干旱胁迫下丛枝菌根真菌对水稻生长的影响

庄光梅 金梓涵

摘    要：通过控制水稻的水分供给模拟干旱胁迫，对比接种丛枝菌根真菌和未接种的水稻在营养生长方面的差异，探究干旱胁迫下丛枝菌根真菌对水稻生长的影响。结果发现，在干旱胁迫下，接种过丛枝菌根真菌的水稻植株的根长、侧根数、叶片数和生物量都显著高于未接种过的水稻植株，丛枝菌根真菌提高了水稻在营养生长期的耐旱能力。

关键词：干旱;丛枝菌根真菌;水稻生长;影响

文章编号： 1005-2690（2021）15-0009-02       中国图书分类号： S668.4       文獻标志码： A

当前因为全球气候变暖导致极端天气增加，干旱灾害频发，范围逐渐扩大，造成水稻严重减产。2009—2010年，我国西南5省遭遇持续性特大干旱，作物产量损失严重[1]。而在水稻营养生长阶段，水分胁迫可造成水稻平均减产19.11%[2]，因此提高水稻抗旱能力的研究十分重要。

丛枝菌根真菌是一种在自然界广泛存在的植物根部共生菌，它与根部形成的菌根能够增加水稻根部表面积，提高水稻对营养元素的吸收能力，增强植物的抗逆性，进而提高产量[3]。近年来，对于水稻和丛枝菌根真菌的研究逐渐增多，但是主要集中在其对水稻的营养吸收、耐盐碱和耐重金属能力的影响，而不是对抗旱能力的影响[4]。有研究表明，在干旱条件下，丛枝菌根真菌可以提高羊草的植株生物量和生长速度。

1   研究目的

本课题为研究干旱条件下丛枝菌根真菌对水稻生长产生的影响，了解在丛枝菌根真菌的作用下水稻的营养器官会产生哪些变化，这些变化对于水稻抗旱是否有帮助，探索丛枝菌根真菌在水稻种植过程中的应用方向。

2   研究方法与过程

2.1   试验材料

水稻种子（南粳9108）、高温灭菌稻田土、丛枝菌根真菌菌种（来自南京农业大学）、塑料桶10个（直径20 cm，高度15.5 cm，容量3 L）、全光谱植物补光灯（60 W LED 68珠）、直尺、电子秤、纸袋、电热恒温鼓风干燥箱。

2.2   试验方法

将浸种催芽后的水稻种子分别播种到接菌种和未接菌种的盆土中;浇水培养约30 d后，测量其株高、分蘖数和叶片数;再进行15 d控水培养后，测量其株高、分蘖数、叶片数、根长、侧根数以及地上和地下部分的干重情况。

2.3   试验过程

（1）浸种催芽：选100颗籽粒饱满且无损伤的稻种，用2%次氯酸钠溶液浸泡15 min消毒，冲洗干净后清水浸泡36～48 h进行催芽。

（2）接菌和播种：把5个塑料桶编号，标注为无菌组，每桶装入2 kg灭菌土;另外5个塑料桶也进行编号，标注为有菌组，装入1.8 kg灭菌土，在土下2～3 cm处均匀撒上200 g丛枝菌根菌种两组每盆播种5～6颗稻种，覆盖少量灭菌土后用水浇透。

（3）培养水稻：在水稻苗高度达到10 cm前每天喷水，保持土壤湿润，帮助水稻扎根;水稻苗高达10 cm后，在塑料桶内加水淹到土面以上2～3 cm处，每天浇水保证水面高度，并将水稻苗放到阳台上，光照不足时每天开5～6 h植物补光灯进行补光;培养30 d后，测量株高、分蘖数和叶片数。

（4）控水处理：水稻生长30 d后，丛枝菌根真菌在土壤中大量繁殖，每组选取4盆进行15 d控水处理，剩下的一盆正常浇水作为对照处理。控水时期日间温度通常高于30 ℃，蒸发量很大，因此不能完全断水。每株水稻每天浇水50 mL，保证土表无积水也不干裂，水稻生长受到影响但不会枯死。

（5）数据统计：控水处理完毕后，将水稻根部洗干净，拍照对比，并测量株高、分蘖数、叶片数、根长和侧根数;将水稻的地上和地下部分剪开，装入写有编号的纸袋，放入干燥箱40℃烘干3 d后分别称量干重。

3   研究结果

（1）控水处理后丛枝菌根真菌对水稻植株株高的影响：由图1可知，控水处理前，各组水稻的平均株高差异不明显;控水处理后，未接菌组的水稻株高显著低于其他组，而接菌水稻的平均株高与未进行控水的对照组相差不大。可见在控水条件下，丛枝菌根真菌有效促进了水稻的株高生长，而在正常供水情况下，丛枝菌根真菌对株高影响不大。

（2）控水处理后丛枝菌根真菌对水稻植株分蘖数的影响：控水处理前，接菌的水稻植株与未接菌的平均分蘖数差异不大。15 d后，控水接菌组的水稻分蘖数显著高于未接菌控水组，而正常供水的对照组则接菌和未接菌差异并不明显。丛枝菌根真菌在控水和正常供水的条件下，都可以提高水稻分蘖数。

（3）控水处理后丛枝菌根真菌对水稻植株叶片数的影响：控水处理前，各组水稻叶片数之间的差异不大。而控水处理15 d后，未接菌组的植株平均叶片数比其他组更少，未控水未接菌的对照组也略有差异。而接菌的水稻无论是否控水，叶片数差异都不明显。可见丛枝菌根真菌无论在控水还是正常供水的条件下，对水稻叶片生长都有促进作用，而在控水条件下，对水稻叶片正常生长的保障作用尤其明显。

（4）控水处理后丛枝菌根对水稻根部生长的影响：无论是否控水，接菌水稻平均根长和侧根数都明显更高。控水处理对未接菌组的根长和侧根数影响最明显。可见丛枝菌根真菌对控水时期植株根部生长有重要作用。

（5）控水处理后丛枝菌根对地上和地下部分干重的影响：由图2可知，控水处理后，接菌水稻地上和地下部分的干重都显著高于未接菌的水稻。而接菌水稻的控水处理组和未控水对照组相比，地上和地下部分干重的差异不明显，可见丛枝菌根在控水期间帮助植株保持了有机质的积累。

4   结论和分析

通过对试验数据分析可知，在干旱胁迫下，接种过丛枝菌根真菌的水稻植株在根长、侧根数、叶片数和生物量方面都显著高于未接种过的水稻植株。尤其是丛枝菌根真菌对水稻的根长和侧根数的提高，可以帮助水稻在土壤中更好地吸收和利用水分，保障正常营养生长，安全度过旱期。综上所述，丛枝菌根真菌显著提高了水稻在营养生长期的耐旱能力，丛枝菌根真菌可以作为菌肥广泛使用，帮助水稻在干旱条件下保证产量。

参考文献：

[ 1 ] 张峰.川渝地区农业气象干旱风险区划与损失评估研究[D].杭州：浙江大学，2013.

[ 2 ] 张世乔，王瑞峥，江洪，等.中国水稻产量受水分胁迫影响的Meta分析[J].江苏农业科学，2018，46（18）：51-54.

[ 3 ] 胡正嘉，沈福初，秦万贵，等.丛枝菌根真菌和细菌肥料对水稻生长的影响[J].华中农业大学学报，2001，20（3）：246-247.

[ 4 ] 杨基先，赵廷，王立，等.低镉浓度下丛枝菌根真菌对植物的保护作用[J].哈尔滨工业大学学报，2018，50（2）：77-81.