江南油杉幼苗接种AMF的菌根浸染及依赖性分析

姜 英，刘 菲，刘雄盛，李 娟，何应会，黄荣林，蒋 燚

（广西壮族自治区林业科学研究院 国家林业和草原局中南速生材繁育重点实验室广西优良用材林资源培育重点实验室，广西南宁 530002）

菌根是菌根真菌菌丝与高等植物营养根系形成的联合共生体。丛枝菌根真菌（arbuscular mycor⁃rhizal fungi，AMF）是能与地球上大部分陆生维管植物形成菌根结构的土壤真菌[1]，其与宿主形成的菌根结构称为丛枝菌根（AM）[2]。丛枝菌根可通过改良土壤根际微生态环境[1]以及提高宿主植物横向根压和纵向蒸腾拉力[3-4]，为宿主植物提供特殊的快速吸收方式，提高植物对土壤水分以及矿物质元素的吸收和运输[5-6]，改善和增加植株的生物量[7]，在植物生长和环境改善中有非常重要的作用。

江南油杉（Keteleeria fortuneivar．cyclolepis）为松科（Pinaceae）油杉属常绿针叶大乔木，是我国特有种。其树干通直，材质致密、纹理美观且经久耐用[8]；枝叶茂密浓绿，优雅美观，耐干旱，抗逆性强[9]，可作为珍贵乡土用材树种或园林绿化观赏树种栽培。江南油杉前期生长缓慢，后期速生，如何提高其前期生长速度，是该树种复壮面临的难题。目前，江南油杉的研究主要集中在种质资源[10]、苗木繁育[11]及苗期抗性[12]、人工林培育[13]、营养器官结构特征[14]及植物分类[15]等方面，接种真菌对其菌根影响方面的研究鲜有报道。本研究对江南油杉进行接种AMF 处理，对接种后的苗木进行菌根检测和浸染率调查，探索接种AMF 对江南油杉苗木前期生长缓慢的改善作用，可为菌根化育苗和促进江南油杉苗木培育提供参考。

1 材料与方法

1．1 试验材料

菌种：供试菌种购买于北京市农林科学院植物营养与资源研究所，2 个摩西球囊霉菌种（Glomus.mosseae，MX，以下简称GM）和2 个幼套球囊霉菌种（Glomus.etunicatum，YT，以下简称GE)，共4 个菌剂（表1）。

表1 供试AMF基本情况Tab.1 Basic information of arbuscular mycorrhizal fungi

苗木：选择江南油杉田林种源的种子，种子经处理后用灭菌沙床催芽，长成芽苗后，选择长势一致的幼苗进行移栽。移栽的基质袋规格为20 cm×20 cm（直径×高），移栽的基质为草炭土∶珍珠岩∶沙（7∶2∶1）。将基质袋装满灭菌基质后，在袋中心位置打1 个4 cm×5 cm（直径×高）的小洞，洞内加入10 g 菌剂，再放入1 株健壮的芽苗，轻轻压实基质，使芽苗根系与菌剂基质贴合，适当补充基质装至杯口，浇水定根。分不同菌剂接种移植，移植后进行单株培养。

1．2 试验设计与指标测定

试验设5 个处理，4 个菌剂（HUN03B、XJ08A、HEB04、XJ04B）接种处理和1个对照（CK），每处理6次重复，共计30盆。接种40、70和360天时，进行菌根真菌浸染检测，接种1年半后进行生长数据及菌根依赖性指数测定。

菌根真菌浸染检测：对不同处理苗木的根系进行取样，选取切断的根系，清洗干净后剪至1 cm长，用FAA 固定液（70%酒精∶冰醋酸∶福尔马林=90∶5∶5）固定一段时间后，采用墨水醋染色法[16]染色制片，采用Olympus CX-41 型光学显微镜对菌根真菌侵染情况进行观察、记录并拍照。

生长数据测定：去掉基质后洗净并吸干表面水分，用卷尺测量苗高和主根长（精确至0．1 cm）；用游标卡尺测量地径和根颈粗（精确至0．01 mm）；并记录≥5 mm根的数量。

菌根依赖性指数（MD，%）测定：对不同处理苗木的根、茎和叶生物量（g）进行测定，洗净并吸干表面水分后，105 ℃杀青5 min 后80 ℃烘干至恒重，分别称取重量，三部分之和为总生物量。

