王艷陽(yáng), 常順利,*, 王詩(shī)慧, 古麗哈娜提·波拉提別克, 張毓?jié)?/p>

菌根真菌對(duì)酸鋁脅迫的響應(yīng)

王艷陽(yáng)1, 常順利1,*, 王詩(shī)慧1, 古麗哈娜提·波拉提別克1, 張毓?jié)?

1. 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 新疆烏魯木齊市 830046; 2. 新疆林科院森林生態(tài)研究所, 新疆烏魯木齊市 830063

酸性環(huán)境中活性鋁濃度升高可能抑制菌根真菌生長(zhǎng), 為探討酸性條件下菌根真菌對(duì)活性鋁的響應(yīng)機(jī)制,以擬青霉(sp.,)、細(xì)長(zhǎng)孢霉()、木霉菌(spp.,)、瓶頭霉()和葡萄狀穗霉()5種菌根真菌為供試材料, 采用PDA液體培養(yǎng)基單種純培養(yǎng)以pH值為5.5設(shè)定3個(gè)Al3+濃度梯度, 分別為對(duì)照(0 mmol·L-1)、低鋁(0.2 mmol·L-1)和高鋁(1.0 mmol·L-1), 研究酸性條件下不同活性鋁濃度對(duì)菌根真菌的生物量、有機(jī)酸分泌以及N、P、K含量等的影響。結(jié)果表明: (1)除擬青霉()外, 其他菌株均不同程度受活性鋁濃度影響,生物量隨活性鋁濃度增加而增加, 低鋁時(shí)比對(duì)照增加了238%(<0.05), 而細(xì)長(zhǎng)孢霉()木霉菌()瓶頭霉()和葡萄狀穗霉()生物量均降低, 其中,和分別比對(duì)照降低了38.1%和72.5%(<0.05)。(2)5種菌根真菌分泌有機(jī)酸存在顯著性差異,和的H+分泌量在高鋁濃度時(shí)均低于對(duì)照, 對(duì)產(chǎn)生顯著性差異(<0.05); 僅分泌草酸, 對(duì)照的分泌量是高鋁時(shí)的1.12倍。(3)5種菌根真菌N、P、K含量隨不同活性鋁濃度脅迫存在顯著性差異,和的P、K含量隨活性鋁濃度增加而顯著增加(<0.05);和的N含量隨活性鋁濃度增加而顯著降低(<0.05),的P、K含量分別在低鋁和高鋁時(shí)達(dá)到峰值,和的N、P、K含量在低鋁時(shí)達(dá)到峰值而在高鋁時(shí)受到抑制。(4)、和受酸鋁影響不顯著, 屬耐酸鋁型菌株,和屬酸鋁敏感型菌株。本工作可為天山雪嶺云杉森林更新與幼苗存活問(wèn)題研究的深入開(kāi)展提供基礎(chǔ)依據(jù)。

菌根真菌; 活性鋁; 酸度; 有機(jī)酸; 云杉森林

0 前言

當(dāng)土壤pH值小于5.5時(shí), 土壤內(nèi)部分固態(tài)的礦物鋁被活化成可溶性鋁, 可溶性鋁(主要是Al3+)抑制大部分菌根真菌釋放拮抗鋁毒物質(zhì), 導(dǎo)致大多數(shù)菌根真菌對(duì)植物以及林木的侵染力下降[1]。植物體內(nèi)細(xì)胞核和核仁遭到嚴(yán)重破壞, 直接或間接地抑制細(xì)胞中DNA和染色體的復(fù)制及合成, 核酸代謝失調(diào), 植物對(duì)養(yǎng)分的吸收能力下降, 抑制植物生長(zhǎng)速率, 產(chǎn)生毒害[2]。酸性土壤中的活性鋁可能是影響林木生長(zhǎng)的重要限制因子[3-4]。因此研究酸鋁脅迫對(duì)菌根真菌(Mycorrhizal fungi )的影響顯得尤為重要。

