鐘 睿,周曉蓉，張稚欽,夏 超，李娜娜，張興旭

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

不同生境下Epichlo?gansuensis對醉馬草根際土壤叢枝菌根真菌的影響

鐘 睿,周曉蓉，張稚欽,夏 超，李娜娜，張興旭

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

本研究通過根系染色和根際土壤叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)孢子形態(tài)學(xué)鑒定分析了榆中栽培(內(nèi)生真菌感染，endophyte-infected，E+；無內(nèi)生真菌感染，endophyte-free，E-)和野生條件下醉馬草(Achnatheruminebrians)根系叢枝菌根侵染率、根際土壤中孢子密度以及AMF的多樣性。結(jié)果表明，栽培條件AMF侵染率顯著高于野生條件(P<0.05)。栽培條件下，甘肅內(nèi)生真菌(Epichlo?gansuensis)對醉馬草AMF侵染率具有顯著促進(jìn)作用(P<0.05)；栽培條件下土壤孢子密度顯著低于野生條件(P<0.05)，栽培條件下內(nèi)生真菌對醉馬草根及土壤孢子密度具有顯著促進(jìn)作用(P<0.05)。栽培條件下共發(fā)現(xiàn)3屬9種，其中E+根際土壤中球囊霉屬(Glomus)6種和無梗囊霉屬(Gigaspora)1種，E-根際土壤中球囊霉屬(Glomus)3種，其中無梗囊霉屬(Gigaspora)1種和盾巨孢囊霉屬(Scutellospora)1種；在野生條件下共發(fā)現(xiàn)AMF 2屬9種，其中球囊霉屬8種和巨孢囊霉屬1種，兩種生長條件下球囊霉屬所占比例均最大。野生條件下，AMF群落組成豐富度顯著高于栽培條件(P<0.05)；栽培條件下，內(nèi)生真菌對AMF群落組成豐富度無顯著影響(P>0.05)。以上結(jié)果表明，內(nèi)生真菌和生長條件對AMF侵染以及AMF多樣性有顯著影響。

叢枝菌根真菌；多樣性；內(nèi)生真菌；生長條件；菌根侵染率；土壤孢子密度

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然界中普遍存在的一類真菌，可與80%的陸生高等植物形成共生關(guān)系，目前有關(guān)AMF的研究主要集中在AMF可以提高植物對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收和累積，促進(jìn)植物的抗旱、抗?jié)?、抗鹽、抗病和耐受重金屬脅迫等方面[1-2]。

禾草-內(nèi)生真菌指能在禾草組織內(nèi)(葉鞘、種子等組織)度過大部分或者整個生命周期，而不讓禾草顯示任何外部癥狀的真菌[3]。根據(jù)目前已有的報道，在許多冷季型禾草上發(fā)現(xiàn)了Epichlo? 屬內(nèi)生真菌，關(guān)于禾草-內(nèi)生真菌共生體的探索多集中于黑麥草屬(Lolium)和羊茅屬(Festuca)的禾草上[4-9]。已有研究表明，內(nèi)生真菌可以提高宿主植物抗生物脅迫[4-6]和耐非生物脅迫[7-9]的能力，內(nèi)生真菌能夠產(chǎn)生生物堿，導(dǎo)致家畜中毒，造成畜牧業(yè)減產(chǎn)[10]。

醉馬草(Achnatheruminebrians)為禾本科芨芨草屬的多年生草本植物，是我國西北地區(qū)天然草原較為常見的常年烈性毒草之一，主要分布在環(huán)境惡劣的地區(qū)(干旱、鹽堿等生境)，例如甘肅、內(nèi)蒙古、新疆等省(區(qū))[11]。我國學(xué)者分別于2004和2015年將分離于甘肅醉馬草和新疆醉馬草的內(nèi)生真菌命名為甘肅內(nèi)生真菌(Epichlo?gansuensis)[12]和醉馬草內(nèi)生真菌(Epichlo?inebrians)[13]。近年來，關(guān)于醉馬草的研究表明，內(nèi)生真菌產(chǎn)生的有毒生物堿是造成家畜中毒的主要原因[14]；同時，內(nèi)生真菌的存在，提高了醉馬草植株對低溫[15]、干旱[16]、病害[17-18]、蟲害[19]和重金屬[20]等生物和非生物脅迫的耐受能力。

