丛枝菌根真菌对不同生长势葡萄品种生长生理的调控

张永福+莫丽玲+刘佳妮+等

摘要：为了探明丛枝菌根真菌（AMF）对不同生长势葡萄（Vitis L.）品种植株的生长及相关生理指标的调控机制，采用盆栽接种试验，分析接种摩西球囊霉（Glomus mosseae，Gm）4个月后的葡萄植株生长状况及相关生理指标的变化。结果表明，接种Gm使品种AMF侵染率上升了1倍左右，增加了株高、茎粗、生物量及根冠比，其中根系干重的增加最显著；AMF总体上提高或显著提高了各品种的叶绿素含量及SOD和POD活性，从而提高了其光合速率，促进了光合产物的积累，且增强了抗氧化能力，降低了膜脂过氧化水平，促进了植株生长；AMF还降低了各品种根和叶片中的可溶性糖含量，茎中的有所上升；根、茎、叶中的淀粉含量总体呈上升趋势；根中可溶性蛋白质含量显著下降，茎中变化复杂，叶中几乎无变化；根和茎中游离脯氨酸含量总体下降，叶中则变化复杂。可见，接种Gm可明显促进各葡萄品种的生长，可用于弱生长势品种的调控。

关键词：丛枝菌根真菌；葡萄（Vitis L.）；生长状况；生理指标；调控

中图分类号：Q948.12+2.3；S663.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）20-5053-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.032

Regulation of Arbuscular Mycorrhizal on the Growth and Physiology of Grape Cultivars with Different Growth Potential

ZHANG Yong-fu，MO Li-ling，LIU Jia-ni，NIU Yan-fen，DONG Cui-lian，HAN Li，YIN Li-xin

（Kunming University， School of Agriculture/ Urban Modern Agricultural Engineering Research Center of Colleges and Universities in Yunnan Provice， Kunming 650214， China）

Abstract： In order to investigate the regulatory mechanism of arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） on the plant growth and physiological indexes of grape （Vitis L.） cultivars with different growth potential， through potted inoculation experiment， the changes of growth and physiological indexes of grape plant was analyzed four months after vaccination. The results showed that Glomus mosseae （Gm） inoculation increased the AMF infection rate to test material about 1 times， thus increase the plant height， stem diameter， biomass and root shoot ratio， among which the root dry weight increased significantly. Genarally， AMF increased or significantly increased the chlorophyll content of the test materials， as well as SOD and POD activity， thereby improved the photosynthetic rate， promoted the accumulation of photosynthetic products， and enhanced the antioxidant capacity， reduced membrane lipid peroxidation， promoted the growth of plant. AMF also reduced the soluble sugar content in leaf and root， which increased in stem. Total starch content upward trend in leaf， stem， root； the soluble protein content in root decreased significantly， in stem changed complex， almost no change in leaf； free proline content decreased in root and stem， complicatedly change in leaf. Thus Gm inoculation can obviously promote the growth of grape cultivars， and can be used to improve the weak growth vigor cultivars.

Key words： arbuscular mycorrhizal fungi； grapes（Vitis L.）； growth conditions； physiological indicators； regulationendprint

丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是一类广泛分布于农田土壤生态系统的专性活体营养微生物，与植物的营养、生长和抗性密切相关。葡萄（Vitis L.）根系具有泡囊、丛枝菌侵入点，属于典型的AMF类植物[1，2]，其菌根侵染频度在80%左右[3]，侵染程度在20.52%～47.89%[4]。研究表明，接种AMF可促进植物的生长[5，6]，原因是AMF可增强植物根系对土壤中矿质营养的吸收、提高叶片光合速率、增加碳水化合物的积累[7]。接种AMF使烟草（Nicotiana tabacum L.）[8]和油蒿（Artemisia ordosica Krasch.）[9]的叶绿素含量显著增加。此外，接种AMF可明显促进枳[Poncirus trifoliata（L.）Raf]实生苗的生长，提高叶片可溶性糖和可溶性蛋白的含量，增强过氧化物酶（Peroxidase，POD）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）活性，降低细胞的膜脂过氧化水平[10， 11]。