菌根真菌是天山雪嶺云杉()森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分, 是維持森林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的主要因素[5]。菌根真菌可通過(guò)兩種方式降低有毒物質(zhì)的活性: (1)直接和間接途徑參與植物生理代謝, 進(jìn)而介導(dǎo)植物抗逆性、分解有毒物質(zhì)和修復(fù)退化土壤與生境[6]; (2)還可通過(guò)將鋁固定在球蛋白結(jié)構(gòu)中進(jìn)行鋁分隔, 分泌某些有機(jī)酸來(lái)抵抗鋁毒, 進(jìn)而免受鋁等多種有毒元素引起的脅迫[7-8]。研究表明接種菌根真菌可提高寄主植物的營(yíng)養(yǎng)及吸水能力[9-10]。研究表明酸鋁條件下菌根真菌715等可增強(qiáng)林木的抗鋁性[11]。因此, 選擇適應(yīng)性強(qiáng)的菌根真菌, 培育菌根苗可大幅度提高雪嶺云杉造林成活率[12]。

雪嶺云杉是天山森林群落的單優(yōu)樹(shù)種, 在干旱區(qū)涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性、水土保持以及凈化大氣等方面起重要作用[13-14]。林下土壤呈酸性(灰褐色森林土, pH值為5.6左右)[15], 會(huì)存在幼苗存活困難等更新障礙問(wèn)題[16]。酸性土壤中活性鋁脅迫對(duì)菌根真菌生長(zhǎng)的抑制可能是導(dǎo)致雪嶺云杉幼苗存活困難的關(guān)鍵因素[17-19], 然而其作用機(jī)制尚不清楚。

本研究選取了從天山雪嶺云杉根部分離并通過(guò)一代測(cè)序技術(shù)鑒定得到的擬青霉(sp.,)、細(xì)長(zhǎng)孢霉(,)、木霉菌(spp.,)、瓶頭霉(,)和葡萄狀穗霉(,)的5種菌根真菌[20-22]為供試材料, 通過(guò)研究酸性條件下不同活性鋁濃度對(duì)5種菌根真菌生長(zhǎng)的影響, 期望闡述液體純培養(yǎng)條件下菌根真菌抗酸鋁性與其生物量、有機(jī)酸分泌、營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)分吸收之間的關(guān)系, 以期篩選出抗酸鋁型菌株, 為解決天山雪嶺云杉幼苗存活率低下等更新障礙問(wèn)題提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本文從天山雪嶺云杉根部分離篩選并通過(guò)一代測(cè)序技術(shù)鑒定得到的擬青霉()、細(xì)長(zhǎng)孢霉()、木霉菌()、瓶頭霉()和葡萄狀穗霉()5種共生菌根真菌菌株。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)測(cè)得天山雪嶺云杉活性鋁濃度為(0.05- 0.85 g·kg–1)、pH值為5.6。

取4 ℃保存1—2個(gè)月的上述菌株, 接種于PDA液體培養(yǎng)基上, 在25 ℃條件下暗培養(yǎng)14 d備用。用分析純Al2( SO4)3·18H2O提供活性鋁, 在pH值為5.5條件下設(shè)定3個(gè)Al3+濃度的PDA液體培養(yǎng)基[23]: 對(duì)照(CK, 0 mmol·L–1)、低鋁(Low Al, 0.2 mmol·L–1)、高鋁(High Al, 1.0 mmol·L–1)。各處理3次重復(fù)。取150 mL三角瓶分裝不同活性鋁濃度的液體培養(yǎng)基, 每瓶20 mL, 封口后于121 ℃高壓蒸汽滅菌30 min。冷卻后接種5種菌根真菌1個(gè)直徑為6 mm的供試瓊脂菌種, 25 ℃的黑暗條件下靜置培養(yǎng)14 d待測(cè)。