禾草內(nèi)生真菌和土壤中的AMF可以相互影響，禾草可以同時與內(nèi)生真菌和菌根真菌形成共生體，其中，關(guān)于內(nèi)生真菌對植物根系真菌影響的研究主要集中在內(nèi)生真菌對叢枝菌根侵染的影響[21]。目前，關(guān)于禾草-內(nèi)生真菌-菌根真菌三者互作關(guān)系的研究主要集中在高羊茅(Schedonorusphoenix)[22-23]、羽茅(A.sibiricum)[24]、多年生黑麥草(Loliumperenne)[25]、多花黑麥草(L.multiflorum)[26]、雀麥(Bromussetifolius)[27]、Elymushystrix[28]、羊草(Leymuschinensis)[29]和野大麥(Hordeumbrevisubulatum)[30]等禾草。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生真菌的存在降低了菌根侵染率[21-26,28-30]，但也有研究認(rèn)為,內(nèi)生真菌的存在對AMF侵染有促進(jìn)或者無作用[26-27]。叢枝菌根真菌在植物提高抗逆性扮演著重要的角色，菌根真菌的存在可擴(kuò)大宿主植物根系對土壤養(yǎng)分的吸收范圍[1-2]，促進(jìn)植物生長。多年來，Epichlo? 屬內(nèi)生真菌研究也圍繞因其對宿主植物生長及抗逆性的增益效果而展開[4-9]，但兩種共生真菌對宿主植物生長促進(jìn)作用及自身之間的互作關(guān)系仍不明了。本研究選取醉馬草為研究材料開展生長條件和內(nèi)生真菌對醉馬草根系菌根侵染、根際土壤孢子密度以及多樣性的研究，以期初步探明宿主植物地上部分內(nèi)生真菌的侵染對其根系菌根侵染率及豐富度的影響，為將來進(jìn)一步探究兩種共生菌在促進(jìn)宿主植物生長過程中各自的作用及分工奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與根系土壤取樣

本研究在蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院榆中試驗站(104°39′ E，35°89′ N，海拔1 653 m)開展，選取不同生長環(huán)境的醉馬草為研究對象，包括栽培條件下帶菌(endophyte-infented，E+)、不帶菌(endophyte-free，E-)醉馬草和野生環(huán)境醉馬草。栽培醉馬草小區(qū)共64個，E+/E-各32個小區(qū)，每個小區(qū)面積3.65 m×1.30 m，建植于2011年，小區(qū)定期除雜草澆水；野生醉馬草小區(qū)為相同時間在試驗地附近醉馬草分布區(qū)域范圍內(nèi)劃分的4個小區(qū)(10 m×100 m)，無任何田間管理措施。參照Li等[12,16]的方法，通過苯胺藍(lán)染色鏡檢確定醉馬草植株的帶菌情況，在確定E+和E-后，各隨機(jī)選取4個小區(qū)，野生小區(qū)帶菌率為100%，在選定的12個小區(qū)內(nèi)采用五點取樣法收集少許根樣以及根際土壤，最終獲得12份混合根樣和12份混合土樣，用冰盒于低溫下帶回實驗室，其中根樣用于菌根侵染率測定，土樣用于AMF孢子篩選鑒定。

1.2 菌根侵染率的測定

菌根真菌的侵染率測定參照Mcgongile等[31]的方法，將醉馬草根用清水洗凈后剪成約1 cm浸入10%的KOH中(60 ℃水浴鍋處理90 min)，后用2%的HCl酸化5～10 min，用0.05%的臺盼藍(lán)(Trypan Blue)染色(60 ℃水浴鍋處理30 min)，計算侵染率用方格交叉法[31]，將已剪碎的根段置于帶有5 mm×5 mm方格的培養(yǎng)皿中，在體視鏡下檢查與網(wǎng)格線相交的地方是否有菌根侵染，然后計算侵染根斷與統(tǒng)計的所有根段的比例(即菌根侵染率)。