对葡萄而言，不同生长势的品种挂果能力和果实品质均存在较大的差异。生长势过强，则由于营养生长过盛而导致落花落果；生长势过弱，会使营养物质贮藏不足、发育不良、植株病虫害严重等。接种AMF可对葡萄生长势进行调控，但不同品种之间的侵染率存在一定的差异，如藤稔（V. labruscana cv. Fujiminori）的AMF发育最好，维多利亚（V.vinifera cv. Victoria）则较差[2]。如此看来，不同生长势的品种其侵染率存在差异，利用这种差异能否对各品种进行生长势的调控成为了生产上需要解决的问题。为了改善这种状况，试验选用6个不同生长势的葡萄品种扦插苗为材料，通过盆栽接种试验，探讨AMF对各品种的侵染率、植株生长和生物量积累的作用，分析接种AMF对参试品种各生理生化指标的影响，评价AMF对促进弱生长势品种生长的效应，从而为葡萄生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料及接种处理

参试的葡萄品种包括京秀（V. vinifera cv. Jingxiu）和维拉莎（V. vinifera cv. Vilaza）2 个弱生长势品种、玫瑰蜜（V. labruscana cv. Rose Honey）和水晶（V. labruscana cv. Crystal）2 个中等生长势品种、红地球（V. vinifera cv. Red Globe）和早黑蜜（V. vinifera cv. Zaoheimi）2 个强生长势品种，都为一年生扦插苗，由云南省弥勒市东风管理局提供。AMF菌剂由北京市农林科学院提供，为摩西球囊霉（Glomus mosseae，Gm）。试验在昆明学院农学院盆栽实验场进行，于2013年1月完成接种，每个参试品种分为2组，其中一组为对照，另一组每盆接种100 g含有Gm孢子的菌土，菌土均匀层播于土表下20 cm的根系部位，每组设置6盆。栽培基质为本地红壤∶腐殖土∶珍珠岩=2∶2∶1（体积比）的混合物，栽植盆的直径为25 cm，高为40 cm，接种后每周浇一次1/2 Hoaglands营养液，置于室外培养，所有试材采用水、肥、光、温一体化管理。于接种后的4个月进行采样，检测AMF侵染率及各有关生长生理指标。

1.2 方法

1.2.1 AMF侵染率检测 采用Phillips等[12]的方法测定AMF侵染率，取参试葡萄各品种的新鲜根系，经透明、酸化、染色、脱色后，随机选取30条制片及镜检。AMF侵染率=（AMF侵染的根段数/检测的根段总数）×100%。

1.2.2 葡萄生长指标 参试葡萄各品种植株高度用卷尺测定；茎干直径用游标卡尺测定，测量位置为距地面10 cm处；叶片面积用LI-3000A便携式叶面积仪测量，选择成熟一致，枝条中部的功能叶片；收集每棵植株所有的根系、枝条和叶片，清洗干净后置于80 ℃烘箱中烘干，用电子天平称量干重。

1.2.3 葡萄生理指标 采集健壮、成熟、整齐一致的参试葡萄各品种中部叶片、枝条及根系用于测定有关生理指标。叶绿素含量采用乙醇提取法[13]测定，SOD活性采用NBT光还原法[13]测定，POD活性采用愈创木酚显色法[13]测定。采集的根、茎、叶用去离子水清洗干净后置于烘箱中80 ℃烘至恒重，冷却后研磨成粉末状，用甲苯萃取法测定游离脯氨酸含量[13]，用苯酚-硫酸比色法测定可溶性糖含量[13]，用考马斯亮蓝G-250比色法测定可溶性蛋白含量[13]。

1.3 数据处理

试验所得数据采用Microsoft Office Excel 2003软件作图，应用SPSS11.0软件进行邓肯氏新复极差法（Duncans multiple range test，DMRT）差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 接种AMF对不同生长势葡萄品种侵染率的影响

