丛枝菌根真菌对福鼎大白茶生长、侧根数和根系内源激素的影响

夏庭君 吴强盛 邵雅东

摘要：  该研究以盆栽福鼎大白茶（Camellia sinensis ‘Fuding Dabaicha）为材料，通过对其接种丛枝菌根真菌（AM真菌）幼套球囊霉（Clariodeoglomus etunicatum）、地表球囊霉（Diversispora versiformis）、粘屑多孢囊霉（D. spurca）以及上述三菌種的混合菌剂，研究AM真菌对茶生长、侧根数及根系內源激素的影响。结果表明：接种12周后福鼎大白茶根系能被AM真菌侵染，为18.85%～40.23%。接种AM真菌处理促进了福鼎大白茶株高、叶面积、主根长以及一级侧根和三级侧根数量，但抑制了二级侧根数（除混合菌种）。单一的AM真菌接种显著提高了福鼎大白茶根系脱落酸、玉米素核苷、赤霉素和油菜素内酯的含量，但降低了根系茉莉酸甲酯含量 （除Clariodeoglomous etunicatum）。相关性分析揭示菌根诱导的福鼎大白茶根系激素变化与菌根促进福鼎大白茶侧根数有关。此外，幼套球囊霉的促生效果最显著，而混合菌种对根系形态和侧根数影响最显著。今后茶树栽培中应加强菌根管理。-

关键词： 白茶， 土壤微生物， 脱落酸， 共生真菌， 侧根-

中图分类号：  Q945

文献标识码：  A

文章编号：  1000-3142（2018）12-1635-06

在植物生长过程中，根系在养分和水分的吸收上扮演着十分重要的角色，但也经常受到植物激素、土壤酸碱性和土壤微生物的影响（Osmont et al， 2007）。研究表明，接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi， AM真菌）可改善宿主植物根系形态、促进生长和营养元素的吸收（Wu et al， 2011， 2017）。在杨树上接种2种不同AM真菌均可显著增加二、三级侧根的长度和数量，而对一级侧根没有影响（Hooker et al， 1992）。在桃树上接种Funneliformis mosseae 和 Diversispora versiformis可显著增加其根系长度、投影面积、表面积和体积（Wu et al，2011）。在正常水分和干旱胁迫下，接种D. versiformis的枳根毛密度明显增加（Zou et al， 2017）。Berta et al（1995）研究发现，紫叶李接种Funneliformis mosseae和Glomus intraradices可以增加各级侧根的长度和密度，且G. intraradices接种可以增加根系直径。然而，在玉米上接种Funneliformis mosseae后却明显降低了其根系鲜重、长度以及根毛长度和密度（Kothari et al， 1990）。这表明AM真菌种类、土壤水分状况以及宿主植物种类都会影响AM真菌对侧根的调控作用。此外，接种AM真菌还可以影响根系內源激素水平（张菲等， 2017）。其中，脱落酸（ABA）对于植物在胁迫环境下的生长发育具有重要的意义;赤霉素（GA）对植物生长发育有重要的调控作用;油菜素内酯（BR）可促进促进细胞的再分化，进而促进植物的生长;茉莉酸甲酯（MeJA）对根的生长、种子萌发、块根形成等均有影响;玉米素核苷（ZR）是一种细胞分裂素，主要在根内合成，对根系生长也有效应（张国华等， 2009;侯雷平和李梅兰， 2001;李清清等， 2010;彭磊等， 2013）。这些激素与根系生长均有关联，但目前关于AM真菌对植物内源激素含量的影响，报道甚少。

茶（Camellia sinensis）是世界上十分受欢迎的一种饮品。其中，白茶作为一种保健功效十分优秀的茶种，其茶性温和，黄酮含量高，具备多种功效。福鼎大白茶（C. sinensis ‘Fuding Dabaicha）属于福鼎白茶中一个综合性状优良的茶树品种，具有优良的发芽率、抗寒性、耐旱性等性状，是一种综合性状十分优良的茶种（刘本英等， 2008），但其根系是浅根性。因此，提高福鼎大白茶的根系状况显得尤为重要。早期研究已经证实，AM真菌能够通过影响内源激素来调控宿主植物根系形态（Hooker et al，1992; Wu et al， 2011; Zou et al， 2017），但AM真菌是否同样通过影响内源激素进而调控福鼎大白茶，目前还不清楚。本研究通过对福鼎大白茶接种不同的AM真菌，研究其对福鼎大白茶的地上部生长状况、侧根数及根系内源激素水平的影响，分析菌根调控的内源激素与侧根数的关系，为今后白茶的生长调控提供依据。