1.3 土壤孢子密度以及孢子形態(tài)鑒定

土壤樣品中的AM孢子采用濕篩傾注-蔗糖離心法[32]分離土壤樣品中的AMF孢子，稱取20 g風(fēng)干土樣于500 mL燒杯中，加500 mL 清水充分?jǐn)嚢?，浸?0 min 后，用雙層土壤篩過濾(上篩 900 μm，下篩38 μm)，然后用清水沖洗38 μm 篩出物于50 mL離心管中，在3 000 r·min-1下離心5 min，下部沉淀物加30 mL 50%的蔗糖溶液3 000 r·min-1離心1 min，馬上過38 μm 篩，用蒸餾水沖洗干凈后收集孢子于培養(yǎng)皿中在體視鏡下觀察并計數(shù)。孢子密度以20 g土壤中所含的孢子數(shù)計算。先在體視鏡下察看AMF孢子的具體形態(tài)(顏色、大小、連孢菌絲的特征、孢子果形態(tài)等)；然后用吸管將孢子吸出置于載玻片上，加水作浮載劑，封片后在顯微鏡下繼續(xù)觀察記錄孢子的顏色、連孢菌絲的特征，測定孢子的大小。壓碎孢子后再觀察內(nèi)含物的性質(zhì)、孢壁層次及各層顏色，測定各層孢壁的厚度等。鑒定中輔助使用 Melzer’s試劑，觀察孢子的特異性反應(yīng)，對有代表性或特異性特征隨時進(jìn)行拍照。綜合以上觀察結(jié)果，根據(jù)國際網(wǎng)站(http://www.amf-phylogeny.com)的分類描述，并參閱有關(guān)鑒定材料和近年來發(fā)表的新種進(jìn)行種屬的檢索和鑒定。

1.4 指標(biāo)計算

AMF種豐富度(species richness)[32]常用于衡量一個生境中物種數(shù)目的多寡，本研究所指的AMF種豐富度指的是20 g醉馬草根際土壤樣本中的AM真菌種數(shù)。

AMF頻度(frequency，F(xiàn))[32]，指某一個物種在樣本總體中的出現(xiàn)的頻率，即某種AMF出現(xiàn)次數(shù)/土壤總AMF數(shù)×100%。以屬的頻度作為劃分優(yōu)勢種的標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)>50%為優(yōu)勢種，30%

1.5 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013錄入并作圖。醉馬草菌根侵染率、土壤孢子密度結(jié)果均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。采用SPSS 17.0 (Ver. 17.0，SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)統(tǒng)計分析軟件對菌根侵染率進(jìn)行單因素方差分析，Duncan法進(jìn)行多重比較，顯著性水平P=0.05。

2 結(jié)果

2.1 內(nèi)生真菌對醉馬草菌根侵染率的影響

栽培條件下醉馬草植株菌根侵染率顯著高于野生植株 (P<0.05) (圖1)；大田栽培條件下，E+植株根系侵染率顯著高于E-植株(P<0.05)(圖1)。

2.2 內(nèi)生真菌對土壤AMF孢子密度的影響

野生條件的醉馬草植株根際土壤AMF孢子密度顯著高于大田栽培醉馬草植株根際土壤(P<0.05)；大田栽培條件下，E+植株根際土壤AMF孢子密度顯著高于E-(P<0.05) (圖2)。

圖1 不同生長條件下醉馬草根系的菌根侵染率Fig. 1 Mycorrhizal colonization rate of drunken horse grass under different growth conditions

注：不同小寫字母表示不同生長條件之間差異顯著(P<0.05);CP-E+,栽培條件下有內(nèi)生真菌感染的醉馬草，CP-E-，栽培條件下無內(nèi)生真菌感染的醉馬草。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference among different growth conditions at the 0.05 level; CP-E+, endophyte-infected drunken horse grass grown in cultivated plots, CP-E-, endophyte-free drunken horse grass grown in cultivated plots; similarly for the following figures.