接种AMF后对不同生长势葡萄品种侵染率的影响情况见表1。由表1可见，接种Gm孢子菌土后，显著提高了6个参试品种的AMF侵染率，且各品种的AMF侵染率均上升了1倍左右。其中AMF侵染率最高的品种是早黑蜜，为88.54%；最低的是京秀，仅59.92%；京秀和维拉莎的侵染率显著低于（P<0.05）其他品种。与对照相比，通过接种对AMF侵染率提高效果最好的是维拉莎，提高了1.81倍，最差的是玫瑰蜜，仅提高了62.66%。可见，接种Gm与各葡萄品种形成的共生体系发育状况是良好的。

2.2 接种AMF对不同生长势葡萄品种植株生长的影响

接种AMF后对不同生长势葡萄品种植株生长的影响情况见表1。从表1可以看出，接种Gm后能在一定程度上促进葡萄植株的生长，特别是对提高根系干重和根冠比的效果非常明显。接种后各葡萄品种的株高、茎粗、叶面积、各器官干重及根冠比均高于对照，其中强生长势品种的这些指标仍然大于弱生长势品种。尽管接种后的葡萄苗与对照在植株高度上差异显著（P<0.05）的品种仅有早黑蜜和京秀，但接种后的株高都有高于对照的趋势，此外接种后茎粗和叶面积也有所增加，但差异显著（P<0.05）的仅有玫瑰蜜和维拉莎的茎粗。接种还促进了各品种根系、茎干和叶片生物量的积累，其中根系生物量的增长最突出，有5个品种差异显著（P<0.05）；而对促进茎和叶生物量增长的效果相对较差，茎的增长仅水晶和京秀差异显著（P<0.05），叶的增长仅早黑蜜和维拉莎差异显著（P<0.05）。进一步比较还可以发现，接种Gm后弱生长势品种总生物量的增加量要大于强生长势品种。根冠比是衡量植株生长状态特别是表示植株对土壤水分、养分利用程度的一个指标。丛枝菌根的形成对各葡萄品种地上和地下部分生物量的总体分配造成了一定的影响，接种Gm后所有品种的根冠比均大于对照，其中玫瑰蜜达到了显著差异水平（P<0.05）。endprint

2.3 接种AMF对不同生长势葡萄品种叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量的高低直接影响着植物光合速率的强弱。接种AMF对不同生长势葡萄品种叶片叶绿素含量的影响情况见图1。从图1可见，各品种接种Gm后，总体上提高了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶绿素a+b的含量。其中红地球的叶绿素a含量上升幅度最大，上升了1.58倍，与对照差异显著（P<0.05）；水晶上升的幅度最小，差异未达到显著水平（P>0.05）；在所有品种中，接种AMF后叶绿素a含量最高的是维拉莎，最低的是早黑蜜。接种AMF后期红地球、玫瑰蜜、京秀和维拉莎的叶绿素b含量显著上升（P<0.05），其中红地球上升的幅度最大，上升了1.58倍，其次是维拉莎，上升了1.27倍；在所有品种中，接种AMF后叶绿素b含量最高的也是维拉莎，最低的也是早黑蜜。接种AMF后红地球和京秀的类胡萝卜素含量显著（P<0.05）上升，而维拉莎则显著（P<0.05）下降，其余几个品种差异不显著（P>0.05）；接种后京秀的类胡萝卜素含量最高，而维拉莎则最低。接种AMF对红地球、玫瑰蜜、京秀和维拉莎的叶绿素a+b含量影响较大，使其显著（P<0.05）高于对照，其中影响最大的是红地球，使其上升了1.58倍，其次是维拉莎，上升了70.74%，在所有品种中，叶绿素a+b含量最高的也是维拉莎，最低的也是早黑蜜。

