎng)分吸收和植株生長(zhǎng)狀況，提高植物的光合速率[2-7]。杜鵑花科Ericaceae植物分布廣泛，其根系普遍能與真菌形成一類(lèi)特殊的菌根——杜鵑花類(lèi)菌根，也稱(chēng)歐石楠類(lèi)菌根（Ericoid Mycorrhiza，ERM）。ERM主要有盤(pán)菌類(lèi)Hymenoscyphus ericae，樹(shù)粉孢屬Oidiodendron和磚隔腔菌Capronia sp.，具有腐生營(yíng)養(yǎng)能力，并能降解難分解的物質(zhì)，對(duì)于杜鵑花科植物提高對(duì)惡劣環(huán)境的抵抗能力、增強(qiáng)水分與營(yíng)養(yǎng)吸收和促進(jìn)生長(zhǎng)等方面起著重要作用[8-12]；但有關(guān)ERM對(duì)杜鵑花科植物光合生理的影響目前報(bào)道不多[12]。

華頂杜鵑Rhododendron huadingense為浙江特有的杜鵑屬Rhododendron植物[13-16]，分布于海拔750～950 m，花色艷麗，花期4－5月，是一種開(kāi)發(fā)潛力很大的園林綠化樹(shù)種。華頂杜鵑最初發(fā)現(xiàn)于天臺(tái)縣華頂山[13]而命名，磐安縣大盤(pán)山是最近發(fā)現(xiàn)的自然分布地[17]。華頂杜鵑數(shù)量稀少，屬極小種群[17]，已被列入浙江省珍稀瀕危植物名錄加以保護(hù)[18]。研究接種菌根真菌對(duì)華頂杜鵑幼苗在不同光照條件下光合特性的影響，以揭示其促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)的光合生理機(jī)制，為探索該物種與ERM共生適應(yīng)性機(jī)理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試苗木為通過(guò)種子萌發(fā)和2次移栽培育而成的1年生華頂杜鵑幼苗，育苗所用種子于2015年11月采自華頂山。種子萌發(fā)采用培養(yǎng)皿雙層濾紙法，2016年2月中旬在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行；第一次移栽在萌發(fā)后第4至第7天，所用塑料花盆的口徑為26 cm，基質(zhì)為JIFFY泥炭705#（荷蘭），每盆3～6株；在人工氣候室內(nèi)控制光照（光強(qiáng)為100 μmol·m-2·s-1，每天光照8 h）、溫度（25℃）和相對(duì)濕度（75%～80%）條件下培育2個(gè)月。第二次移栽的基質(zhì)為腐殖質(zhì)土，采自華頂主峰西側(cè)歸云洞（海拔900 m）杜鵑林，在分檢出樹(shù)根、石粒等雜物后，風(fēng)干、磨碎；土壤理化性質(zhì)：pH 4.37，有機(jī)質(zhì) 54.33 g·kg-1，全氮 1.81 g·kg-1，全磷 0.95 g·kg-1，全鉀 0.78 g·kg-1。在5月初第二次移栽時(shí)接種ERM，對(duì)照苗不接種，各50盆，每盆1株；接種的ERM是從華頂杜鵑根部分離得到的，經(jīng)初步鑒定為樹(shù)粉孢屬Oidiodendron sp.，采用單層基質(zhì)接種法，基質(zhì)為MMN培養(yǎng)基和栽培基質(zhì)混合，每盆的接種量為3 mm菌塊4塊。移栽后，在光照強(qiáng)度為140 μmol·m-2·s-1，每天光照10 h條件下再培育3個(gè)月，形成高24～30 cm，具5～7片葉的1年生苗（實(shí)齡為6個(gè)月）。

1.2 菌根侵染狀況測(cè)定

2016年7 月中旬，隨機(jī)選取在人工氣候室培育的華頂杜鵑接種苗和對(duì)照苗各5株，取其鮮根剪成長(zhǎng)約1.0 cm的根段，采用酸性品紅染色法，經(jīng)透明、軟化、酸化、染色和脫色后，制片鏡檢，統(tǒng)計(jì)菌根侵染率。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2016年7 月下旬，選擇生長(zhǎng)良好、大小一致的幼苗40株，接種苗和對(duì)照苗各20株，均分為4組，每組各5株，從人工氣候室分別轉(zhuǎn)移到以下4種光照條件下培養(yǎng)：全光照、一層黑色遮蔭網(wǎng)（相對(duì)光強(qiáng)為全光照的55%）、雙層遮蔭網(wǎng)（相對(duì)光強(qiáng)為23%）和三層遮蔭網(wǎng)（相對(duì)光強(qiáng)為11%）。45 d后，選擇在相應(yīng)光強(qiáng)下新成熟的葉片，于9月上旬測(cè)定其光合參數(shù)。設(shè)5個(gè)重復(fù)；摘取測(cè)定氣體交換的葉片按照Wellburn的方法[19]測(cè)定其葉綠素含量。

