摘要 ［目的］研究內(nèi)生真菌對寬葉雀稗根系生長及生物量的影響。［方法］測定受內(nèi)生真菌侵染和未受侵染的寬葉雀稗根系總根長、總表面積、總體積、平均直徑和地下部分、地上部分以及全株的鮮重、干重，分析內(nèi)生真菌侵染對宿主寬葉雀稗根系形態(tài)及生物量的影響。［結(jié)果］與未受內(nèi)生真菌侵染的植株相比，受侵染的植株對于寬葉雀稗根系的生長具有不同程度的促進作用。在不同內(nèi)生真菌處理中，嗜松籃狀菌（Talaromyces pinophilus）和安拉阿巴德籃狀菌（Talaromyces allahabadensis）侵染后對寬葉雀稗根系形態(tài)的影響更為顯著。各處理間寬葉雀稗地上部分、地下部分和全株的生物量具有不同程度的變化。嗜松籃狀菌和安拉阿巴德籃狀菌侵染后對提高寬葉雀稗生物量作用也更為明顯。［結(jié)論］該研究可為更好地發(fā)揮寬葉雀稗的水土保持作用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 寬葉雀稗；內(nèi)生真菌；根系生長；生物量

中圖分類號 S 184? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0068-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.015

Effects of Endophytic Fungi on Root Growth and Biomass of Paspalum wettsteinii

DENG Hui-hua

（Fujian Soil and Water Conservation Experimental Station， Fuzhou， Fujian 350003）

Abstract ［Objective］ To study the influence of endophytic fungi on root growth and biomass of Paspalum wettsteinii. ［Method］ The root morphology and biomass of Paspalum wettsteinii were analyzed by measuring total root length， total surface area ， total volume and average diameter， fresh weight and dry weight of underground part， aboveground part and the total plant of endophyte-infected and endophyte-free Paspalum wettsteinii. ［Result］ Root growths of the endophyte-infected Paspalum wettsteinii were promoted， compared with the endophyte-free ones. The endophytic fungi of Talaromyces pinophilus and Talaromyces allahabadensis had more significant effect on the root morphology. Infected with the three diffrrent endophytic fungi， the biomass of aboveground part， underground part and the total plant of Paspalum wettsteinii changed in different degrees. The endophytic fungi of Talaromyces pinophilus and Talaromyces allahabadensis also had more significant effect on improving the biomass. ［Conclusion］ This research provides technical support for playing the role of Paspalum wettsteinii in soil and water conservation better.

Key words Talaromyces pinophilus;Endophytic fungi;Root growth;Biomass

作者簡介 鄧慧華（1982—），女，福建龍巖人，高級工程師，從事水土保持、森林培育、生態(tài)學研究。

收稿日期 2022-11-10

禾草內(nèi)生真菌是指其部分或全部生命周期完成于禾草體內(nèi)，而宿主植物外部卻不顯現(xiàn)任何病害癥狀的一大類真菌［1］。研究表明，全世界共有80余屬300多種禾草含有內(nèi)生真菌［2］。內(nèi)生真菌和禾草之間形成互利共生的關(guān)系，一方面，內(nèi)生真菌可從宿主禾草中獲得自身生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)（如礦物質(zhì)、光合產(chǎn)物等）和傳播介質(zhì)；另一方面，內(nèi)生真菌通過改變宿主形態(tài)、生理和生化特性等促進宿主禾草的生長［3］，并增強禾草對生物和非生物脅迫的抗性［4］。前人研究發(fā)現(xiàn)，感染內(nèi)生真菌的植物一般比未感染內(nèi)生真菌的植物更具生長優(yōu)勢。1993年Clay等［5］研究發(fā)現(xiàn)，感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株存活率比未感染的植株高50% 。Rice等［6］研究發(fā)現(xiàn)，感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株在每株圓錐花序數(shù)量上比未感染的植株高20％；在單株種子數(shù)上比未感染的植株高60％。內(nèi)生真菌還能有助于馬尾松產(chǎn)油脂［7-8］，提高松脂產(chǎn)量［9］，促進植物養(yǎng)分積累，提高養(yǎng)分利用能力［10］等。

寬葉雀稗（Paspalum wettsteinii）是多年生禾本科植物，生長速度快，分蘗能力強，產(chǎn)草量高，再生性能好，常被用作牧草及綠肥草種。其抗逆性強、適應(yīng)性廣、對土壤的要求不高，耐酸耐貧瘠，在干旱瘠薄的紅、黃壤坡地亦能生長，被廣泛運用于水土保持領(lǐng)域，具有較好的生態(tài)和經(jīng)濟效益［11］。目前針對寬葉雀稗的研究集中在水土流失治理的應(yīng)用上，如水土流失區(qū)的生態(tài)修復(fù)［12］、水土保持效應(yīng)研究［13］、崩崗治理［14］等。另外在寬葉雀稗抗旱性、生理生態(tài)研究方面也有相關(guān)報道［15-17］，但關(guān)于內(nèi)生真菌和寬葉雀稗共生體的研究甚少。