2.4 接种AMF对不同生长势葡萄品种叶片SOD和POD活性的影响

接种AMF对不同生长势葡萄品种叶片SOD和POD活性的影响情况见图2。由图2可知，接种Gm可增强葡萄叶片的SOD和POD活性，但不同的品种相差较大。除维拉莎外，各品种的SOD活性均显著高于（P<0.05）对照，其中水晶上升的幅度最大，上升了40.6%。此外，接种后除红地球外，各品种的POD活性均显著高于（P<0.05）对照，其中上升幅度最高的是玫瑰蜜，上升了4倍，上升幅度最小的红地球，与对照差异不显著（P>0.05）；京秀和维拉莎的POD活性显著高于（P<0.05）其他品种，红地球则显著低于（P<0.05）其他品种。可见，接种Gm后，提高了叶片清除活性氧的能力，这将促进植株的生长。

2.5 接种AMF对不同生长势葡萄品种可溶性糖和淀粉含量的影响

可溶性糖和淀粉是植物体内的主要碳素营养物，接种AMF对不同生长势葡萄品种根、茎、叶中的可溶性糖和淀粉含量的影响情况见图3。由图3可知，接种AMF后多数品种根、叶中的可溶性糖含量与对照相比，均呈不同程度的下降，而茎中则有所上升。其中红地球和维拉莎根中的含量和红地球、早黑蜜、水晶和维拉莎茎中的含量与对照差异显著（P<0.05）；所有品种叶片中的可溶性糖含量与对照差异均不显著（P>0.05）。接种AMF后，多数品种根、茎、叶中的淀粉含量均呈上升趋势；其中红地球、早黑蜜和玫瑰蜜根中的淀粉含量上升到显著高于（P<0.05）对照的水平，而京秀则下降到显著低于（P<0.05）对照的水平；红地球、早黑蜜、水晶和京秀茎中的淀粉含量上升到显著高于（P<0.05）对照的水平，而维拉莎则下降到显著低于（P<0.05）对照的水平；早黑蜜、水晶、京秀和维拉莎叶中的含量也上升到显著高于（P<0.05）对照的水平。

2.6 接种AMF对不同生长势葡萄品种可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的影响

接种AMF对不同生长势葡萄品种根、茎、叶中的可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的影响情况见图4。从图4可看出，接种AMF对各参试品种根、茎、叶中的可溶性蛋白和游离脯氨酸含量均造成了一定的影响。接种AMF后，根中可溶性蛋白含量除京秀无明显变化外，其余品种均显著降低（P<0.05），但各品种相差均不大；茎中的可溶性蛋白含量是红地球、玫瑰蜜、京秀和维拉莎在显著上升（P<0.05），早黑蜜和水晶则呈下降趋势，其中水晶接种AMF处理与对照差异显著；早黑蜜对照茎中的可溶性蛋白含量比维拉莎对照高3.79倍，而早黑蜜接种AMF处理的含量仅比维拉莎接种AMF处理高52.94%，说明接种后各品种茎中可溶性蛋白含量有趋于一致的趋势；接种AMF对参试品种叶中可溶性蛋白含量的影响较小，各品种接种AMF处理与对照之间差异不显著（P>0.05），但早黑蜜接种AMF处理的含量显著高于（P<0.05）水晶接种AMF处理的。接种AMF还显著降低了各参试品种根中的游离脯氨酸含量，其中降幅最大的是水晶，下降了4.55倍，且接种后各品种含量趋于一致，但此时京秀和维拉莎含量较高；茎中游离脯氨酸含量的变化较为复杂，除玫瑰蜜外均呈下降趋势，其中水晶和维拉莎接种AMF处理的游离脯氨酸含量显著低于（P<0.05）对照，而玫瑰蜜则显著高于（P<0.05）对照。同样接种后参试品种叶片中的游离脯氨酸含量变化也较为复杂，其中早黑蜜、水晶和维拉莎接种AMF处理的含量显著低于（P<0.05）对照，降幅最大的是水晶，下降了3.09倍，玫瑰蜜和京秀则上升到显著高于（P<0.05）对照的水平。