1.4 氣體交換參數(shù)的測(cè)定與計(jì)算

采用Li-6400XT便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)（Li-COR，Inc，USA）于每天9:00－11:00進(jìn)行測(cè)定。采用人工光源，光照強(qiáng)度設(shè)為1 000 μmol·m-2·s-1，使用開(kāi)放氣路，空氣流速為0.5 L·min-1，葉溫28℃，相對(duì)濕度70%～75%，CO2濃度為360 μmol·mol-1。測(cè)定的參數(shù)包括：凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci）。水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）根據(jù)以下公式計(jì)算：

最大凈光合速率（Pnmax）、表觀(guān)量子效率（AQY）、光飽和點(diǎn)（LSP）、光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）和暗呼吸速率（Rd）等參數(shù)經(jīng)光響應(yīng)測(cè)定后用Photosyn Assistant軟件擬合統(tǒng)計(jì)得到。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

以上數(shù)據(jù)用SPSS 11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和最小顯著差異（LSD）法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 ERM接種華頂杜鵑幼苗的侵染率

由圖1可知，華頂杜鵑幼苗接種菌根后，其侵染率為65.32%；對(duì)照苗為34.89%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。說(shuō)明采用單層基質(zhì)接種法可顯著提高幼苗ERM的侵染率。

圖1 華頂杜鵑幼苗的菌根侵染率Figure 1 Mycorrhizal infection rate in R.huadingense inoculated with ERM

2.2 接種對(duì)華頂杜鵑葉片光合色素的影響

葉綠素是植物光合作用過(guò)程中吸收光能的主要色素，直接影響光合作用的光能利用[19]。華頂杜鵑幼苗葉片葉綠素含量見(jiàn)表1。由表1可知，相同光照條件下接種苗葉片葉綠素a和葉綠素b含量均高于對(duì)照，分別比對(duì)照增加1.14～1.34倍和1.14～1.36倍；其中，三層遮蔭時(shí)接種苗的葉綠素a和葉綠素b含量均與對(duì)照差異顯著（P＜0.05）。

表1 不同光照強(qiáng)度下華頂杜鵑幼苗的葉綠素含量和葉綠素a/bTable 1 Chlorophyll contents and Chlorophyll a/b of R.huadingense seedlings under different light intensities

葉綠素a/b是植物對(duì)環(huán)境光強(qiáng)適應(yīng)性的一種指標(biāo)，弱光處理會(huì)降低葉綠素a/b值[20]。本實(shí)驗(yàn)也有類(lèi)似的結(jié)果，但在全光照和單層遮蔭時(shí)接種苗的葉綠素a/b高于對(duì)照，而二層遮蔭和三層遮蔭時(shí)接種苗低于對(duì)照。說(shuō)明接種苗以葉綠素b含量升高為主，可提高其在弱光下的捕光能力。

2.3 不同光照條件對(duì)華頂杜鵑幼苗氣體交換和資源利用效率的影響

不同光照條件對(duì)華頂杜鵑幼苗氣體交換和資源利用效率的影響見(jiàn)表2。由表2可知，只有Ci濃度接種苗低于對(duì)照苗，其他指標(biāo)均為接種苗高于對(duì)照苗。隨著光照強(qiáng)度降低，Pn和LUE均為先升后降，其中接種苗的最大值均為一層遮蔭處理，而對(duì)照苗的最大值為二層遮蔭處理；Gs也為先升后降，但最大值均為一層遮蔭處理；Tr隨著光強(qiáng)的降低而減小，而WUE則隨著光強(qiáng)的減弱而提高，且接種苗的指標(biāo)值大于對(duì)照苗。

表2 不同光照強(qiáng)度下華頂杜鵑幼苗氣體交換和資源利用效率比較Table 2 Comparison on gas exchange and resource use efficiency of R.huadingense seedlings under different light intensities

2.4 不同光照條件對(duì)華頂杜鵑幼苗光合特征參數(shù)的影響

華頂杜鵑幼苗光合特征參數(shù)見(jiàn)表3。AQY是光合作用中光能轉(zhuǎn)化最大效率的一種度量，可正確反映光合機(jī)構(gòu)機(jī)能的變化，也可反映葉片對(duì)弱光的利用能力[21]。由表3可知，接種苗的AQY均比對(duì)照苗的大，大小順序?yàn)椋喝龑诱谑a＞一層遮蔭＞二層遮蔭＞全光照，對(duì)照苗的AQY隨著光強(qiáng)的減弱而增大。另外，相對(duì)于對(duì)照苗，接種苗的AQY隨光強(qiáng)變化的幅度較小。表明接種苗更適應(yīng)于中強(qiáng)光照環(huán)境，對(duì)光強(qiáng)具有較大的適應(yīng)能力。