1.3 測(cè)試指標(biāo)與方法

培養(yǎng)結(jié)束后, 過(guò)濾收集菌絲和濾液。菌絲用于測(cè)定生物量和氮(N)、磷(P)、鉀(K)含量。菌絲生物量通過(guò)稱(chēng)重法獲得。烘干的菌絲體經(jīng)硫酸和雙氧水消化后, 采用凱氏定氮法測(cè)定氮含量, 鉬銻抗分光光度計(jì)法測(cè)定磷含量, 火焰光度法測(cè)定鉀含量。濾液用于測(cè)定H+分泌量與有機(jī)酸的種類(lèi)、含量。H+分泌量采用pH計(jì)法測(cè)定。濾液再經(jīng)定容, 過(guò)濾(0.22 μm微孔濾膜)后, 用外標(biāo)法于高效液相色譜儀上分析不同有機(jī)酸的含量[24-25]。檢測(cè)的有機(jī)酸包括草酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、丁二酸、甲酸和乙酸。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行基本計(jì)算, SPSS14.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 采用LSD(Least—Significant Difference)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較, 顯著水平<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株生物量的影響

活性鋁脅迫對(duì)受試菌株生物量的影響顯示(圖1), 0.2 mmol·L–1Al3+(低鋁)濃度培養(yǎng)液中, 僅的生物量比對(duì)照增加了238%, 顯著高于對(duì)照(<0.05);和菌絲生物量均減少, 但和差異未達(dá)到顯著水平,比對(duì)照(無(wú)鋁)減少了78.0%, 顯著低于對(duì)照(<0.05)。1.0 mmol·L–1Al3+(高鋁)濃度培養(yǎng)液中, 大部分菌株菌絲生物量開(kāi)始下降(除和); 其中和分別比對(duì)照降低了38.1%和72.5%(<0.05);和差異未達(dá)到顯著水平;比對(duì)照增加了138%。

2.2 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株氮磷鉀含量的影響

2.2.1 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株氮含量的影響

活性鋁對(duì)受試菌株含氮量的影響顯示(表1), 受酸性條件不同活性鋁濃度脅迫后,和的含氮量隨活性鋁濃度增加而增加。1.0 mmol·L–1Al3+濃度處理后, 含氮量分別比對(duì)照增加了23.3%和35.8%, 但并未引起和的含氮量呈現(xiàn)顯著性差異。和的含氮量隨活性鋁濃度上升而降低, 均在對(duì)照時(shí)達(dá)到峰值, 分別比對(duì)照減少了34.9%和46.5%, 顯著低于對(duì)照(<0.05)。隨培養(yǎng)液活性鋁濃度的變化趨勢(shì)是先上升后下降, 0.2 mmol·L–1Al3+濃度時(shí)的含氮量達(dá)到峰值, 比對(duì)照增加了109%, 顯著高于對(duì)照(<0.05), 1.0 mmol·L–1Al3+濃度處理后, 含氮量有所下降, 但活性鋁濃度并未引起其顯著變化。

注: 不同小寫(xiě)字母表示同一菌株在不同活性鋁濃度條件下差異顯著(P<0.05)。

Figure 1 Biomass of five fungi under different aluminum treat-ments

表1 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株氮含量的影響/(mg·g–1干重)

注: 不同小寫(xiě)字母表示相同菌株不同活性鋁濃度處理的平均值0.05水平差異顯著。

2.2.2 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株磷含量的影響

活性鋁對(duì)受試菌株含磷量的影響顯示(表2), 受不同活性鋁濃度脅迫后,和的含磷量隨培養(yǎng)液活性鋁濃度增加而增加, 1.0 mmol·L–1Al3+濃度處理后, 含磷量分別比對(duì)照增加了23.3%和30.9%, 顯著高于對(duì)照(<0.05)。和的含磷量隨活性鋁濃度變化是先上升后降低, 均在0.2 mmol·L–1Al3+濃度處理時(shí)達(dá)到峰值, 分別比對(duì)照增加了66.0%和17.7%, 顯著高于對(duì)照(<0.05), 1.0 mmol·L–1Al3+濃度處理后, 并未對(duì)其產(chǎn)生顯著性差異。隨培養(yǎng)液活性鋁濃度的變化趨勢(shì)是先降低后升高, 1.0 mmol·L–1Al3+濃度時(shí)達(dá)到最大值, 比對(duì)照增加了9.8%, 差異不顯著。

