汝 姣,梁 嫻，黃凌昌，羅 充*

(1.貴州師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550001；2.興義民族師范學(xué)院，貴州 興義 562400 ；3.興義市中藥材和茶葉技術(shù)推廣站，貴州 興義 562400)

艾納香叢枝菌根與土壤因子的相關(guān)性

汝 姣1,梁 嫻2，黃凌昌3，羅 充1*

(1.貴州師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550001；2.興義民族師范學(xué)院，貴州 興義 562400 ；3.興義市中藥材和茶葉技術(shù)推廣站，貴州 興義 562400)

【目的】探明艾納香根系侵染特性及其與土壤因子的關(guān)系?！痉椒ā坎捎脻窈Y傾析-蔗糖離心法進行孢子分離，根據(jù)《VA菌根鑒定手冊》和國際叢枝菌根真菌保藏中心提供的種描述及圖片，對貴州興義市南盤江鎮(zhèn)的歪染村和田房村艾納香的根系及土壤進行AM真菌分離鑒定?！窘Y(jié)果】歪染村和田房村艾納香根系及土壤共分離鑒定出AM真菌4屬53種，其中，球囊霉屬25種，無梗囊霉屬8種，巨孢囊霉屬1種，盾巨孢囊霉屬1種；歪染村樣地中鑒定AM真菌2屬35種，其中球囊霉屬22種，無梗囊霉屬13種，兩樣地的優(yōu)勢屬均為球囊霉屬?！窘Y(jié)論】不同樣地AM(Arbuscular Mycorrhizal)真菌種類分布有明顯差異，AM真菌能與艾納香根系共生形成疆南星型叢枝菌根；秋季AM真菌孢子密度明顯高于夏季，但夏秋兩季菌根侵染率無顯著差異。AM真菌侵染率與土壤pH呈顯著正相關(guān)(r=0.549，P<0.05)，AM真菌的空間分布及其侵染特性與土壤環(huán)境密切相關(guān)。

艾納香；叢枝菌根真菌；侵染率；土壤因子

【研究意義】研究艾納香與AM真菌的共生關(guān)系及艾納香根系A(chǔ)M真菌侵染的相關(guān)因素,可為下一步艾納香根系土壤AM真菌優(yōu)良品種的篩選和人工接種AM真菌對艾納香有效藥用成分的研究提供理論基礎(chǔ)?！厩叭搜芯窟M展】艾納香(BlumeabalsamiferaL.)是菊科艾納香屬的多年生木質(zhì)草本植物，在貴州列為十大苗藥之一，可作原料藥材提取天然冰片，又名冰片艾[1]。艾納香的提取成分中含有揮發(fā)油和對腫瘤具有抗性的黃酮類物質(zhì)，多種黃酮類化合物在其他植物中較罕見[2]。艾納香提取物具有抗氧化、促凝血的功效，并用于醫(yī)學(xué)制藥[3]。AM真菌是一類可侵染植物根系的土壤真菌，并與宿主植物形成共生關(guān)系。AM真菌的菌絲可侵入根系細胞內(nèi)并形成“叢枝”，叢枝結(jié)構(gòu)可作為植物與真菌的物質(zhì)交換場所[4]，這種共生體系可提高宿主植物對土壤水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收利用。研究發(fā)現(xiàn)，該共生結(jié)構(gòu)有利于宿主植物的生長狀況和光合速率，對次生代謝也有一定的影響[5]。受AM真菌侵染的植物，抗逆性增強，有利于宿主植物在惡劣環(huán)境中的生長[6-8]。叢枝菌根還可以改善土壤理化性質(zhì)、促進生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán),對于生態(tài)系統(tǒng)的重建與恢復(fù)有重要意義[9]。【本研究切入點】目前，對艾納香所含化學(xué)成分的研究越來越多，但對艾納香菌根學(xué)方面的研究未見報道，土壤微生物對艾納香植株生長的影響也未涉及?！緮M解決的關(guān)鍵問題】測定AM真菌對艾納香根系侵染率、AM真菌的多樣性及艾納香根系土壤因子含量，探明艾納香根系侵染特性及其與土壤因子的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

樣品取樣時間為2015年6月和9月。隨機4個不同方位取樣，取無病害、生長狀況良好的野生艾納香根系及距離地面5～20 cm土層的根際土壤，編號放入自封袋帶回實驗室。土樣自然風(fēng)干后過30目篩。

