am真菌對(duì)漂浮育苗煙苗生長的影響

am真菌對(duì)漂浮育苗煙苗生長的影響

團(tuán)枝細(xì)菌（pm菌）可以與大多數(shù)植物保持共生關(guān)系，并形成成簇的枝菌根。研究表明,接種AM真菌能夠促進(jìn)植株的生長,改善植株?duì)I養(yǎng)狀況(尤其是磷素營養(yǎng)),增強(qiáng)植物抗逆性和抗病性,提高移栽成活率等。因此,菌根生物技術(shù)在可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景?？緹熎∮缡菍⒎N子直播于基質(zhì)中,再把裝滿基質(zhì)的育苗浮盤漂浮于營養(yǎng)液上的一種集約化的無土栽培育苗技術(shù)。該技術(shù)培育出的煙苗整齊度好,大田煙株生長一致;而且育苗工序簡單,操作方便,有利于集中管理和實(shí)現(xiàn)育苗技術(shù)規(guī)范化。我國煙草行業(yè)從20世紀(jì)90年代中期引進(jìn),到2004年已推廣50.93萬公頃,占育苗總量的80%以上?？緹熎∮绯Ｓ脿I養(yǎng)液的濃度分別為N150mg/L、P30mg/L、K125mg/L。但此濃度下經(jīng)常導(dǎo)致基質(zhì)表面發(fā)生鹽析現(xiàn)象,有時(shí)會(huì)危害煙苗生長或發(fā)生苗期病害。將菌根生物技術(shù)應(yīng)用于烤煙漂浮育苗,在低濃度營養(yǎng)液條件下獲得健壯的菌根化煙苗,可能是解決這一問題的有效方法,但目前鮮有相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)設(shè)置低濃度的營養(yǎng)液,在不同時(shí)期接種AM真菌,研究它們對(duì)煙苗的侵染和生長的影響,測(cè)定菌根化煙苗的營養(yǎng)狀況及與生長發(fā)育、抗性密切相關(guān)的生理指標(biāo),旨在解決漂浮育苗中營養(yǎng)液濃度過高而產(chǎn)生的問題;探討利用漂浮育苗技術(shù)生產(chǎn)菌根化煙苗的可行性,提高AM真菌煙苗質(zhì)量的理論基礎(chǔ)。1材料和方法1.1菌株和培養(yǎng)基供試的3株AM菌根真菌為:根內(nèi)球囊霉2株(GlomusintraradicesSmith&Schenck,BEGNumber141、193,簡稱BEG-141和BEG-193);幼套球囊霉1株(GlomuseetunicatumBecker&Gerdemann,BEGNumber168,簡稱BEG-168)均由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李曉林教授提供。AM真菌接種物是經(jīng)盆栽擴(kuò)繁后,含培養(yǎng)基質(zhì)、孢子、菌絲和侵染根段的混合物?？緹熎贩NK326(NicotianatabacumL.),由貴州省遵義煙草分公司提供?？緹熎∮鐚Ｓ没|(zhì):草炭∶珍珠巖∶蛭石=3∶1∶1,總空隙度85%,電導(dǎo)率700μs/cm,pH6.2;其有機(jī)質(zhì)含量28.4%,有效氮594.7mg/kg,速效磷25.6mg/kg,速效鉀571.3mg/kg。1.2苗苗期和接種量營養(yǎng)液濃度的測(cè)定試驗(yàn)在人工控制溫度、光照和濕度的培養(yǎng)室中進(jìn)行。采用烤煙漂浮育苗專用浮盤進(jìn)行育苗,在播種期、小十字期(出苗后20d)、生根期(出苗后35d)分別接種BEG-141,BEG-193,BEG-168,以不接種為對(duì)照,共12個(gè)處理。每個(gè)處理種煙苗96株,重復(fù)4次;試驗(yàn)供做4次。試驗(yàn)時(shí),將基質(zhì)滅菌(121℃,1h),裝入浮盤孔隙內(nèi),每穴6g;再將0.5g接種物埋入3～5mm深的基質(zhì)中,形成在播種期接種的處理;小十字期和生根期接種的處理則在相應(yīng)生育期按上述方法埋入接種物;對(duì)照為埋入等量的滅菌接種物。每穴播種3?？緹煼N子,出苗后留1株。營養(yǎng)液為部分稀釋的Hoagland營養(yǎng)液,其中N、P、K濃度分別為52.5、3.2、58.5mg/L,約為生產(chǎn)中使用營養(yǎng)液濃度的1/3、1/10、1/2,其他大量元素為正常濃度的1/4,微量元素的濃度不變。培養(yǎng)期間的光照強(qiáng)度14000～15000lx,每日光照13h,晝夜溫度20～31℃,濕度60%～80%。1.3植株微核試驗(yàn)出苗后每隔5d,每處理取3株煙苗,連續(xù)觀察根系的菌根侵染狀況。