表2 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株磷含量的影響/(mg·g–1干重)

注: 不同小寫(xiě)字母表示相同菌株不同活性鋁濃度處理的平均值0.05水平差異顯著。

2.2.3 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株鉀含量的影響

活性鋁對(duì)受試菌株含鉀量的影響顯示(表3), 0.2 mmol·L–1Al3+濃度處理時(shí),、和與對(duì)照無(wú)顯著差異。和分別比對(duì)照增加了23.7%、5.4%和2.7%;和分別比對(duì)照減少了13.6%和10.1%。1.0 mmol·L–1Al3+濃度處理后, 僅的含鉀量隨培養(yǎng)液活性鋁濃度增加而增加, 比對(duì)照增加了25.9%, 顯著高于對(duì)照(<0.05);和的含鉀量均與活性鋁濃度無(wú)顯著性差異,和分別比對(duì)照減少了3.7%和8.9%,和分別比對(duì)照增加了0.4%和12.2%。

2.3 活性鋁對(duì)受試菌株有機(jī)酸分泌量的影響

2.3.1 H+分泌量

活性鋁脅迫對(duì)受試菌株H+分泌量的影響顯示(圖2),的H+分泌量與活性鋁濃度呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。對(duì)照達(dá)到最大值, 低鋁處理達(dá)到最低值, 高鋁處理時(shí), 比對(duì)照減少了58.3%, 顯著低于對(duì)照(<0.05);和H+分泌量與活性鋁濃度的關(guān)系則呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì), 均在低鋁時(shí)達(dá)到最高值, 分別比對(duì)照增加了1.5%(顯著高于對(duì)照< 0.05)、43.3%和220%(顯著高于對(duì)照<0.05), 活性鋁脅迫對(duì)和均產(chǎn)生了顯著性差異, 并未對(duì)產(chǎn)生顯著性差異;的H+分泌量隨活性鋁濃度增加而增加, 在高鋁濃度下比對(duì)照增加了207%, 但酸鋁脅迫并未對(duì)產(chǎn)生顯著性差異。

表3 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株鉀含量的影響/(mg·g–1干重)

注: 不同小寫(xiě)字母表示相同菌株不同活性鋁濃度處理的平均值0.05水平差異顯著。

注: 不同小寫(xiě)字母表示同一菌株在不同活性鋁濃度條件下差異顯著(P<0.05)

Figure 2 H+secretion of 5 fungi treated with different active Aluminum concentrations

2.3.2 有機(jī)酸分泌量

本試驗(yàn)在菌根真菌培養(yǎng)液中檢測(cè)出草酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、丁二酸、乙酸。不同活性鋁濃度梯度對(duì)5種菌根真菌有機(jī)酸分泌量的影響顯示(表4)。所有供試菌株均檢測(cè)出蘋(píng)果酸,和蘋(píng)果酸分泌量無(wú)論在對(duì)照、低鋁、高鋁均未出現(xiàn)明顯差異,和均在低鋁時(shí)達(dá)到峰值, 高鋁時(shí)分別比對(duì)照減少了27.1%和40.9%。僅分泌草酸, 并隨活性鋁濃度增加而減少, 對(duì)照的分泌量是高鋁時(shí)的1.12倍。供試菌株中檸檬酸分泌除外,和均被檢測(cè)出, 高鋁時(shí)分別比對(duì)照增加了48.8%、189%、29.9%和227%, 其中和均在高鋁時(shí)達(dá)到峰值,在對(duì)照處理時(shí)有少量檸檬酸分泌。和均分泌丁二酸,在對(duì)照處理時(shí)達(dá)到峰值, 而在低鋁時(shí)達(dá)到峰值,和未分泌。所有供試菌株均未檢測(cè)到甲酸。5種供試菌株中, 只有分泌大量乙酸, 并且在低鋁時(shí)達(dá)到峰值, 高鋁時(shí)開(kāi)始下降。