1.2 試驗地概況

試驗在貴州興義市南盤江鎮(zhèn)的歪染村和田房村進行。田房村E104°59′，N24°52′，海拔828.1 m，年降水量1300～1500 mm，年均氣溫16.5 ℃，土壤類型為黃壤。歪染村E104°57′，N24°50′，海拔825.6 m，年降水量1300～1500 mm，年均氣溫16.5 ℃，土壤類型為褐壤。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 AM真菌的多樣性 取10 g土壤，通過濕篩傾析-蔗糖離心法[10]進行孢子分離，在顯微鏡下觀察挑取的單個孢子，記錄孢子的外觀形態(tài)及壓破后與Melzer’s試劑的反應(yīng)。根據(jù)《VA菌根鑒定手冊》和國際叢枝菌根真菌保藏中心提供的種描述及圖片[11]，對觀察的孢子進行鑒定，篩選優(yōu)勢種，計算孢子密度、分離頻度、相對多度、重要值和多樣性指數(shù)采用。

孢子密度(Spore Number,SN)=某土樣中AM真菌所有孢子數(shù)/土樣數(shù)；

分離頻度(Frequency,F)=(AM真菌某屬或種出現(xiàn)的次數(shù)/土樣數(shù))×100 %；

相對多度(Relative Abundance,RA)=(AM真菌某屬或某種孢子數(shù)/AM真菌總孢子數(shù))×100 %；

重要值(Important value,I)=(F+RA)/2；

多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener指數(shù)(H)，即：

1.3.2 AM真菌侵染率 取出FAA固定液中的根樣，自來水沖洗干凈，取吸收根并剪取1cm左右的根段100根，用堿解離酸性品紅染色法對根段進行染色，觀察每條根段的侵染情況和菌絲體形態(tài)，根據(jù)每段菌絲侵染長度占根段長度的百分比，計算侵染率。

菌根侵染率=[Σ(0×根段數(shù)+10 %×根段數(shù)+20 %×根段數(shù)+30 %×根段數(shù)……+100 %×根段數(shù)) /觀察的100段數(shù)]×100 %[12]。

1.3.3 土壤指標(biāo) pH值用國際標(biāo)準規(guī)定的儀器法進行測定，土壤營養(yǎng)成分全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)按照《土壤農(nóng)化分析與環(huán)境監(jiān)測》中方法進行測定[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)通過SPSS19.0生物統(tǒng)計軟件進行相關(guān)分析、主成分分析和方差分析，并利用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 艾納香菌根的形態(tài)特征

艾納香根系受真菌侵染形成菌絲，在未侵入根系表皮細胞形成的根外菌絲(圖1-1、1-2)，無規(guī)則地散布于根系上。在所觀察的根系中發(fā)現(xiàn)有散落的孢子(圖1-2、1-3)，其中，部分孢子緊密地排列在一起(圖1-4)；同時，真菌可以侵入根系內(nèi)沿細胞間隙生長形成胞間菌絲(圖1-5)，侵入細胞的菌絲在根細胞內(nèi)能繼續(xù)分支形成叢枝結(jié)構(gòu)(圖1-6)，即艾納香根系與AM真菌共生形成的叢枝菌根；在高倍鏡下，該叢枝結(jié)構(gòu)由菌絲進行二叉式分支形成花椰菜或樹枝狀(圖1-7)屬疆南星型叢枝；在菌絲生長的末端有膨大的泡囊形成(圖1-8、1-9)。

2.2 AM真菌種類及其分布

從表1看出，不同樣地艾納香根系土壤中的AM真菌種類分布不同，在同一樣地的夏秋兩季中AM真菌種類的分布是一致的。AM真菌的孢子密度在不同季節(jié)間有明顯差異，其侵染率在不同樣地間的差異性較大(表2)。

H(Hypha)為菌絲，A(Arbuscule)為叢枝；V(Vesicule)為泡囊；S(Spore)為孢子H,hupha; A,arbuscule; V,vesicule; S,spore圖1 艾納香叢枝菌根的結(jié)構(gòu)Fig.1 Arbuscular mycorrhizal structure of Blumea balsamifera

表1 不同月份田房村和歪染村艾納香根系土壤中AM真菌的分布情況Table 1 AM fungi distribution in soil of Blumea balsamifera roots in different months

續(xù)表1 Continued table 1

注：“+”表示有，“-”表示無。
Note: ‘+’,existence; ‘-’,nil.