植物光合作用的LSP和LCP顯示植物葉片對(duì)強(qiáng)光和弱光的利用能力，代表植物的需光特性和需光量[20]。隨著光強(qiáng)的減弱，接種苗和對(duì)照的LSP和LCP均依次下降；在三層遮蔭時(shí)，LSP比全光照分別下降44.36%和46.85%，LCP分別下降51.28%和55.28%；且接種苗的指標(biāo)值均低于對(duì)照苗。表明接種ERM的華頂杜鵑幼苗可顯著提高對(duì)弱光的利用能力，表現(xiàn)出對(duì)弱光較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

Pnmax也稱(chēng)為光合能力，華頂杜鵑接種苗的Pnmax明顯高于對(duì)照，且單層遮蔭的最大，雙層遮蔭的其次，三層遮蔭的第三，全光照的最小；Rd隨著光強(qiáng)的減弱而下降，接種苗的比對(duì)照苗的低。表明接種ERM可增強(qiáng)幼苗在中強(qiáng)光照條件下的光合能力，同時(shí)降低其暗呼吸。

表3 不同光照強(qiáng)度下華頂杜鵑幼苗的光合-光響應(yīng)Table 3 The responses of photosynthesis to light in R.huadingense seedlings under different light intensities

3 討論

華頂杜鵑為浙江特有的杜鵑花屬植物，資源稀少，尤其是幼苗，在天臺(tái)華頂山和磐安縣大盤(pán)山的分布區(qū)內(nèi)幾乎很難找到實(shí)生苗，其主要原因是幼苗的成活率很低。ERM可促進(jìn)杜鵑花科植物的營(yíng)養(yǎng)吸收，增強(qiáng)植物對(duì)干旱和高溫等逆境因子的抗性；人工接種ERM對(duì)杜鵑花科植物的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)采用單層基質(zhì)接種法，對(duì)種子萌發(fā)苗進(jìn)行輔助接種樹(shù)粉孢屬的ERM，結(jié)果其浸染率顯著提高，目前已培育了300多株生長(zhǎng)良好的華頂杜鵑1年生接種苗。

葉綠素是高等植物進(jìn)行光合作用最重要的色素，其含量影響植物對(duì)光能的吸收、傳遞，是反映光合強(qiáng)度的重要指標(biāo)[20-22]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，接種苗葉片葉綠素含量顯著高于對(duì)照苗，尤其是在三層遮蔭時(shí)，差異均達(dá)到顯著水平；同時(shí)，葉綠素a/b隨著光強(qiáng)的減弱而減小，且二層遮蔭和三層遮蔭時(shí)接種苗的比對(duì)照苗低。這與桃葉杜鵑幼苗接種ERM后的研究結(jié)果[12]相一致，表明接種ERM有利于華頂杜鵑幼苗捕獲光能和對(duì)弱光的利用。

光合作用是判斷植物生長(zhǎng)和抗逆性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，接種苗的Pn，Tr和Gs等指標(biāo)均比對(duì)照苗高，接種苗的WUE與LUE也比對(duì)照苗高，只有Ci比對(duì)照低；且接種苗的Pn，Tr和Gs等指標(biāo)的最大值均為一層遮蔭。表明接種ERM可提高幼苗對(duì)弱光的利用能力，并增強(qiáng)對(duì)強(qiáng)光的抵抗能力。再者，接種苗的AQY和Pnmax等指標(biāo)均比對(duì)照苗的大，而接種苗的LSP，LCP和Rd等指標(biāo)均比對(duì)照苗的低（表3），表明接種ERM可提高幼苗的光合能力，同時(shí)降低其暗呼吸。

4 結(jié)論

（1）采用單層基質(zhì)接種法，可顯著提高華頂杜鵑1年生苗樹(shù)粉孢屬ERM的浸染率。

（2）在接種ERM后，1年生苗葉綠素含量提高，同時(shí)降低在二層和三層遮蔭條件下的葉綠素a/b；

（3）接種苗的氣體交換參數(shù)（除Ci外）和資源利用效率提高，且接種苗的AQY和Pnmax等指標(biāo)值也提高，而LSP，LCP和Rd等指標(biāo)值降低。因此，接種EMR有利于華頂杜鵑幼苗捕獲光能，增強(qiáng)其對(duì)強(qiáng)光照和弱光照環(huán)境的適應(yīng)能力。

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