植物措施是水土流失治理的重要手段。而根系是植被的重要組成部分，是植物吸收土壤中水分和養(yǎng)分的重要器官，也是植物地上部分賴以生存的基礎(chǔ)。植物根系與土壤直接接觸，通過對土壤的穿插、纏繞、固結(jié)以及根系分泌物與土壤的相互作用，提高土壤的抗剪強度［14］，從而增加土壤的抗分離能力，在穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤蓄水能力，防治土壤流失與侵蝕等方面發(fā)揮著重要的作用［18］。發(fā)達的植物根系也有助于植物生長，提高植物持水量，以增強植物抗旱能力，適應(yīng)水土流失區(qū)惡劣的生境。

前期筆者曾對寬葉雀稗內(nèi)生真菌進行分離和鑒定［19］，并研究內(nèi)生真菌對寬葉雀稗根際土壤通氣持水性能的影響［20］。該研究進一步開展內(nèi)生真菌對寬葉雀稗根系生長及生物量的影響研究，以更好地發(fā)揮寬葉雀稗的水土保持作用，為生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

供試寬葉雀稗樣品采自福建長汀、廈門和福州的天然草地、人工草皮和綠化帶。采樣時挑選生長形狀良好、無病蟲害的健康植株幼苗。

采用苯胺藍染色法進行內(nèi)生真菌檢測，將帶有內(nèi)生真菌的樣品歸類并進行18SrDNA檢測，在樣品莖葉部位檢測到棘殼孢屬（Neopyrenochaeta sp.）、籃狀菌屬Talaromyces sp.［（嗜松籃狀菌Talaromyces pinophilus、安拉阿巴德籃狀菌Talaromyces allahabadensis）］和小皮傘屬（Marasmius sp.）內(nèi)生真菌。

將未受侵染以及分別受上述內(nèi)生真菌侵染的根系完整、生長相近的寬葉雀稗移栽至福建省水土保持試驗站田間試驗地。以未受內(nèi)生真菌侵染的寬葉雀稗為對照（CK），其余4個處理分別為：EI1，新棘殼孢屬處理；EI2，嗜松籃狀菌處理；EI3，安拉阿巴德籃狀菌處理；EI4，小皮傘屬處理。每處理組5株幼苗，重復(fù)3次。

移栽8個月后，對寬葉雀稗根系形態(tài)和生物量進行測定。將根系與地上部分分離，采用Epson 數(shù)字化掃描儀（Expression 10000XL）對根系進行掃描，采用WinRHIZO（Pro 2009c）根系圖像軟件進行根系形態(tài)特征分析。根系指標包括根系總根長、總根表面積、總根體積和平均直徑。

對寬葉雀稗地下部分、地上部分以及全株進行稱重，測定其鮮重。在 80 ℃ 的烘箱中烘干至恒質(zhì)量稱量。計算寬葉雀稗含水量：（鮮重-干重）/鮮重×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 寬葉雀稗內(nèi)生真菌對根系形態(tài)的影響

對寬葉雀稗根系進行掃描，結(jié)果如圖1～4，不同處理的寬葉雀稗根系形態(tài)特征呈現(xiàn)差異性。

圖1表明，EI2、EI3和EI4處理的寬葉雀稗總根長較對照有顯著增長，其中EI3作用最明顯。EI1處理的寬葉雀稗根系總根長與對照間無顯著差異。

圖2表明，EI3處理的寬葉雀稗根系的平均直徑最大，達到0.83 cm，顯著高于其他處理和對照。而EI1處理的寬葉雀稗平均直徑增長不明顯，EI2和EI4處理寬葉雀稗平均直徑比對照略有下降，但差異不顯著。

圖3表明，EI2和EI3處理的寬葉雀稗總根表面積顯著高于其他處理和對照。EI2處理的野外試驗樣地生長環(huán)境的寬葉雀稗總根表面積最大。EI1和EI4處理的寬葉雀稗總根表面積較對照無顯著差異。

