天津海底淤泥中可培养真菌对黑麦草种子萌发和生长的影响

尹 雪，许 帅，贾美清，黄 静，楚承涛，王嘉宝，刘美琪，张国刚*

（1.天津师范大学生命科学学院，天津 300387；2.天津师范大学，天津市水资源与水环境重点实验室，天津 300387）

天津港坐落在渤海湾西部的海岸上，该港区岸滩属于典型的淤泥质海岸[1]。目前，天津港每天都要从海底吸出大量的淤泥来疏浚航道，这些淤泥主要用于填海造陆。海底淤泥沉积后形成的土壤为吹填土，属于盐碱土的一种。海底淤泥具有盐度高、粘性大、淤泥质的特点，并不具备正常土壤的生态功能，因此，吹填土区绿化十分困难，是公认的“绿化植物禁区”[2]。

土壤真菌是土壤微生物区系的重要成员，同其他微生物一起参与生态系统中的物质循环和能量流动，在土壤中扮演着至关重要的角色[3]。土壤真菌不仅能够有效改良土壤理化性质，加快有机质的降解和转化，参与生态系统的物质循环和能量传递，还能够与植物根系之间形成独特的共生现象，即真菌菌丝的一端着生在植物根系内部，另一端延伸到土壤中，形成菌根[4]。在草坪植物的生长过程中，根系与真菌形成菌根，能有效增加草坪的根系深度，促进对移动性低的营养元素和水分的吸收，帮助植物抵御不良的环境胁迫及病虫害，促进植物健康生长[5]。通过微生物与绿化植物的共同作用，改善海底淤泥结构[6]，恢复土壤的正常生态功能，对于解决吹填土绿化难题具有重要意义。

多年生黑麦草 （Lolium perenne） 为禾本科（Gramineae） 早熟禾亚科（Poaceae） 黑麦草属（Lolium）多年生疏丛型草本植物，是一种重要的冷季型草坪草，适宜无严冬酷夏的凉爽环境。多年生黑麦草具有快速成坪、草坪致密等优良特点，是天津地区常用的绿化草坪草[7]。

基于此，在明确海底淤泥理化性质的基础上，从中分离出了12株可培养的真菌，通过进一步研究这些真菌对黑麦草萌发及生长的影响，以期筛选出有益的真菌菌株。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试可培养的嗜（耐） 盐真菌共12株（表1），均分离自天津港 （北纬 38°59′08″、东经 117°42′05″）的海底吹填淤泥，保藏于冰箱中[8]。

试验土壤，采自天津师范大学明理楼东侧的生态试验园区。

试验黑麦草（L.perenne） 种子，购自广州田野风园林绿化有限公司。

表1 参试真菌编号及其分子鉴定结果Table 1 Fungi strains tested and the molecular identification results

1.2 试验方法

1.2.1 接种菌液制备 将供试的12株可培养真菌分别接种在孟加拉红固体培养基中，置于28℃恒温培养箱中培养。7～10 d后用接种环将孢子轻轻刮下置于培养皿中，用移液枪向培养皿中加入0.85%的生理盐水5 mL，再轻轻吸出，移入事先已灭菌的10 mL离心管中，即为孢子母液。

使用无菌水，将各真菌的孢子母液稀释10倍，利用血球计数板，在显微镜下分别进行观察，统计各真菌的孢子悬液浓度；并用灭菌的0.85%生理盐水将其稀释至1×105cfu/mL，作为接种菌液，放入冰箱中冷藏保存。

1.2.2 黑麦草种子萌发试验 取真菌接种菌液30 mL，接种于60 g已灭菌的蛭石中，与1 500 g灭菌处理后的供试土壤均匀混合，分装于3个灭菌花盆（口径9 cm、底径6 cm、高9 cm，容积400 mL） 中，作为试验处理。以接种30 mL无菌的0.85%生理盐水作为对照（CK）。

在各花盆中分别放入刚浸泡过24 h的黑麦草种子50粒，加入10 mL无菌水，置人工气候箱（中仪国科，PQX-350H） 中于温度28℃、相对湿度60%、12 h光照/12 h黑暗交替进行的环境下培养，每天记录各处理的发芽数量。至第5天，各培养皿发芽总数均保持不变时，统计发芽率（发芽数/种子总数×100%）。

1.2.3 黑麦草生长试验 统计完发芽率后，各花盆均剔除部分幼芽，使各处理的幼苗株数保持一致，均为20株。继续在人工气候箱中培养，15 d后，用电子游标卡尺测量各处理黑麦草的株高。然后，采用贺倩等[9]的试验方法，测定黑麦草叶片的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶片鲜重和叶片干重。