3 討論

3.1 活性鋁對(duì)受試菌株生物量的影響

在活性鋁脅迫條件下, 菌絲生物量是指示菌根真菌抗鋁能力的可靠指標(biāo)之一[26]。線郁等[27]研究表明, 土壤中低pH值(3.8—5.5)和高鋁濃度對(duì)菌根真菌的生長(zhǎng)存在不同程度的影響。辜夕容等[28]研究分析表明, 在鋁脅迫及pH值(4.5—5.5)條件下, 鋁對(duì)耐鋁型菌種715和04的生長(zhǎng)無(wú)抑制作用, 卻顯著抑制敏感型菌種S238N、S238A和270的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)中, 活性鋁脅迫對(duì)受試菌株生物量的影響顯示(圖1), 0.2 mmol·L–1Al3+濃度培養(yǎng)液中, 鋁脅迫對(duì)的生物量無(wú)抑制作用, 顯著增加其生物量, 甚至在1.0 mmol·L–1Al3+濃度培養(yǎng)液中,比對(duì)照增加了138%。這一結(jié)果與菌根真菌在活性鋁脅迫下能顯著增加菌液中菌絲生物量相似[29]。說(shuō)明在這五種菌根真菌中對(duì)鋁的抗性最強(qiáng)。然而不同菌株對(duì)鋁的抗性是存在較大差異的。李華等[30]研究發(fā)現(xiàn), Al3+可顯著降低13的生物量, 對(duì)13的抑制作用顯著大于715和04。低鋁濃度處理時(shí),和菌絲生物量均減少, 但和差異未達(dá)到顯著水平,顯著低于對(duì)照(<0.05); 高鋁濃度處理時(shí),和顯著低于對(duì)照(<0.05),和差異未達(dá)到顯著水平。說(shuō)明受鋁脅迫作用最顯著。

表4 不同活性鋁濃度梯度對(duì)5種菌根真菌的有機(jī)酸分泌量的影響/(mmol·g–1干重)

注: 不同小寫(xiě)字母表示相同菌株不同活性鋁濃度處理的平均值0.05水平差異顯著。

結(jié)合以上結(jié)論可得出:菌絲生物量受酸鋁影響不顯著, 在高鋁濃度處理下生物量仍高于對(duì)照, 表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗鋁性;和抗鋁性次之;抗鋁性較差;抗鋁性最差。說(shuō)明和具有一定的鋁吸收累積能力, 對(duì)鋁顯示出一定的耐受性。我國(guó)天山雪嶺云杉森林林下土壤pH值小于5.6(酸雨pH值), 屬于弱酸至強(qiáng)酸森林土壤, 活性鋁含量較高。因此, 在天山雪嶺云杉森林土壤中分離并篩選抗酸鋁型本土菌株對(duì)促進(jìn)云杉幼苗有重要意義。

3.2 活性鋁對(duì)受試菌株有機(jī)酸分泌量的影響

在土壤中, 菌根真菌在鋁脅迫下可釋放低分子量的有機(jī)酸, 可與鋁形成穩(wěn)定的螯合物, 阻止菌絲和根系細(xì)胞對(duì)鋁的吸收, 降低活性鋁活性, 進(jìn)而緩解鋁毒害[31]。不同菌根真菌在活性鋁脅迫下分泌的有機(jī)酸具有顯著性差異。Cumming等[32]研究發(fā)現(xiàn), 在活性鋁脅迫條件下, 菌根真菌不僅能分泌草酸, 還能分泌其它種類(lèi)的有機(jī)酸。

