14种AM真菌对枳生长的影响

张金莲 李铭燕 康贻豪 刘金华 陈廷速 李贤良 宋娟 刘升球

摘  要：在盆栽条件下，以柑橘砧木枳（Fructus aurantii）幼苗为试验材料，在基质中接种从广西土壤中分离得到的不同丛枝菌根（AM）真菌菌株，探讨不同AM真菌对枳根系的侵染能力和植株生长的影响。结果表明：用于试验的14个AM真菌菌株均能与枳根系形成共生关系，平均侵染率为36.16%，其中侵染率最高的菌株是黄雷德克囊霉（Redeckera fulvum， Rf），侵染率高达92.83%，侵染率最低的菌株是副冠球囊霉（Glomus coronatum， Gc），侵染率仅为0.23%;接种黄雷德克囊霉、摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae， Fm2）和副冠球囊霉这3个菌株处理的枳植株的株高、茎粗、叶片数和叶柄长均高于CK，是枳的优势菌株，能促进枳的生长。

关键词：丛枝菌根真菌;柑橘砧木;枳;菌根侵染率;促进生长

中图分类号：S666      文献标识码：A

Abstract： Bitter orange （Fructus aurantii） is commonly used as the rootstock for citrus. In this experiment， the arbuscular mycorrhizal fungi isolated from Guangxi soil were inoculated into the potting mix where bitter orange seedlings were grown， and the growth characteristics of mycorrhizal and non-mycorrhizal plants were compared. The data showed that all 14 arbuscular mycorrhizal fungi strains employed in the experiment could form symbiotic relationship with the root system of F. aurantii. The overall average infection rate was 36.16%， with Redeckera fulvum having the highest infection rate （92.83%）. Glomus coronatum exhibited the lowest infection rate （0.23%）. Redeckera fulvum， Glomus mosseae， and Glomus coronatum significantly increased plant height， stem diameter， leaf number， and petiole length of F. aurantii seedlings， when compared to the mock inoculation control group. The study demonstrates that the inoculation of the arbuscular mycorrhizal fungi could significantly promote the growth of bitter orange plants.

Keywords： arbuscular mycorrhizal fungi; citrus rootstock; Fructus aurantii; mycorrhizal infection rate; growth promotion

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.11.029

柑橘是全球最重要的经济作物之一，在水果贸易中排名第一位，我国是世界柑橘的重要原产区之一。柑橘是南方最主要的果树树种，对果农脱贫致富，农村经濟发展起着重要作用[1]。柑橘是典型的菌根依赖植物，其生长发育很大程度依赖于菌根的形成[2]。

丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌广泛分布于大自然的土壤中，地球上80%以上的陆生植物都能与AM真菌形成共生关系[3]。AM真菌不仅能促进植物对氮、磷、钾、钙、锌、铜等营养元素和水分的吸收[4-6]，促进植物生长，还能提高植物对逆境（干旱、盐碱、重金属污染、病虫害等）的抗性[7-10]。虽然AM真菌对宿主植物具有综合的有益效应，但是不同AM真菌的功能不尽相同，对同一种宿主植物的效应也存在差异。接种AM真菌Paraglomus occultum能提高枳实生苗抵御柑橘溃疡病的危害[11]。接种AM真菌Paraglomus sp.降低了柑橘黄龙病寄主植物长春花的感病率和病情指数，提高了长春花对黄龙病的耐受能力和相对防效[12]。接种AM真菌后的菌根化柑橘嫁接苗的各项生长指标（株高、穗厚、枝条生长量、叶绿素含量、根冠比、根系活力）都大大高于非菌根化的嫁接苗，在胁迫环境下接种AM真菌可以提高植物对养分和水分的吸收能力，增强植株茎径、株高以及干物质量等[13-18];也有研究结果表明，在基质栽培条件下接种Glomus clanum对枳实生苗的株高、茎粗、地上和地下干物质量没有任何效应[19];接种G. versiforme对红橘组培苗的株高、茎粗和生物量均产生了抑制作用[20]。因此筛选适合柑橘的AM真菌，培育出菌根化柑橘苗，提高柑橘苗木的质量和移栽成活率，促进幼苗的生长，提高其对不良环境的抵御能力意义重大。