3 小结与讨论

葡萄为典型的AMF类植物[1，2]，其菌根侵染率在80%左右[3]。当然，不同品种间也存在一定的差异，如吴强盛等[2]报道称，在6个葡萄品种中，藤稔的AMF发育最好，维多利亚则较差；本试验显示，在6个不同生长势的葡萄品种中，AMF侵染率同样存在较大的差异，在未接种状态下侵染率最高的是玫瑰蜜，为49.87%，最低的是维拉莎，为21.82%；接种后，最高的是早黑蜜，为88.54%，最低的是京秀，为59.92%；接种后侵染率上升幅度最大的是维拉莎，上升了1.81倍。丛枝菌根的形成可以增强植物从土壤中获取水分的能力，改善植物根系对矿质营养的吸收[14]，进而促进植物的生长[15]。如吴强盛等[11]和王明元等[16]均报道，接种AMF能够显著增加枳实生苗的株高、茎粗、地上部和地下部的干重。本试验也发现，接种AMF后，不同程度地增加了各参试葡萄品种的株高、茎粗和叶面积，以及根、茎、叶的干重和根冠比；其中，对增加根系干重的效果最为突出。endprint

接种AMF不仅使植株叶片增大，增加了光合作用的面积[17]，还增加了叶绿素含量[8，18]。此外，赵金莉等[9]发现，接种AMF不仅使油蒿叶绿素总含量明显高于对照，而且叶绿素a/叶绿素b之值显著提高。本研究也发现，接种AMF后，所有参试品种的叶绿素a和叶绿素a+b均有不同程度的上升，其中除水晶外，各品种与对照之间的差异均达到显著水平（P<0.05）；虽然早黑蜜和水晶的叶绿素b含量略有下降，但差异不显著（P>0.05）；此外，接种AMF还能显著提高（P<0.05）红地球和京秀叶片中的类胡萝卜素含量，显著降低（P<0.05）维拉莎的类胡萝卜素含量。研究表明，AMF还可以提高植物细胞的渗透性、叶片保护酶活性等，增强植株对水分的吸收利用，如接种AMF后促使油蒿[5]、切花菊[Dendranthema grandiflorum（Ramat）Kitam][19]、柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom.）[20]、霞珠葡萄（Vitis vinifera L.cv. Cabernet Sauvignon）[21]等植物的SOD、POD和CAT活性增强，更好地清除过量活性氧或超氧自由基，从而减少或缓解对植物细胞的损害，促进植株生长。本试验结果亦如此，接种AMF明显增强了各葡萄品种的SOD和POD活性，其中SOD除维拉莎、POD除红地球以外，其余各品种的这两个酶活性与对照之间差异显著（P<0.05）。

AMF通过改善作物的光合参数提高植株叶片光合速率，间接获得更多的可溶性糖和淀粉等碳素营养。然而，AMF为异养微生物，需从寄主根系中获取碳水化合物及其他营养物质才能生存[22]。因此，菌根植物的生长取决于真菌对宿主植物提供的矿质营养增加量和真菌从寄主植物中所获取的碳素及其他营养成分消耗量之间的平衡。已有研究表明，接种AMF后植株中可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量均高于空白对照[23-25]。然而从本试验的结果来看，接种AMF在总体上降低了葡萄根系和叶片的可溶性糖含量，仅茎中的含量有所上升；不过根、茎、叶中的淀粉含量总体上呈上升趋势，但京秀根中和维拉莎茎中的淀粉含量在降低；根中可溶性蛋白总体上呈下降趋势，茎中变化复杂，茎中早黑蜜和水晶呈下降趋势，其他品种则是上升，叶中几乎无变化；根中的游离脯氨酸含量在降低，茎中也总体下降，叶中则变化复杂，叶中早黑蜜、水晶和维拉莎是降低，玫瑰蜜、京秀则在上升。由此可见，在菌根真菌与葡萄的共生过程中，由于菌根真菌的生长发育消耗了植物体内合成的有机营养，使植物体内的有机营养含量总体上有所降低，特别是根系中降低的量更多。

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