圖2 不同生長條件下醉馬草根際土壤中的孢子密度Fig. 2 Soil spore density per 20 g rhizosphere soil of drunken horse grass under different growth conditions

2.3 根際土壤中的AMF孢子種類

對上述孢子進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定，共發(fā)現(xiàn)3屬10種AMF(表1、圖3)，栽培條件醉馬草根際土壤中發(fā)現(xiàn)3屬9種AMF孢子，野生條件下的醉馬草根際土壤中發(fā)現(xiàn)2屬9種AMF孢子，其中長孢球囊霉(G.ambisporum)和近明球囊霉(G.claroideum)在3種土壤樣本中均檢測到，細(xì)凹無梗囊霉(A.scrobicutata)僅在栽培條件下存在，在野生土壤中未發(fā)現(xiàn)該類孢子；單孢球囊霉(G.monosporum)僅在野生條件下存在(表1)。在栽培條件下的9種AMF孢子中，扭形球囊霉(G.delhiense)、G.antarcticum、沙漠球囊霉(G.deserticola)、膨脹球囊霉(G.pansihalos)僅在E+醉馬草根際土壤中檢測到；地表球囊霉(G.versiforme)和美麗盾巨孢囊(S.calospora)僅在E-醉馬草根際土壤中檢測到；長孢球囊霉(G.ambisporum)和細(xì)凹無梗囊霉(A.scrobicutata)為E+和E-所共有的叢枝菌根真菌(表1)。

2.4 AMF的豐富度

野生條件的醉馬草植株根際土壤AMF種類豐富度顯著高于栽培醉馬草植株根際土壤AMF種類豐富度(P<0.05)；大田栽培條件下，E+和E-醉馬草根際土壤AMF種類豐富度無顯著差異(P>0.05) (圖4)。

2.5 不同生長條件下AMF的頻度分級類

在不同生境條件下，球囊霉屬為優(yōu)勢種，無梗囊霉屬是僅在栽培條件下存在的少見種，而在野生條件下不存在；盾巨孢囊霉屬僅在E-和野生條件醉馬草根際土壤中發(fā)現(xiàn)，在E-醉馬草根際土壤中是少見種，但是在野生條件醉馬草根際土壤中是罕見種(表2)。

表1 不同生長條件下醉馬草根際土壤AMF種類及形態(tài)描述Table 1 AMF species and morphology in rhizosphere soil of drunken horse grass under different growth conditions

注：+，發(fā)現(xiàn)該物種。E+，有內(nèi)生真菌感染; E-, 無內(nèi)生真菌感染, YS, 野生醉馬草。下同。

Note: +, this AMF species is found in soil. E+, endophyte-infected; E-, endophyte-free; YS, wild; similarly for the following tables.

圖3 本研究分離的3屬10種AM真菌孢子形態(tài)圖Fig. 3 Ten AMF species from three genera isolated in the present study

圖4 不同生長條件醉馬草根際土壤AMF種類豐富度Fig. 4 AMF species richness in drunken horse grass under different growth conditions

注：****，優(yōu)勢種；***，常見種; **，少見種; *，稀有種；-，沒有發(fā)現(xiàn)該種。

Note: A, dominant AMF species; B, common AMF species; C, unusual AMF species D, rare AMF species; -, AMF species not be found．

3 討論與結(jié)論

本研究通過根系染色和土壤AMF孢子的形態(tài)學(xué)鑒定方法研究了醉馬草根系與AMF形成共生結(jié)構(gòu)，同時也發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌和生境條件對AMF與醉馬草根系侵染率以及土壤AMF孢子密度以及豐富度存在影響。

3.1 內(nèi)生真菌對菌根侵染率的影響

禾草可以同時與內(nèi)生真菌和叢枝菌根真菌形成共生關(guān)系，關(guān)于內(nèi)生真菌對菌根侵染的影響早在1992年Chu-Chou等[23]就已經(jīng)開展了相關(guān)工作，到目前為止國內(nèi)外大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌對叢枝菌根真菌的侵染有抑制作用[31-26,28-30]，如內(nèi)生真菌的存在降低了高羊茅根部的叢枝菌根真菌(未明確AMF的種類)的侵染率[22]；降低了羽茅根部幼套球囊霉(G.etunicatum)的侵染率，而對摩西球囊霉(G.mosseae)對根系的侵染無影響[24]；降低了摩西球囊霉和根內(nèi)球囊霉(G.intraradices)對黑麥草根部的侵染率[26]；對野大麥球囊霉屬菌根侵染率具有較強(qiáng)的抑制作用[30];在一定濃度帶菌雀麥植株的根系分泌物浸提液作用下內(nèi)生真菌可以增加菌根真菌菌絲長度[27]；內(nèi)生真菌會降低披堿草(E.hystrix)近明球囊霉的侵染率，但提高摩西球囊霉的侵染率[28]，本研究得到類似結(jié)果，發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌能促進(jìn)醉馬草根系菌根侵染率。