成苗期(出苗后55d),每處理取8株煙苗測(cè)定根系的菌根侵染率。方法是將根系剪成1.5cm根段,經(jīng)0.01%酸性品紅乳酸甘油染色液染色后,在普通光學(xué)顯微鏡下對(duì)叢枝、泡囊、菌絲計(jì)數(shù),侵染率的測(cè)定采用根段頻率標(biāo)準(zhǔn)法;每處理另取10株煙苗,測(cè)定地上、地下部干重,并用常規(guī)方法分析植株氮、磷、鉀含量;另外各取10株,分別測(cè)定葉片葉綠素含量(80%丙酮提取,比色法)和超氧化物歧化酶(NBT比色法),以及根系硝酸還原酶(磺胺比色法)和幾丁質(zhì)酶活性(N-乙酰氨基葡萄糖比色法)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2000和SPSS11.5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1成苗期各處理的原理接種AM菌根真菌后,3個(gè)菌株在各接種期均能侵染煙苗根系。連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn),播種期接種的處理,在種子萌發(fā)后20d,小十字期和生根期接種的處理在接種后10d,均能在主根和側(cè)根上清晰地觀察到菌絲的侵入點(diǎn)和叢枝形成,之后的30d可觀察到泡囊。成苗期各處理的侵染狀況見表1。接種時(shí)期極顯著影響AM真菌侵染率。接種時(shí)期越早,AM真菌的侵染率越高。在播種期、小十字期、生根期,3個(gè)菌株侵染率的平均依次為46.7%、29.5%和16.7%。接種時(shí)期也顯著影響叢枝著生率。在播種期、小十字期和生根期接種,3個(gè)菌株叢枝著生率的平均值依次為21.4%、24.1%、10.9%。表1還看出,接種期越早,菌株間侵染率和叢枝著生率的差異越大。在播種期和小十字期接種,侵染率為BEG-141>BEG-168≥BEG-193;叢枝著生率為BEG-141≥BEG-193≥BEG-168;生根期接種,各菌株間侵染率和叢枝著生率差異均不顯著。2.2接種beg-133對(duì)煙苗的促生作用接種時(shí)期顯著影響菌根化煙苗的生長。接種期越早,菌根相對(duì)依賴度越大,與對(duì)照差異越明顯(表2)。播種期接種BEG-141和BEG-168,煙苗根系、地上部和總干重均顯著高于對(duì)照,接種BEG-193的煙苗地上部和總干重也有增加趨勢(shì)。小十字期接種BEG-141,煙苗根系、地上部和總干重均顯著高于對(duì)照,接種BEG-168,煙苗的地上部和總干重有增加的趨勢(shì),但接種BEG-193的處理與對(duì)照差異不顯著。生根期接種,3個(gè)菌株與對(duì)照的差異均不顯著。可見,播種期接種AM真菌對(duì)煙苗的促生效應(yīng)最明顯,小十字期次之,生根期基本無效。不同菌株促進(jìn)煙苗的生長的效應(yīng)也不同(表2)。播種期和小十字期接種BEG-141,煙苗地上部和總干重略高于接種BEG-168的處理,而顯著高于接種BEG-193的處理。相關(guān)分析表明,煙苗生物量與菌根侵染率呈顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.671*,n=12),即侵染率越高,促進(jìn)生長的效應(yīng)越強(qiáng)。在3個(gè)菌株中,BEG-141的菌根效應(yīng)最強(qiáng),BEG-168次之,BEG-193菌根效應(yīng)不明顯。2.3復(fù)配對(duì)煙苗養(yǎng)分吸收量的影響由于播種期接種的菌根侵染率高和促生效果好,所以本試驗(yàn)只對(duì)播種期接種的處理作進(jìn)一步有關(guān)營養(yǎng)和生理指標(biāo)的測(cè)定。結(jié)果表明,接種AM真菌能提高煙苗磷含量和養(yǎng)分吸收量,但對(duì)煙苗植株氮、鉀含量無顯著影響。表3看出,接種BEG-141和BEG-168,煙苗含磷量分別比對(duì)照提高了30.4%和43.5%;而接種BEG-193與對(duì)照無顯著差異。接種BEG-141顯著增加煙苗氮、磷、鉀吸收量,接種BEG-168顯著增加煙苗磷、鉀吸收量;接種BEG-193與對(duì)照無顯著差異。說明AM真菌對(duì)煙苗營養(yǎng)狀況的影響因菌株而異,BEG-141和BEG-168的菌根效應(yīng)較強(qiáng),BEG-193基本無效。