1材料与方法

1.1 材料

试验所用AM真菌为幼套球囊霉（Clariodeoglomus etunicatum）、地表球囊霉（Diversispora versiformis）、粘屑多孢囊霉（Diversispora spurca）以及混合菌种（Mixed-AMF：Clariodeoglomus etunicatum、Diversispora versiformis，和D. spurca，比例为1∶1∶1），其中前面3个菌株均购于“中国丛枝菌根真菌种质资源库（BGC）”，后经白三叶（Trifolium repens L.）扩繁16 周，4 ℃下保存备用。

福鼎大白茶种子由贵州省茶叶研究所提供，用70%酒精表面消毒10 min，无菌水冲洗干净后置于灭菌（121 ℃，0.1 MPa，1 h）河沙中，于昼夜温差28 ℃/20 ℃的培养箱中催芽。挑选大小一致、长势相同的2叶龄无菌茶苗，移栽定植到装有2 300 g灭菌茶土的塑料盆（18 cm × 11 cm × 15 cm，口径 × 底径 × 高度）中。移植时进行接种AM真菌处理，每盆1 200个孢子，以施入等量灭菌的接种体作为不接种AM真菌处理（non-AMF）。试验所用菌剂均采用白三叶进行扩大繁殖，包含有培养基质、孢子、菌丝和感染根段。接种时采用分层接种法，将大约100 g菌剂分两层接种到栽培基质中。移栽后的茶苗在玻璃温室中培养，定期浇水，严格管理，12周后收获。

1.2 试验设计

依据邹英宁等（2014）的试验体系，本研究的处理包括接种Clariodeoglomus etunicatum、Diversispora versiformis、D. spurca和混合菌种（上述三菌种的混合菌），以不接种菌根真菌的处理为对照，共5个处理，每个处理重复4次，單盆为一个小区，每盆一株无菌茶苗，共20盆，随机排列。

1.3 测定方法

采用卷尺测定株高，随后将地上部与地下部分开。采用Epson Perfection V700 Photo Dual Lens System（J221A， Indonesia）对茶树叶片进行扫描，WinRHIZO根系分析仪获取叶面积。人工统计各级侧根数。菌根侵染率采用曲利苯兰染色法（Phillips & Hayman， 1970）测定。根系脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）、油菜素内酯（BR）、茉莉酸甲酯（MeJA）、玉米素核苷（ZR）的含量参照Chen et al（2009）的方法进行提取，然后采用酶联免疫吸附检测法（ELISA）进行（在中国农业大学作物化学控制研究中心完成）。

1.4 数据分析

采用SAS（8.1）软件的ANOVA过程检测处理间的差异性，依据邓肯新复极差法进行多重比较（P<0.05），依据Corr程序进行变量间的相关性分析。

2结果与分析

2.1 不同AM真菌对福鼎大白茶根系侵染及株高和叶面积的影响

在3个不同属的AM真菌以及它们的混合菌种接种12周后，在福鼎大白茶根系能够观察到典型的菌根侵染，如根外菌丝、根内菌丝等（图1），菌根侵染率的范围为18.85%～40.23%，其中Clariodeoglomus etunicatum对福鼎大白茶根系的侵染率最高，且显著高于其余处理，Diversispora spurca对福鼎大白茶根系侵染率最低（表1）。

不同的AM 真菌对福鼎大白茶的株高和叶面积的影响具有显著的促进作用（表1）。与不接种处理相比，Clariodeoglomus etunicatum处理的株高和叶面积增加了45.1%和60.0%，Diversispora spurca增加了43.1%和52.8%，D. versiformis增加了2.0%和8.1%，Mixed-AMF增加了39.2%和21.7%。

2.2 不同AM真菌对福鼎大白茶主根长和侧根数的影响

与不接种AMF处理相比较，接种Clariodeoglomus etunicatum处理的主根长、一级侧根和三级侧根数量显著增加了23.6%、71.9%和214.3%，Diversispora versiformis显著增加了27.4%、126.6%和114.3%，Mixed-AMF显著增加了28.7%、101.6%和300.0%（表2）。D. spurca处理显著抑制了二、三级侧根数，但增加了主根长和一级侧根数。