3.2 內(nèi)生真菌對土壤AMF孢子的影響

關(guān)于內(nèi)生真菌對土壤微生物研究較少，黃璽等[33]探討了醉馬草內(nèi)生真菌共生體對土壤微生物和養(yǎng)分的影響，發(fā)現(xiàn)醉馬草根際土壤中真菌和細(xì)菌的數(shù)量均高于其伴生種硬質(zhì)早熟禾(Poasphondylodes)和針茅(Stipacapillata)根際土壤中的細(xì)菌和真菌。而關(guān)于內(nèi)生真菌對根際孢子的研究少之又少，Zhou等[24]研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)生真菌對羽茅根際摩西球囊霉孢子具有顯著的抑制作用，本研究結(jié)果與之相反。在E+醉馬草根際土壤共發(fā)現(xiàn)2屬7種AMF孢子，在E-醉馬草根際土壤共發(fā)現(xiàn)3屬5種AMF孢子，扭形球囊霉、沙漠球囊霉、G.antarcticum和膨脹球囊霉僅在E+根際土壤中存在，說明內(nèi)生真菌對這4種AMF孢子具有促進(jìn)作用；地表球囊霉和美麗盾巨孢囊霉僅在E-根際土壤中存在，說明內(nèi)生真菌對這兩種AMF孢子具有抑制作用。

3.3 生長條件對土壤AMF孢子的影響

本研究表明，生長條件不同，AMF的群落結(jié)構(gòu)也不同；栽培條件較野生條件會降低AMF真菌的豐富度，這與大多數(shù)研究結(jié)果一致[32,34]。單孢球囊霉僅在野生條件下存在，導(dǎo)致這種結(jié)果發(fā)生的原因主要是土地管理破壞了AMF的菌絲體、導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的變化等[35-36]；細(xì)凹無梗囊霉僅在栽培條件下存在，主要是因為土地管理方式改變了土壤的理化性質(zhì)，創(chuàng)造了適宜細(xì)凹無梗囊霉孢子繁殖體生存的土壤環(huán)境，充分說明生長條件能夠影響土壤AMF群落。部分研究發(fā)現(xiàn)，不同草地植被類型寄主植物根圍土壤AM真菌多樣性存在差異，不同植物侵染率不同，同時部分植物不形成菌根結(jié)構(gòu)[37-38]，本研究中野生區(qū)醉馬草物種較為豐富，而栽培區(qū)由于除草導(dǎo)致群落單一，栽培區(qū)和野生區(qū)植被的差異也是造成不同生長條件下醉馬草根際土壤孢子密度及種類存在差異的原因。

本研究表明，內(nèi)生真菌和生長條件均能影響醉馬草根際土壤AMF孢子密度集群落組成，為內(nèi)生真菌和生長條件對禾草根系以及根際土壤微生物多樣性的研究提供了理論依據(jù)。后續(xù)將繼續(xù)通過分子方法對醉馬草根系以及土壤AMF真菌的種類進(jìn)行鑒定，以及量化內(nèi)生真菌-菌根真菌之間的互作。

References:

[1] Johnson N C.Resource stoichiometry elucidates the structure and function of arbuscular mycorrhizas across scales.New Phytilogist,2010,185(3):631-647.

[2] van der Heijden M G A,Martin F M,Selosse M A,Sanders I R.Mycorrhizal ecology and evolution:The past,the present,and the future.New Phytilogist,2015,205(4):1406-1423.

[3] 南志標(biāo),李春杰.禾草-內(nèi)生真菌共生體在草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的作用.生態(tài)學(xué)報,2004,24(3):605-616. Nan Z B,Li C J.Roles of the grass-Neotyphodiumassociation in pastoral agriculture systems.Acta Ecologica Sinica,2004,24(3):605-616.(in Chinese)

[4] Pennell C G L,Popay A J,Rolston M P,Townsend R J,Lloyd-West C M,Card S D.Avanex unique endophyte technology reduced insect food source at airports.Environmental Entomology,2016,45(1):101-108.