就根系總根體積而言，各內(nèi)生真菌處理對寬葉雀稗根系總根體積的影響不明顯（圖4）。

2.2 內(nèi)生真菌對寬葉雀稗生物量的影響

由圖5和圖6可知，寬葉雀稗地下部分、地上部分、全株總生物量在不同處理間存在差異。其中EI2和EI3的作用較為明顯。EI2處理下，寬葉雀稗的地下、地上部分和總鮮重較對照分別提高了39.29%、13.04%和27.45%；地下、地上部分和總干重較對照分別提高了27.14%、23.29%和25.02%。EI3處理下，寬葉雀稗的地下、地上部分和總鮮重較對照分別提高了32.14%、39.13%和35.29%；地下、地上部分和總干重較對照分別提高了17.84%、39.12%和29.54%。EI2處理對地下部分的促進作用更明顯，而EI3對地上部分的促進作用更明顯。

根據(jù)寬葉雀稗不同部位鮮重和干重數(shù)據(jù)可得出，不同處理寬葉雀稗地上部分的含水率在68.85%～71.44%，根系部分的含水率在80.30%～82.86%，植株含水率在75.21%～77.57%。盡管不同內(nèi)生真菌處理對寬葉雀稗器官鮮重和干重方面存在不同程度的影響，總體而言寬葉雀稗根系部分含水率高于地上部分。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，與未受內(nèi)生真菌侵染的植株相比，受侵染的植株對于寬葉雀稗根系的生長具有不同程度的促進作用。在不同內(nèi)生真菌處理中，嗜松籃狀菌和安拉阿巴德籃狀菌侵染后對于寬葉雀稗根系形態(tài)的影響更為顯著。各處理間寬葉雀稗地下、地上和全株生物量具有不同程度的變化。嗜松籃狀菌和安拉阿巴德籃狀菌侵染后對于寬葉雀稗生物量的促進作用同樣更為明顯。相較于地上部分，各內(nèi)生真菌處理對寬葉雀稗地下部分的影響更大，且寬葉雀稗根系部分含水率高于地上部分。

內(nèi)生真菌促進植物生長的生理生化機制主要包括2個方面。一方面，內(nèi)生真菌影響感染植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝，能夠提高植物的資源利用率；另一方面，內(nèi)生真菌可以產(chǎn)生生長素等激素類物質(zhì)，促進植物的生長［21］。內(nèi)生真菌可影響寄主植物地上部分和根系的酶表達，從而影響植物的氮代謝水平［22-23］。一些內(nèi)生真菌與植株共生后能分泌多種胞外酶，為提高宿主植物對養(yǎng)分的潛在利用能力創(chuàng)造條件，促進植物的生長［24］。內(nèi)生真菌有可能改變了植物體內(nèi)碳水化合物源庫關(guān)系，從而減少或阻止植物對光合作用的反饋抑制，促進光合作用［25-26］。White等［27］認為，內(nèi)生真菌產(chǎn)生的生長素和有相似功能的生物堿分泌到植物分生組織，影響光合產(chǎn)物在植物地上部和根系的分配，或者內(nèi)生真菌通過改變植物內(nèi)源激素水平，促進植物生長。內(nèi)生真菌促進根系生長可能是因為內(nèi)生真菌能夠產(chǎn)生促進植物生長的激素［28］，在不同程度產(chǎn)生植物生長調(diào)節(jié)劑，有助于促進根系生長，擴大根系吸收面積，增加根量和根系活力，促進植物的生長發(fā)育。

該研究發(fā)現(xiàn)，嗜松籃狀菌和安拉阿巴德籃狀菌侵染后對于促進寬葉雀稗根系生長和提高生物量較其他菌作用均更為明顯?？蓪ζ溥M行開發(fā)利用，運用于水土保持實踐中。內(nèi)生真菌對寬葉雀稗根系生長和生物量的影響可能與養(yǎng)分及其分配有關(guān)，其作用機制及多種內(nèi)生真菌的復(fù)合作用有待進一步研究。

參考文獻

［1］ SCHARDL C L，LEUCHTMANN A，SPIERING M J.Symbioses of grasses with seedborne fungal endophytes［J］.Annu Rev of Plant Biol，2004，55：315-340.

［2］ CLAY K.Fungal endophytes of grasses：A defensive mutualism between plants and fungi［J］.Ecology，1988，69（1）：10-16.

［3］ CAMPBELL M A，TAPPER B A，SIMPSON W R，et al.Epichlo hybrida，sp.nov.，an emerging model system for investigating fungal allopolyploidy［J］.Mycologia，2017，109：715-729.

［4］ 李川，任安芝，高玉葆．內(nèi)生真菌感染對宿主植物高羊茅鋅耐受性的影響［J］．生態(tài)學報，2010，30（7）：1684-1690.

［5］ CLAY K.The ecology and evolution of endophytes［J］.Agric Ecosyst Environ，1993，44（1/2/3/4）：39-64.

［6］ RICE J S，PINKERTON B W，STINGER W C，et al.Seed production in tall feseue as affected by fungal endophyets［J］.Crop Sci，1990，30：1303-1305.