本試驗(yàn)5種受試菌株中, 僅的H+分泌量隨培養(yǎng)液活性鋁濃度的增加而增加, 其剩余4種受試菌株則與不同, 這一結(jié)果與周志峰[33]等發(fā)現(xiàn)有9個(gè)受試菌株的H+分泌量與培養(yǎng)液活性鋁濃度呈極顯著正相關(guān)不一致, 推測(cè)可能是由于不同地區(qū)導(dǎo)致菌根真菌的生理特性和對(duì)生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性不同。分泌出的有機(jī)酸數(shù)量最多, 高達(dá)4種, 且乙酸含量在低鋁時(shí)達(dá)到峰值, 同時(shí)分泌能有效抵抗鋁毒害的草酸, 說(shuō)明在活性鋁脅迫過(guò)程中, 活性鋁濃度已達(dá)到其生長(zhǎng)的耐受限度, 因此分泌多種有機(jī)酸來(lái)拮抗鋁毒。分泌3種有機(jī)酸, 無(wú)草酸分泌, 說(shuō)明草酸并不是其拮抗鋁毒的唯一途徑, 可能通過(guò)分泌其他有機(jī)酸來(lái)緩解鋁毒。這與研究發(fā)現(xiàn)對(duì)Al3+具有一定抗性的715, 其草酸分泌量低于試驗(yàn)中其他菌株, 卻分泌出了大量的丁二酸, 說(shuō)明分泌草酸可能不是所有菌根真菌耐鋁性強(qiáng)弱的唯一指標(biāo)結(jié)果[34]相似。、和均只分泌2種有機(jī)酸, 可能是由于活性鋁濃度并未達(dá)到其生長(zhǎng)耐受限度。因此, 有機(jī)酸分泌量增加有利于菌根真菌利用這些有機(jī)酸與重金屬結(jié)合以緩解菌根真菌或菌根植物的鋁毒害[35]。

3.3 活性鋁對(duì)受試菌株氮磷鉀含量的影響

研究表明, 高鋁條件下低磷有效性和土壤酸度是菌根真菌生長(zhǎng)的主要制約因素[36]。然而在高鋁條件下, 菌根真菌對(duì)于促進(jìn)植物及林木對(duì)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)分(N、P、K)的吸收和利用率存在顯著性差異[37-38]。

本試驗(yàn)中,和的N、P、K含量隨活性鋁濃度增加而增加, 顯著高于對(duì)照, 這說(shuō)明在活性鋁毒害下, N、P、K含量的增加可能是其拮抗鋁毒的重要途徑, 這一結(jié)果與菌根真菌能促進(jìn)氮含量的增加相似[39];和的N含量隨活性鋁濃度增加而降低, 均顯著低于對(duì)照, 說(shuō)明活性鋁濃度抑制其含氮量的吸收, 使其生長(zhǎng)受到限制,的P、K含量分別在低鋁和高鋁時(shí)達(dá)到峰值, 說(shuō)明在低鋁處理時(shí), 促進(jìn)了P、K含量的吸收從而抵抗鋁脅迫, 但高鋁處理時(shí)又抑制其吸收;和的N、P、K含量在低鋁時(shí)達(dá)到峰值, 高鋁時(shí)受到抑制, 這與張薇等[40]發(fā)現(xiàn)715、13和00在低鋁處理時(shí)刺激其生長(zhǎng)的研究, 反而高鋁處理時(shí)抑制其生長(zhǎng)相似。盡管不同菌株的養(yǎng)分含量對(duì)活性鋁的響應(yīng)有所不同, 仍能看出多數(shù)菌株表現(xiàn)為當(dāng)適當(dāng)活性鋁脅迫后N、P、K含量有所增加, 這一結(jié)果與接種菌根真菌可顯著提高菌液中N、P、K含量相似[41], 說(shuō)明這可能是這些菌株用來(lái)拮抗鋁毒的重要途徑之一。

研究表明, 低磷脅迫下菌根真菌共生體系特殊的磷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)對(duì)于改善植物磷營(yíng)養(yǎng)狀況可能具有重要意義[42]。菌根真菌增加P、K的吸收有利于降低Al3+的活性及促進(jìn)生物代謝, 從而緩解鋁毒[43]。因此, 在鋁脅迫條件下, 菌絲體內(nèi)的磷、鉀濃度增加對(duì)于菌根真菌有積極意義。