[5] Ma M Z,Christensen M J,Nan Z B.Effects of the endophyteEpichlo?festucaevar.loliiof perennial ryegrass (Loliumperenne) on indicators of oxidative stress from pathogenic fungi during seed germination and seedling growth.European Journal of Plant Pathology,2015,141(3):571-583.

[6] Susi H,Laine A.The effectiveness and costs of pathogen resistance strategies in a perennial plant.Journal of Ecology,2016,103(2):303-315.

[7] Hahn H,McManus M T,Warnstorff K,Monahan B J,Young C A,Davies E,Tapper B A,Scott B.Neotyphodiumfungal endophytes confer physiological protection to perennial ryegrass (LoliumperenneL.) subjected to a water deficit.Environmental and Experimental Botany,2008,63(1-3):183-199.

[8] Hamilton C E,Bauerle T L.A new currency for mutualism? Fungal endophytes alter antioxidant activity in hosts responding to drought.Fungal Diversity,2012,54(1):39-49.

[9] Kannadan S,Rudgers J A.Endophyte symbiosis benefits a rare grass under low water availability.Functional Ecology,2008,22(4):706-713.

[10] Schardl C L,Young C A,Faulkner J R,Florea S.Pan J.Chemotypic diversity ofEpichlo?,fungal symbionts of grasses.Fungal Ecology,2012,5(3):331-344.

[11] 史志誠．中國草地重要有毒植物．北京:世界圖書出版公司,1997:166-176. Shi Z C.Important Poisonous Plants of China Grassland.Beijing:China Agricultural Press,1997:166-176.(in Chinese)

[12] Li C J,Nan Z B.A newNeotyphodiumspecies symbiotic with drunken horse grass (Achnatheruminebrians) in China.Mycotaxon,2004,90(1):141-147.

[13] Chen L,Li X Z,Li C J,Swoboda G A,Young C A,Sugawara K,Leuchtmann A,Schardl C L.Two distinctEpichlo? species symbiotic withAchnatheruminebrians,drunken horse grass.Mycologia,2015,107:863-873.

[14] Schardl C L,Young C A,Faulkner J R,Florea S,Pan J.Chemotypic diversity of epichloae,fungal symbionts of grasses.Fungal Ecology,2012,5:331-344.

[15] Chen N,He R L,Chai Q,Li C J,Nan Z B.Transcriptomic analyses giving insights into molecular regulation mechanisms involved in cold tolerance byEpichlo?endophytein seed germination ofAchnatheruminebrians.Plant Growth Regulation,2016,80(3):367-375.

[16] Li C J,Li F,Gou X Y,Nan Z B. Effects of abiotic stressesonAchnatheruminebriansby symbiotic endophyte ofNeotyphodiumgansuense.In:Multifunctional Grasslands in Changing World.Guangzhou:Guangdong People’s Publishing House,2008:819.

[17] Xia C,Zhang X X,Christensen M J,Nan Z B,Li C J.Epichlo? endophyte affects the ability of powdery mildew (Blumeriagraminis) to colonise drunken horse grass (Achnatheruminebrians).Fungal Ecology,2015,22:26-34.

[18] Xia C,Li N N,Zhang X X,Feng Y,Christensen M J,Nan Z B.AnEpichlo? endophyte improves photosynthetic ability and dry matter production of its hostAchnatheruminebriansinfected byBlumeriagraminisunder various soil water conditions.Fungal Ecology,2016,16:26-33.

[19] Zhang X X,Li C J,Nan Z B.,Matthew C.Neotyphodiumendophyte increasesAchnatheruminebrians(drunken horse grass) resistance to herbivores and seed predators.Weed Research,2012,52(1):70-78.

[20] Zhang X X,Li C J,Nan Z B.Effects of cadmium stress on growth and anti-oxidative systems inAchnatheruminebrianssymbiotic withNeotyphodiumgansuense.Journal of Hazardous Materials,2010,175:703-709.