［7］ 鄧慧華，洪滔，吳承禎，等.馬尾松（Pinus massoniana）內(nèi)生真菌的產(chǎn)油脂效果［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學報，2014，20（3）：377-381.

［8］ 鄧慧華，洪偉，吳承禎，等.馬尾松內(nèi)生真菌產(chǎn)油脂菌株的分離、篩選和鑒定［J］.植物資源與環(huán)境學報，2014，23（2）：27-33.

［9］ DENG H H，HONG T，WU C Z，et al.Application of endophytic fungi isolated from Pinus massoniana Lamb. in resin tapping［J］.Bangladesh J Bot，2015，44（5）：753-758.

［10］ 歐陽玉瑩，洪滔，洪陳潔，等.不同內(nèi)生真菌對缺磷條件下千年桐幼苗生長及Ｃ、Ｎ、Ｐ和Ｋ含量的影響［J］.植物資源與環(huán)境學報，2017，26（4）：32-44.

［11］ 趙鑫，王文娟，王普昶，等.不同鈣濃度對寬葉雀稗幼苗的生長和抗性生理的影響［J］.植物生態(tài)學報，2019，43（10）：909-920.

［12］ 練冬梅，姚運法，張樹河，等.長汀稀土礦區(qū)喬灌草綠化模式生態(tài)修復(fù)效果研究［J］.亞熱帶水土保持，2016，28（2）：1-4.

［13］ 左長清，馬良.幾個草種的水土保持效應(yīng)研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學學報，2004，26（4）：619-623.

［14］ 蔣芳市，何愷文，李慧，等.2種草本植物根系對崩崗洪積扇土壤分離的影響［J］.水土保持學報，2018，32（6）：112-117.

［15］ 王文娟，趙麗麗，王普昶，等.氮素水平對寬葉雀稗生理生態(tài)的影響［J］.草業(yè)科學，2019，36（3）：744-753.

［16］ 文竹梅，馮玉超，劉青青，等.3種草本植物種子萌發(fā)及幼苗生長生理對干旱脅迫的響應(yīng)［J］.福建農(nóng)林大學學報（自然科學版），2022，51（4）：562-569.

［17］ 趙雅曼，陳順鈺，張韻，等.酸、Cd脅迫對寬葉雀稗種子萌發(fā)、幼苗生長及亞細胞結(jié)構(gòu)的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2019，38（1）：60-69.

［18］ 何愷文，黃炎和，蔣芳市，等.2種草本植物根系對長汀縣崩崗洪積扇土壤水分狀況的影響［J］.中國水土保持科學，2017，15（4）：25-34.

［19］ 鄧慧華，史文妍，陳銳瓊，等.水土保持草種寬葉雀稗內(nèi)生真菌的分離和鑒定［J］.亞熱帶水土保持，2020，32（4）：19-21，29.

［20］ 鄧慧華.內(nèi)生真菌對寬葉雀稗根際土壤通氣持水性能的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2022，50（1）：76-78.

［21］ 陳世蘋，高玉葆.內(nèi)生真菌與禾本科植物之間的關(guān)系及其生態(tài)學意義［J］.生態(tài)學雜志，2000，19（5）：52-57.

［22］ 楊波，陳晏，李霞，等.植物內(nèi)生菌促進宿主氮吸收與代謝研究進展［J］.生態(tài)學報，2013，33（9）：2656-2664.

［23］ 陳薇，劉慧，姜楠，等.不同 CO2 濃度和氮素處理下內(nèi)生真菌感染對高羊茅的生理生態(tài)影響［J］.南開大學學報（自然科學版），2015，48（4）：43-52.

［24］ UPSON R，READ D J，NEWSHAM K K.Nitrogen form influences the response of Deschampsia antarctica to dark septate root endophytes［J］.Mycorrhiza，2009，20（1）：1-11.

［25］ SMITH K T，BACON C W，LUTTRELL E S.Reciprocal translocation of carbohydrates between host and fungus in bahia grass infected with Myriogenospora atramentosea［J］.Phytopathology，1985，75：407-411.

［26］ THROWER L B，LEWIS D H.Uptake of sugars by Epichloe typhina（Pers.ex Fr.） in culture and from its host，Agrostis stolonifera L.［J］.New Phytol，1973，72：501-508.

［27］ WHITE J F，BELANGER F，MEYER W，et al.Clavicipitalean fungal epibionts and endophytes-Development of symbiotic interactions with plants［J］.Symbiosis，2002，33（3）：201-213.

［28］ 張集慧，王春蘭，郭順星，等.蘭科藥用植物的5種內(nèi)生真菌產(chǎn)生的植物激素［J］.中國醫(yī)學科學院學報，1999，21（6）：460-465.