2.4煙氣苗的硝化酶活性由表4可知,接種BEG-141和BEG-168,煙苗的葉綠素含量顯著增加,分別比對(duì)照提高了31.9%、25.5%;煙苗根系硝酸還原酶活性分別比對(duì)照增加94.3%、135%;煙苗根系的幾丁質(zhì)酶活性顯著增加,分別是對(duì)照的2.9和2.4倍;接種BEG-141顯著提高了煙苗葉片SOD活性,比對(duì)照增加46.6%;而接種BEG-193對(duì)上述各項(xiàng)指標(biāo)均無顯著影響。3營養(yǎng)液對(duì)菌根化煙苗的活性影響菌根效應(yīng)能否發(fā)揮取決于AM真菌與宿主之間的親和力;侵染率表明真菌的感染情況和在根系組織中生物量的多寡,是AM真菌功能發(fā)揮的基礎(chǔ)。本試驗(yàn)中,供試菌株在3個(gè)時(shí)期接種均能侵染煙苗根系,并且在接種后10～20d就可以觀察到真菌在根系內(nèi)形成的結(jié)構(gòu),說明煙草與AM真菌有較高的親和力,生產(chǎn)中可以采取漂浮育苗方式培育菌根化煙苗。本試驗(yàn)還看出,接種時(shí)期顯著影響侵染率,接種期越早,侵染率越高。相關(guān)分析表明,煙苗生物量與菌根侵染率呈顯著正相關(guān),說明AM真菌的侵染是產(chǎn)生菌根效應(yīng)的生物學(xué)基礎(chǔ)。因此,播種期接種BEG-141或BEG-168,煙苗地上、地下部干重和總生物量均顯著高于不接種者,故在播種期接種適宜菌株(如BEG141),可充分發(fā)揮真菌的促生作用,是生產(chǎn)菌根化煙苗的理想選擇。AM真菌的促生作用在很大程度上歸功于促進(jìn)植物吸收養(yǎng)分。眾多的研究表明,菌根真菌能改善植物的磷營養(yǎng)狀況,促進(jìn)宿主植物生長,本試驗(yàn)結(jié)果與前人的研究類似。試驗(yàn)中營養(yǎng)液濃度較低,磷濃度僅為生產(chǎn)中使用營養(yǎng)液濃度的1/10,但播種期接種BEG-141和BEG-168顯著提高了煙苗含磷量和單株吸磷量,同時(shí)也提高了煙苗生物量。Smith、Jakobsen和Koide、Kadir研究證實(shí),菌根化植物體內(nèi)的大部分磷是由菌根真菌吸收的,菌根外延菌絲不但增加吸收面積,而且還能分泌磷酸酶活化有機(jī)物中的磷酸鹽而增加養(yǎng)分供應(yīng)。本試驗(yàn)所用基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)28.4%,推測(cè)AM真菌可以活化、利用這部分有機(jī)磷,改善菌根化煙苗在供應(yīng)低磷營養(yǎng)液時(shí)的磷營養(yǎng)狀況。煙苗移栽至大田能否成活,大田煙株能否正常生長都與煙苗健壯程度有關(guān)。除生長量和營養(yǎng)元素含量外,葉綠素含量、硝酸還原酶活性、SOD活性、幾丁質(zhì)酶活性等是衡量煙苗健壯程度的常用生理指標(biāo)。因?yàn)樵诠夂献饔弥?葉綠素直接參與光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換,其含量高低與光合強(qiáng)度有關(guān);煙草是喜好硝態(tài)氮的作物,硝酸還原酶是氮代謝過程中最重要的限速酶,其活性大小反映了煙草還原和利用硝態(tài)氮的能力。煙苗移栽到大田的過程中,環(huán)境條件改變,在一定時(shí)間內(nèi)吸收的水分難于滿足煙苗的生理需要,出現(xiàn)緩苗期。SOD在活性氧代謝中處于重要地位,終止由O—?22—?啟動(dòng)的一系列自由基連鎖反應(yīng)所造成的生物毒損傷,其活性越大,抵御不良環(huán)境(如干旱等)的能力越強(qiáng);幾丁質(zhì)酶是重要的病程相關(guān)蛋白,它通過分解真菌菌絲尖端新合成的幾丁質(zhì)而抑制真菌的生長,故幾丁質(zhì)酶與植物對(duì)病原微生物的抗性有關(guān),其活性越大,抵抗病原微生物的能力可能越強(qiáng)。試驗(yàn)表明,接種BEG-141和BEG-168,煙苗葉綠素含量、硝酸還原酶活性、SOD活性(BEG-168除外)、幾丁質(zhì)酶活性均顯著高于對(duì)照;而且無論是煙苗生物量,氮、磷、鉀和葉綠素含量,還是硝酸還原酶和SOD活性都達(dá)到了生產(chǎn)中使用高濃度營養(yǎng)液培育的壯苗的水平。說明在低濃度的營養(yǎng)液條件下,接種AM真菌同樣可以培育健壯煙苗,具有較強(qiáng)的生理活性和抗逆性。AM真菌的菌根效應(yīng)取決于真菌、宿主、土壤生態(tài)條件、真菌與寄主之間的協(xié)調(diào)性等,其中真菌的因素尤為重要。同一種AM真菌的不同菌株,甚至同一菌株的不同生態(tài)小種或地緣