1.2.4 数据处理 利用SPSS 17.0统计软件进行单因素方差分析，采用LSD法进行多重比较，利用Sigmaplot 12.5和Microsoft Excel 2007软件做图。

2 结果与分析

2.1 吹填淤泥中可培养真菌对黑麦草种子发芽率的影响

从图1可以看出，与CK相比，土壤中接种黑肉座菌（5号）、产黄青霉菌（3号）、刺无梗囊霉（8号）、被孢霉属真菌（12号）、卷枝毛霉菌（2号） 和拟康宁木霉菌（6号）处理的黑麦草种子发芽率显著提高，增幅分别为20.03%、12.67%、10.03%、10.03%、8.33%和7.34%；土壤中接种草酸青霉菌（4号） 和泡盛曲霉（9号）处理的黑麦草种子发芽率无显著变化；土壤中接种茎点霉属真菌（11号）、新月弯孢菌（10号）、镰刀菌属真菌（7号） 和链格孢霉（1号）处理的黑麦草种子发芽率显著降低，发芽能力受到了明显抑制。

图1 不同真菌对黑麦草种子发芽率的影响Fig.1 Effects of different strains on the seed germination of L.perenne

2.2 吹填淤泥中可培养真菌对黑麦草株高的影响

株高是表征植株生长状态的一个基本指标。一般而言，植株养分吸收和代谢旺盛，营养状况良好时，生长速度较快，株高较高。

从图2可以看出，与CK相比，土壤中接种黑肉座菌（5号）、产黄青霉菌（3号）、草酸青霉菌（4号）、被孢霉属真菌（12号） 和刺无梗囊霉（8号） 处理的黑麦草株高显著增加，增幅分别为38.55%、28.95%、21.71%、21.67%和13.60%；土壤中接种卷枝毛霉菌（2号）、拟康宁木霉菌（6号）、泡盛曲霉（9号） 和茎点霉属真菌（11号）处理的黑麦草株高无显著变化；土壤中接种镰刀菌属真菌（7号）、新月弯孢菌（10号） 和链格孢霉（1号）处理的黑麦草生长受到明显抑制，株高分别降低了12.72%、15.96%和16.32%。

图2 不同真菌对黑麦草株高的影响Fig.2 Effects of different stains on the plant height of L.perenne

2.3 吹填淤泥中可培养真菌对黑麦草叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是绿色植物进行光合作用的主要色素，是衡量植物光合能力强弱的主要指标之一[10]。

从图3可以看出，与CK相比，土壤中接种刺无梗囊霉（8号）、卷枝毛霉菌（2号）、被孢霉属真菌（12号）、产黄青霉菌（3号） 和黑肉座菌（5号） 处理的黑麦草叶片叶绿素a含量显著提高，增幅分别为81.31%、78.11%、44.58%、27.45%和34.26%；土壤中接种草酸青霉菌（4号） 和镰刀菌属真菌（7号）处理的黑麦草叶片叶绿素a含量无显著变化；土壤中接种泡盛曲霉（9号）、新月弯孢菌（10号）、拟康宁木霉菌（6号）、茎点霉属真菌（11号）和链格孢霉（1号）处理的黑麦草叶片叶绿素a含量显著降低，降幅分别为56.10%、37.37%、34.52%、31.95%和20.27%。

图3 不同真菌对黑麦草叶片叶绿素a含量的影响Fig.3 Effects of different stains on the chlorophyll a content of L.perenne

从图4可以看出，与CK相比，土壤中接种被孢霉属真菌（12号） 和刺无梗囊霉（8号） 处理的黑麦草叶片叶绿素b含量显著提高，增幅分别为118.73%和48.30%；土壤中接种产黄青霉菌（3号）、草酸青霉菌（4号）、卷枝毛霉菌（2号）、链格孢霉（1号）、黑肉座菌（5号）、拟康宁木霉菌（6号） 和镰刀菌属真菌（7号）处理的黑麦草叶片叶绿素b含量无显著变化；土壤中接种泡盛曲霉（9号）、茎点霉属真菌（11号） 和新月弯孢菌（10号） 处理的黑麦草叶片叶绿素b含量明显降低，降幅分别为67.89%、42.15%和34.52%。

图4 不同真菌对黑麦草叶片叶绿素b含量的影响Fig.4 Effects of different stains on the chlorophyll b content of L.perenne