[21] 李芳,張峰,高萍,段廷玉.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中AM真菌、禾草內(nèi)生真菌及病原菌互作.草業(yè)科學(xué),2016,33(2):219-229. Li F,Zhang F,Gao P,Duan T Y.Progress of research on the interactions of arbuscular mycorrhizal fungi,grass endophyte and plant pathogens in agro-ecosystem.Pratacultural Science,2016,33(2):219-229.(in Chinese)

[22] Mack K M L,Rudgers J A.Balancing multiple mutualists:Asymmetric interactions among plants,arbuscular mycorrhizal fungi,and fungal endophytes.Oikos,2008,117(2):310-320.

[23] Chu-Chou M,Guo B,An Z Q,Hendrix J W,Ferriss R S,Siegel M R,Dougherty C T,Burrus P B.Suppression of mycorrhizal fungi in fescue by theAcremoniumcoenophialumendophyte.Soil Biology and Biochemistry,1992,24(7):633-637.

[24] Zhou Y,Li X,Qin J H,Liu H,Chen W,Niu Y,Ren A Z,Gao Y B.Effects of simultaneous infections of endophytic fungi and arbuscular mycorrhizal fungi on the growth of their shared host grassAchnatherumsibiricumunder varying N and P supply.Fungal Ecology,2016,(20):56-65.

[25] Müller J.Artificial infection by endophytes affects growth and mycorrhizal colonisation ofLoliumperenne.Functional Plant Biology,2003,30(4):419-424.

[26] Omacini M,Eggers T,Bonkowski M,Gange A C,Jones T H.Leaf endophytes affect mycorrhizal status and growth of co-infected and neighbouring plants.Functional Ecology,2006,20(2):226-232.

[27] Novas M V,Iannone L J,Godeas A M,Scervino J M.Evidence for leaf endophyte regulation of root symbionts:Effect ofNeotyphodiumendophytes on the pre-infective state of mycorrhizal fungi.Symbiosis,2011,55(1):19-28.

[28] Larimer A L,Bever J D,Clay K.Consequences of simultaneous interactions of fungal endophytes and arbuscular mycorrhizal fungi with a shared host grass.Oikos,2012,121(12):2090-2096.

[29] 劉慧,陳薇,周勇,李夏,任安芝,高玉葆.內(nèi)生真菌和叢枝菌根真菌對羊草生長的影響.植物生態(tài)學(xué)報,2015,39(5):477-485. Liu H,Chen W,Zhou Y,Li X,Ren A Z,Gao Y B.Effects of endophyte and arbuscular mycorrhizal fungi on growth ofLeymuschinensis.Chinese Journal of Plant Ecology,2015,39(5):477-485.(in Chinese)

[30] 方愛國,李春杰.Neotyphodium屬禾草內(nèi)生真菌和球囊霉屬菌根真菌對野大麥生長的影響.草業(yè)科學(xué),2014,31(3):457-461. Fang A G,Li C J.Effects ofNeotyphodiumendophyteand AMF onHordeumbrevisubulatumgrowth.Pratacultural Science,2014,31(3):457-461.(in Chinese)

[31] Mcgonigle T P,Miller M H,Evans D G,Fairchild D L,Swan J A.A new method which gives an objective measure of colonization of roots by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi.New Phytologist,1990,115(3):495-501.

[32] 高萍,閆飛揚,蒙程,李芳,段廷玉．黃土高原不同耕作措施下 AM 真菌的多樣性．草業(yè)科學(xué),2016,33(10):1917-1923. Gao P,Yan F Y,Meng C,Li F,Duan T Y．Diversity of arbuscular mycorrhizal fungi under different agricultural practices in Loess Plateau in China．Pratacultural Science,2016,33(10):1917-1923.(in Chinese)

[33] 黃璽,李秀璋,柴青,李春杰.醉馬草內(nèi)生真菌共生體對土壤微生物和養(yǎng)分的影響.草業(yè)科學(xué),2013,30(3):352-356. Huang X,Li X Z,Chai Q,Li C J.Effects ofAchnatheruminebrians/Neotyphodiumendophyte symbiont on microflora and nutrient of soil.Pratacultural Science,2013,30(3):352-356.(in Chinese)

[34] Jansa J,Mozafar A,Anken T,Ruh R,Sanders I,Frossard E.Diversity and structure of AMF communities as affected by tillage in a temperate soil.Mycorrhiza,2002,12(5):225-234.