2.3 不同AM真菌对福鼎大白茶根系内源激素水平的影响

与未接种AMF处理相比，福鼎大白茶接种AM真菌可以显著影响根系ABA、BR、GA、ZR、MeJA含量（图2）。与未接种AMF处理相比接种Clariodeoglomus etunicatum处理的福鼎大白茶根系ABA、GA和BR的含量，增加了27.0%、34.2%和31.2%，Diversispora spurca处理增加了135.3%、11.9%和31.2%，D. versiformis处理增加了136.6%、

17.6%和18.1%，ZR的含量除Diversispora spurca处理下降外，其余AM真菌接种均显著上升。MeJA的含量除Clariodeoglomus etunicatum外， 其余均显

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著下降。接种Mixed-AMF后根系內源激素ABA、BR含量显著上升，ZR、GA、MeJA的含量却显著下降。

2.4 根系内源激素与侧根数、主根长间的相关性

从表3可以看出，主根长与根系ABA、BR间呈极显著（P<0.01）正相关关系，与根系MeJA呈极显著负相关关系。一级侧根数与根系ABA、GA和BR间呈极显著正相关关系，与根系MeJA呈极显著负相关关系。二级侧根数与根系MeJA呈极显著正相关关系，与根系ABA、GA间呈极显著或显著负相关关系。三级侧根数与与根系MeJA呈显著（P<0.05）正相关关系，与根系ZR间呈极显著负相关关系。

3讨论

在福鼎大白茶根系中观察到了菌根的侵染，证实福鼎大白茶是一种AM植物。接种AM真菌后，不同AM菌种对于福鼎大白茶实生苗根系侵染率存在一定的差异，菌根侵染率的差异可能与菌种和宿主植物的兼容性有关（Tian et al， 2004）。一般地，接种AM真菌可以促进宿主植物的生长（Carretero et al， 2009）。本研究中，4种AM真菌接种处理均能显著地提高福鼎大白茶株高（除

Diversispora versiformis外）和叶面积，各个菌种处理间也表现显著差异，其中Clariodeoglomus etunicatum处理效果最好。此外，接种C. etunicatum对植物株高和叶面积的促进效果大于Mixed-AMF处理组，这可能是由于多种AM真菌对根系侵入位点以及宿主碳水化合物（主要是蔗糖）的竞争而引发的生长抑制（Lü et al， 2018），但仍需要进一步的试验证实。

本研究结果表明，接种AM真菌的福鼎大白茶主根长、一级和三级侧根数显著高于不接种AM真菌的对照，说明AM 真菌作为一种有益微生物能够影响福鼎大白茶的侧根发育，且显示了促进的效应。Abbott & Robson（1982）研究表明，菌根侵染率越高对植物生长的影响越大。本研究中，根系菌根侵染率与一级侧根数（r=0.92， P<0.01）和三级侧根数（r=0.68， P<0.01）间存在极显著的正相关关系。Liu et al（2017）在枳上接种Claroideoglomus etunicatum、Diversispora versiformis、Funneliformis mosseae和Rhizoglomus intraradices，均显著促进了一、二、三级侧根的数量。接种R. irregularis可以显著增加番茄主根长，显著降低了二、三级侧根的数量，对一级侧根数没有显著影响（江夏等， 2015）。本研究结果与前人研究结果不完全一致，这可能与菌种和宿主植物均不相同而产生的兼容性变化有关。

内源激素水平变化能够强烈地调控侧根的形成（Zou et al， 2017）。Zou et al（2017）研究表明接种AM真菌可以显著影响宿主根系内源激素水平。本研究中，接种AM真菌后福鼎大白茶根系ABA、GA和BR水平显著上升，对MeJA和ZR的影响不同，且差异显著。相关性分析表明福鼎大白茶侧根数与其根系内源激素间具有极显著的相关性。Liu et al（2016）在枳上接种Funneliformis mosseae后，在正常水分和干旱胁迫下，其根系ABA、GA和BR水平均显著升高。可以推测，AM真菌一方面能刺激和改变宿主植物内源激素水平，另一方面影响植物体内营养代谢，进而参与植物生长过程，从而改变宿主侧根发育。

综上所述，接种AM真菌可显著促进福鼎大白茶的植株生长和改善侧根数量，其中Claroideoglomus etunicatum的促生效果最显著，而混合菌种对根系形态和侧根数影响最显著。这种生长和根系的改变可能与菌根改变宿主根系内源激素有关。

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