2.3 常見菌種的分離頻度、相對多度、重要值及多樣性

從表3看出，真菌分離頻度均在75 %以上，說明以下菌種分布范圍廣泛；比較真菌相對多度和重要值發(fā)現(xiàn)，在田房村近明球囊霉的相對多度最大，在歪染村褐色球囊霉的相對多度最大，而且近明球囊霉、褐色球囊霉的重要值在兩樣地的不同月份均較高，歪染村明球囊霉的重要值比田房村高，紅色無梗囊霉和脆無梗囊霉在兩樣地的分布中相差不大。

表2 不同月份田房村和歪染村艾納香根系土壤中AM真菌的孢子密度和菌根侵染率Table 2 Spore density and mycorrhiza infection rate of AM fungi in soil of Blumea balsamifera roots in different months

表3 不同月份田房村和歪染村艾納香根系土壤中常見AM真菌的分離頻度、相對多度和豐富度Table 3 Separation frequency (F),relative abundance(RA) and important value (I) of AM fungi in soil of Blumea balsamifera roots in different months

注：“-”表示無。

2.4 土壤因子主成分的相關(guān)性

從表4看出，根系A(chǔ)M真菌侵染率與土壤pH(5.5～7.5)呈顯著正相關(guān)(r=0.549,*P<0.05)；通過土壤因子主成分分析(表5)，根據(jù)相關(guān)矩陣特征值大于1，方差累計貢獻率大于80 %的原則，有3個主成分。3個主成分的累積方差貢獻率為84.101%。第一主成分中，pH和全磷的載荷較高(權(quán)重在0.926～0.928)，說明AM真菌侵染率受土壤pH的影響較顯著；有機質(zhì)和全氮的載荷次高(權(quán)重0.725～0.762)，有機質(zhì)和全氮是宿主植物及土壤微生物不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì)，對植物和微生物的生長有直接影響。第二主成分中水解氮的載荷較高(權(quán)重為0.791)，第三主成分中速效磷和全磷有較高載荷(權(quán)重0.54～0.568)。

表4 艾納香根系土壤中AM真菌侵染率與土壤因子的相關(guān)性分析結(jié)果Table 4 Correlations between soil factors and AM fungi infection rate in soil of Blumea balsamifera roots

注：**和*分別表示在0.01和0.05水平上顯著相關(guān)。
Note: ** and * indicate significance of difference atP<0.01 andP<0.05 level,respectively.

表5 土壤因子的主成分載荷矩陣、特征值和貢獻率Table 5 Principal component matrix,eigenvalue and contribution rate of soil factors

2.5 土壤因子的變化

從表6看出，田房村土壤pH呈酸性，歪染村的呈中性；土壤中全氮及堿解氮的含量兩樣地均隨時間的推移呈下降趨勢；全鉀含量相對較高，速效磷的含量相對較低；歪染村全磷及有機質(zhì)的含量明顯高于田房村。

3 討 論

(1)艾納香根系能被AM真菌侵染，菌絲能侵入細胞內(nèi)形成疆南星型叢枝，即AM真菌在艾納香的根系皮層中有大量的胞間菌絲形成，菌絲側(cè)生的二叉狀叢枝直接穿透皮層的細胞壁，形成典型的叢枝結(jié)構(gòu)[4]。叢枝結(jié)構(gòu)的形成有利于艾納香在貧瘠的土壤中生長，幼嫩的細根更容易受到AM 真菌的侵染，對多年生的草本植物艾納香的生長是有利的。

(2)兩樣地間AM真菌的種類分布有明顯差異，這與樣地間土壤因子的差異性有關(guān)，說明不同土壤因子對AM真菌種類的分布有直接影響[14-15]。徐輝[16]等對土壤因子對AMF的影響研究中，發(fā)現(xiàn)pH等土壤因子對AM真菌的種類有直接或間接的影響。該結(jié)果出現(xiàn)的原因可能與孢子果的成熟和土壤因子的變化有關(guān)。不同季節(jié)中兩樣地的孢子密度及物種多樣性指數(shù)均在歪染村處較高，這可能與土壤環(huán)境有關(guān)，相對酸性黃壤的田房村，歪染村的土壤養(yǎng)分更豐富有機質(zhì)累積更多。