2.4 吹填淤泥中可培养真菌对黑麦草地上部生物量的影响

生物量是衡量植物生长状态的重要指标之一。

从图5可以看出，与CK相比，土壤中接种黑肉座菌（5号）、产黄青霉菌（3号）、草酸青霉菌（4号）、被孢霉属真菌（12号）、刺无梗囊霉（8号） 和卷枝毛霉菌（2号）处理的黑麦草叶片鲜重显著提高，增幅分别为311.11%、137.57%、107.06%、80.73%、57.23%和36.87%；土壤中接种新月弯孢菌（10号）和镰刀菌属真菌（7号）处理的黑麦草叶片鲜重无显著变化；土壤中接种茎点霉属真菌（11号）、拟康宁木霉菌（6号）、链格孢霉（1号） 和泡盛曲霉（9号）处理的黑麦草叶片鲜重明显下降，降幅分别为24.02%、22.93%、19.14%和16.63%。

从图6可以看出，与CK相比，土壤中接种黑肉座菌（5号）、产黄青霉菌（3号）、草酸青霉菌（4号）和被孢霉属真菌（12号）处理的黑麦草叶片干重显著提高，增幅分别为159.09%、58.79%、32.73%和25.76%；土壤中接种刺无梗囊霉（8号）、新月弯孢菌（10号） 和卷枝毛霉菌（2号）处理的黑麦草叶片干重无显著变化；土壤中接种拟康宁木霉菌（6号）、茎点霉属真菌（11号）、镰刀菌属真菌（7号）、链格孢霉（1号）和泡盛曲霉（9号）处理的黑麦草叶片干重明显下降，降幅分别为39.70%、30.61%、22.73%和22.42%和20.30%。

图5 不同真菌对黑麦草叶片鲜重和干重影响Fig.5 Effects of different stains on the leaf fresh weight and dry weight of L.perenne

3 结论与讨论

真菌是一类具有典型的细胞核，不含叶绿素，由单细胞或多细胞组成、进行孢子繁殖的异养微生物[11]。土壤中真菌种类繁多，与植物间的利害关系不一。土壤中的病原真菌会侵染植株，致使植株产生病变，甚至死亡[12]；而土壤中的一部分有益真菌能与植株根系形成共生结构，如根瘤菌、丛枝菌根或外生菌根等，可以改善植物的营养状况，提高抗逆能力，对植株生长有明显的促进作用[13，14]。

本研究结果表明，自海底淤泥中分离出的12株真菌中，卷枝毛霉菌（2号）、产黄青霉菌（3号）、草酸青霉菌（4号）、黑肉座菌（5号）、刺无梗囊霉（8号）和被孢霉属真菌（12号） 对黑麦草种子萌发或生长表现出明显的促进作用。其中，土壤接种卷枝毛霉菌（2号）能显著提高黑麦草的种子发芽率、叶绿素a含量和叶片鲜重，对株高、叶绿素b含量和叶片干重无明显影响。这可能是由于卷枝毛霉菌接种到土壤中后，可以有效降低土壤pH，增加土壤速效磷含量，提高土壤脲酶、转化酶以及中性和酸性磷酸酶的活性[15]，从而有效促进黑麦草的萌发与生长。土壤接种产黄青霉菌（3号） 或黑肉座菌（5号） 均能够显著提高黑麦草的种子发芽率、株高、叶绿素a含量以及叶片的鲜重和干重。土壤接种草酸青霉菌（4号）能显著提高黑麦草的株高以及叶片的鲜重和干重，在一定程度上提高种子发芽率和叶绿素含量。千淋兆[16]研究表明，草酸青霉菌接种到土壤中，可降低土壤pH值，显著增加矿质元素的有效态含量，抑制病原菌生长，提高植物的体内脯胺酸含量和抗逆性，促进植物生长[17]。木霉菌对植物的影响，主要是通过它们对植物的寄生作用[18]。木霉菌有很强的根部定植能力，并且能在植物根际产生一些分泌物，而这些分泌物不仅能抑制病原真菌的生长，还能为植物的生长提供养分，从而促进植物生长[19]。土壤接种刺无梗囊霉（8号）或被孢霉属真菌（12号） 均能够显著提高黑麦草种子发芽率、株高、叶片叶绿素含量和叶片生物量，但目前有关这2株真菌促进植物生长方面的研究较少，因此，其作用机理仍需进一步研究。

土壤接种链格孢霉（1号）、拟康宁木霉菌（6号）、镰刀菌属真菌（7号）、泡盛曲霉（9号）、新月弯孢菌（10号） 和茎点霉属真菌（11号），对黑麦草种子萌发或生长表现出不同程度的抑制作用。其中，链格孢霉[20]、镰刀菌属真菌[21]、泡盛曲霉[22]、新月弯孢菌[23]和茎点霉属真菌[24]有可能是植物病原真菌。这些病原真菌侵染植物后，能够降低植物代谢能力，并寄生在植物体内，通过养分竞争抑制植株的萌发或生长。但拟康宁木霉菌（6号）对黑麦草生长的抑制作用机理尚不明确，仍需进一步研究。