[35] 閆飛揚，段廷玉，張峰．農(nóng)業(yè)管理措施對AM 真菌功能影響的研究進(jìn)展．草業(yè)科學(xué),2014,33(12):2230-2241. Yan F Y,Duan T Y,Zhang F.Effects of agricultural managements on the function of arbuscular mycorrhizal fungi.Pratacultural Science,2014,33(12):2230-2241.(in Chinese)

[36] Smith F A,Jakobsen I,Smith S E．Spatial differences in acquisition of soil phosphate between two arbuscular mycorrhizal fungi in symbiosis withMedicagotruncatula．New Phytologist,2000,147(2):371-379.

[37] 楊春雪,陳飛,岳英男,閻秀峰.松嫩鹽堿草地26種植物根圍叢枝菌根真菌多樣性特征.草業(yè)科學(xué),2015,32(12):2008-2020. Yang C X,Chen F,Yue Y N,Yan X F.Diversity characteristics of arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere of twenty six species of plants in Songnen saline-alkaline grassland.Pratacultural Science,2015,32(12):2008-2020.(in Chinese)

[38] 蔡曉布,彭岳林,馮固,錢成.西藏高原草地植物AM真菌多樣性及其環(huán)境影響因子研究.土壤學(xué)報,2005,42(4):642-651. Cai X B,Peng Y L,Feng G,Qian C.AM fungi diversity and their environmental factors in altiplano grassland in Tibet.Acta Pedologica Sinica,2005,42(4):642-651.(in Chinese)

(責(zé)任編輯 武艷培)

Effect ofEpichlo?gansuensison arbuscular mycorrhizal fungi spore diversity in rhizosphere soil of drunken horse grass under different growth conditions

Zhong Rui, Zhou Xiao-rong, Zhang Zhi-qin, Xia Chao, Li Na-na, Zhang Xing-xu

(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agricultural Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

The present study was conducted to measure the colonisation rate of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), soil spore density, and AMF diversity under different growth conditions, based on root staining and morphological identification of spores. The results indicated that AMF colonisation rate of cultivated roots were significantly higher than that in wild roots (P<0.05) under cultivated conditions, and that endophytes significantly increased the AMF colonisation rate (P<0.05). Spore density in wild soil was significantly higher than that in cultivated soil (P<0.05). Under cultivated conditions, endophytes significantly enhanced the spore density (P<0.05). Under cultivated conditions, three genera and nine AMF species were detected, including sevenGlomus, oneGigaspora, and oneScutellosporaspecies. Endophyte-infected roots (E+) contained sixGlomusand oneGigasporaspecies; endophyte-free roots (E-) contained threeGlomus, oneGigaspora, and oneScutellosporaspecies. Two genera, including nine AMF species (eightGlomusand oneGigasporaspecies) were found under wild conditions.Glomuswas the most abundant AMF species. The AMF species richness of wild soil was significantly higher (P<0.05) than that under cultivated conditions. However, endophytes had no significant effect (P>0.05) on AMF species richness. These results demonstrated that endophyte infection and growth conditions might change AMF community structure.

AMF; diversity; endophyte; growth conditions; AMF colonization rate; soil spore density

Zhang Xing-xu E-mail:xxzhang@lzu.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0067

2017-02-14 接受日期：2017-05-21

國家自然科學(xué)基金(31402132);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(Lzujbky-2016-12、Lzujbky-2016-177、Lzujbky-2016-192)

鐘睿(1995-)，男，甘肅民樂人，在讀碩士生，研究方向為草地菌根學(xué)。Email：zhongr12@lzu.edu.cn

張興旭(1983-)，男，甘肅臨澤人，副教授，博士，研究方向為禾草內(nèi)生真菌及其次生代謝產(chǎn)物學(xué)。Email：xxzhang@lzu.edu.cn

Q935

A

1001-0629(2017)08-1627-08

鐘睿，周曉蓉，張稚欽,夏超，李娜娜，張興旭.不同生境下Epichlo?gansuensis對醉馬草根際土壤叢枝菌根真菌的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(8)：1627-1634.

Zhong R,Zhou X R,Zhang Z Q,Xia C,Li N N,Zhang X X.Effect ofEpichlo?gansuensison arbuscular mycorrhizal fungi spore diversity in rhizosphere soil of drunken horse grass under different growth conditions.Pratacultural Science，2017,34(8)：1627-1634.