(3)AM真菌的侵染特性受土壤pH的影響較大，與Rilling等[17]的植物菌根的形成受土壤pH的直接影響相符合。相對田房村的酸性土壤，AM真菌在歪染村中性土壤的侵染率更高，可能AM真菌在pH呈中性的環(huán)境中更具侵染特性。

表6 不同月份土壤因子的變化Table 6 Variation of soil factors in different months

4 結(jié) 論

兩樣地中共分離鑒定出AM真菌4屬53種，其中球囊霉屬33種，無梗囊霉屬18種，巨孢囊霉屬1種，盾巨孢囊霉屬1 種。田房村樣地共鑒定AM真菌4屬35種，其中球囊霉屬25種，無梗囊霉屬8種，巨孢囊霉屬1種，盾巨孢囊霉屬1種；歪染村樣地中鑒定AM真菌2屬35種，其中球囊霉屬22種，無梗囊霉屬13種，兩樣地的優(yōu)勢屬均為球囊霉屬。田房村夏季的孢子密度85個/10g，秋季的孢子密度為109個/10g；歪染村夏季的孢子密度97個/10g，秋季孢子密度114個/10g；兩樣地中秋季的孢子密度明顯高于夏季。

菌根侵染率在兩個樣地間有明顯差異，歪染村的侵染率明顯高于田房村，AM真菌侵染艾納香根系的總侵染率受生長環(huán)境的影響較大。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，pH 5.5～7.5時AM真菌的侵染率與土壤pH顯著正相關(guān)(r=0.549,P<0.05)，即AM真菌的侵染特性受土壤pH的影響較大，

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CorrelationsbetweenSoilFactorsandArbuscularMycorrhizalFungiofBlumeabalsamifera

RU Jiao1,LIANG Xian2,HUANG Ling-chang3,LUO Chong1*

(1.College of Life Science,Guizhou Normal University,Guizhou Guiyang 550001,China; 2.Xingyi Normal University For Nationalities,Guizhou Xingyi 562400,China; 3.Xingyi Technique Popularization Station of Traditional Chinese Medicinal Materials and Tea,Guizhou Xingyi 562400,China )

【Objective】The present paper aims to discuss the infection characteristics ofBlumeabalsamiferaroots and correlations between soil factors and AM fungi ofBlumeabalsamifera.【Method】The AM fungi isolated from soil andBlumeabalsamiferaroots in Wairan and Tianfang Villages,Xingyi City were identified by the wet sieving decant-sucrose centrifugation method according to the species description and pictures provided byVesicular-arbuscularMycorrhizaAppraisalHandbookand International Arbuscular Mycorrhizal Fungi Conservation Center.【Result】53 AM fungi species are isolated from soil andBlumeabalsamiferaroots in Wairan and Tianfang Villages and 33 species,18 species,1 species and 1 species belong toglomus,Acaulospora,GigasporaandScutellosporaseparately.35 AM fungi species are isolated from soil andBlumeabalsamiferaroots in Wairan Village and 22 species and 13 species belong toglomusandAcaulosporarespectively.The dominant genera isglomusin two sample plots.【Conclusion】 There is an obvious difference in species distribution of AM fungi between two sample plots.AM fungi can form the arum-type AM withBlumeabalsamiferaroots symbiotically.The spore density of AM fungi in Autumn is obviously higher than in Summer but there is no significant difference in mycorrhizal infection rate between Autumn and Summer.The infection rate of AM fungi is positively related to soil pH significantly (r=0.549，P<0.05).The spatial distribution and infection rate of AM fungi are related to soil environment closely.

Blumeabalsamifera; Arbuscular mycorrhizal fungi; Infection rate; Soil factor

1001-4829(2017)4-0817-07

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.018

2016-09-14

貴州省教育廳自然科學(xué)研究項目“艾納香根際AM真菌多樣性研究”[黔教合KY字(2014)293]

汝 姣(1990-)，女，山東東阿人，在讀碩士，主要研究方向為植物生理生態(tài)學(xué)，E-mail:1074447817@qq.com，Tel：18285171412，*為通訊作者：羅 充，Email:gzluochong@sina.com。

S154.3

A

(責(zé)任編輯 聶克艷)