1．3 数据处理

采用Excel 和SPSS 18．0 软件进行分析和差异性检验。

2 结果与分析

2．1 AMF对江南油杉苗木根系的浸染效果

4 种菌剂均能对江南油杉根系完成浸染过程，形成明显的丛枝菌根结构（图1）。对比柚木（Tecto⁃na grandis）接种研究[17]，AMF 对江南油杉树种的浸染程度小、浸染率低，形成菌根结构所需时间长。接种40和70天均未发现浸染菌根，接种360天的根系中发现菌根结构（表2）。4 种菌剂中，接种XJ08A浸染苗木根系效果最好，浸染率最高（41．57%）；其他3 种菌剂的浸染率均较低（16．87% ～35．96%）；未接种处理的浸染率为2．83%，可能是自然界中存在的本土AMF进行了浸染。

表2 江南油杉接种AMF后的菌根侵染率Tab.2 Mycorrhizal infection rate of K.fortunei var.cyclolepis inoculated with AMF

图1 AMF浸染形成的菌根结构Fig.1 Mycorrhizal structures inoculated with AMF

2．2 AMF对江南油杉苗木生长及生物量的影响

接种AMF 一定程度上促进了江南油杉苗木的生长（表3 ～4）。苗高、地径、根颈粗、地下鲜重和地下干重均以接种XJ08A 菌剂处理最大，均显著高于CK（P＜0．05）。主根长、地上鲜重、地上干重和总生物量以接种XJ04B 菌剂处理最大，均显著高于CK（P＜0．05）。≥5 mm 根数以接种HUN03B 菌剂处理最多，为CK的1．89倍，处理间差异均不显著。

表3 接种AMF对江南油杉苗木生长的影响Tab.3 Effects of inoculation with AMF on growth of K.fortunei var.cyclolepis seedlings

续表3 Continued

表4 接种AMF对江南油杉苗木生物量的影响Tab.4 Effects of inoculation with AMF on biomass of K.fortunei var.cyclolepis seedlings(g)

2．3 江南油杉幼苗菌根依赖性

根据Nemec[18]的分类方法，可将植物对菌根的依赖程度分为3 级：MD ≥300%时，为高强度依赖；300% ＞MD ≥200%时，为中等强度依赖；200% ＞MD ≥100%时，为弱依赖或无依赖。江南油杉苗木对4 种菌剂的依赖程度有差异，菌根依赖性指数为199．10% ～330．18%（表5）。接种HEB04 菌剂处理的苗木菌根依赖性最小（199．10%），为弱依赖或无依赖；接种HUN03B 菌剂处理的苗木菌根依赖性指数为298．13%，为中等依赖；接种XJ04B 和XJ08A 菌剂处理的苗木菌根依赖指数分别为330．18%和318．08%，为高强度依赖。

表5 接种不同菌剂江南油杉苗木的菌根依赖性Tab.5 Effects of inoculation with AMF on biomass of K.fortunei var.cyclolepis seedlings

3 结论与讨论

AM 菌根结构的形成能增强苗木根系对空气和土壤中氮素的吸收和固定能力，增加脲酶和蛋白酶的活性[1]，加速植株的氮素营养利用率；菌根结构可对根际某个微区内土壤的磷酸酶产生刺激和分泌作用[1,19]，加速全磷向有机磷的转化，使得根际全磷量减少，速效磷富集，能显著提高植株的磷营养效率；菌根的形成可提高根际土壤中各类微生物的数量[1,20]；AMF 与一些溶磷、溶氮细菌共同作用，可增加土壤中有效氮和有效磷的含量，进一步促进植物对氮和磷的吸收与利用[20-21]，提高植株生物量。本试验中，4 种菌剂接种处理的江南油杉苗木苗高、地径和生物量均不同程度高于对照，表明这4 种丛枝菌根真菌对江南油杉苗木的生长发育均有一定的促进作用，验证了之前研究中AM 菌根可促进植物生物量的结论。

4 种菌剂对江南油杉苗木生长的影响不同，表明宿主植株与AMF 之间存在双向选择性。不同菌剂（菌株）可能因为分离地和分离植株的不同，对相同植物的浸染效果产生差异[22-24]。不同的AMF 与植株形成菌根所产生的根际效应有所不同[1]。江南油杉对这4 种菌剂表现出的菌根依赖性也不相同，对HEB04 的菌根依赖性最低，对HUN03B 表现出中等依赖，对XJ08A 和XJ04B 表现出高强度依赖。说明XJ08A和XJ04B两种菌剂能明显促进江南油杉的生长发育，其中XJ08A 对江南油杉根系生长的促进作用最显著。

AMF 对江南油杉树种的浸染程度小、浸染率低，形成菌根结构时间长，如何有效缩短AMF 对江南油杉根系的浸染时间并提高其浸染率是今后菌根研究努力的方向。而这些是否与江南油杉树种根系生长特性有关联、油杉的油脂性是否会阻碍菌根结构的形成以及AMF 浸染过程中对树种的选择偏好等有待进一步研究。