4 結(jié)論

綜上所述, 酸性環(huán)境單菌種液體培養(yǎng)條件下, 受試各菌株(擬青霉除外)均不同程度受活性鋁濃度抑制作用, 有機(jī)酸分泌量存在顯著性差異, 菌絲N、P、K含量也呈現(xiàn)顯著性差異。5種受試菌株中,、和受酸鋁影響不顯著, 屬抗酸鋁型菌株, 而和屬酸鋁敏感型菌株。因此, 篩選出抗酸鋁菌根真菌應(yīng)用于天山雪嶺云杉森林中, 為天山雪嶺云杉幼苗更新提供理論依據(jù)。

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Response of mycorrhizal fungi to acid aluminum stress

WANG Yanyang1, CHANG Shunli1,*, WANG Shihui1, Gulihanati Bolatibike1, ZHANG Yutao2

1.Key Laboratory of Oasis Ecology, College of Resource and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi 830046, China 2.Institute of Forest Ecology, Xinjiang Academy of Forestry, Urumqi 830063,China

Increased concentration of active aluminum in an acidic environment may inhibit the growth of mycorrhizal fungi. In order to further explore the response mechanism of mycorrhizal fungi to active aluminum under acidic conditions in Tianshan forest area, this paper used five mycorrhizal fungi ofsp.,,,spp.,,,and,. The test material was set up in a single pure culture of PDA liquid mediumat a pH of 5.5 to set three Al3+concentration gradient controls (CK), low Aluminum (0.2 mmol·L-1), and high Aluminum (1.0 mmol·L-1). The effects of changes in active aluminum concentration on the biomass, organic acid secretion, and N, P, and K contents of mycorrhizal fungi were studied. The results showed that: (1) Except for, other strains were inhibited by active aluminum concentration to varying degrees;biomass was positively correlated with active aluminum concentration, and low content of aluminum was increased by 238% compared with control (<0.05); the biomass of,,anddecreased, among which,anddecreased by 38.1% and 72.5%, respectively. (<0.05). (2) There were significant differences in the secretion of organic acids by five mycorrhizal fungi. Except for, the H+secretion of,,andwas lower than CK at a high content of aluminum, and there was a significant difference in(<0.05). Onlydetected oxalic acid, and the amount of oxalic acid secretion was 1.12 times higher than CK. (3) The contents of N, P and K in five mycorrhizal fungi were significantly different from the concentration of active aluminum. The contents of P and K inandwere positively correlated with the concentration of active aluminum (<0.05). The N content of,was significantly negatively correlated with the active aluminum concentration (<0.05). The P and K contents ofreached the peak at low and high content of aluminum, respectively. The N, P and K contents ofandpeaked at low content of aluminum. It was suppressed in high content of aluminum. (4),andwere not significantly affected by acid aluminum and belonged to the acid-aluminum resistance strain.andwere acid-aluminum sensitive strains.

mycorrhizal fungi; active aluminum; acidity; organic acid content; Tianshan forest area

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.03.005

Q945.79

A

1008-8873(2020)03-031-07

2019-01-05;

2019-06-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1503187); ”十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃課題(2015BAD07B03-03)

王艷陽(yáng)(1992—), 女, 河南駐馬店人, 碩士研究生, 主要研究方向?yàn)樯稚鷳B(tài)學(xué), E-mail: 1491021271@qq.com

常順利, 男, 博士, 副教授, 主要研究方向?yàn)樯稚鷳B(tài)學(xué), E-mail: ecocsl@163.com

王艷陽(yáng), 常順利, 王詩(shī)慧, 等. 菌根真菌對(duì)酸鋁脅迫的響應(yīng)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(3): 31–37.

WANG Yanyang, CHANG Shunli, WANG Shihui, et al. Response of mycorrhizal fungi to acid aluminum stress[J]. Ecological Science, 2020, 39(3): 31–37.