本研究拟通过探讨从广西土壤中分离培养的14种不同AM真菌菌株对柑橘砧木枳生长的影响，筛选与枳根系能形成良好共生关系且能促进枳植株生长的优势AM真菌菌株，为菌根柑橘种苗应用奠定基础，为AM真菌生物技术应用于农业生产实践提供科学依据。

1  材料与方法

1.1  材料

1.1.1  试验材料  供试植物与AM真菌：供试植物为枳，种子由广西特色作物研究院提供;供试AM真菌由广西农业科学院微生物研究所土壤微生物课题组分离保藏。供试菌株经形态学和分子生物学鉴定种类见表1。

1.1.2  供试土壤  供试基质：沙∶土∶育苗机质按2∶1∶1混匀后采用高压蒸汽灭菌法在温度121 ℃下灭菌120 min。冷却备用。

1.2  方法

1.2.1  试验设计  盆栽试验于2019年3月9日在广西农业科学院的核心实验区玻璃温室内进行。试验设置14个接种AM真菌处理和1个不接种处理（CK），共15个处理，每个处理5株3个重复15盆，共225盆。花盆盆口直径15 cm、盆高12.5 cm、底部直径11 cm。

供试枳的种子用1‰高锰酸钾消毒2 min后置于28 ℃培养箱催芽24 h、穴盘播种，发芽后选取10 cm高的生长一致的植株移栽于花盆，每盆1株。先在花盆底部垫一张与底部大小一致的纸片，加入1/2已灭菌的基质。按接种量300个孢子/盆在植株根部周围放AM真菌接种体，使其与根系充分接触，继续加入基质没过根系至花盆的3/4处，按菌株编号挂上标签。CK加入等体积灭菌基质。每14 d淋1次Hoagland营养液200 mL。

1.2.2  测定指标  植株生长指标测定于种植后30 d开始，每30 d（4月8日、5月8日、6月7日、7月7日）测量植株的株高、茎粗、叶片数和叶柄长，共测量4次。

枳根系染色及侵染率检测采用Quink牌纯黑墨水醋染色法，每个处理随机挑取30条枳根系进行染色，记录观察不同AM真菌菌株对枳根系的侵染情况，具体方法参考李冬萍等[21]的方法。

1.3  数据处理

用DPS统计软件对试验数据进行统计分析，采用Excel 2017进行作图，置信水平为95%（P<0.05）。

2  结果与分析

2.1  不同AM真菌对枳根系侵染率

从表2可见，供试的14个AM真菌菌株均能侵染枳根系，平均侵染率为36.16%，其中侵染率最高的菌株为Rf，侵染率高达92.83%;侵染率为50%～80%的供试菌株共4株，分别是Ce（63.43%）、Ps（61.37%）、Ri（58.07%）、Dt1（52.87%），侵染率低于50%的供试菌株共9株，其中Gc菌株的侵染率最低，仅0.23%。

根内菌丝和丛枝侵染率最高的菌株均为Rf，侵染率分别高达92.50%、81.83%;14个菌株中，部分菌株都能在枳根系内形成泡囊，其中泡囊侵染率最高的菌株是Ce1（4.80%）。在CK中均未观察到根外菌丝、根内菌丝、丛枝、泡囊以及侵入点等结构。菌株侵染结构染色图如图1所示（Rf菌株）。

2.2  不同AM真菌菌株对枳株高的影响

接种不同AM真菌处理对枳株高的影响有显

著差异。30 d时，接种AM真菌处理的枳株高均高于CK，其中，接种Rir、Fm、Fm2三个菌株处理的枳株高显著高于CK;60 d时，除Ce、Ri、Dt2、Dt1菌株处理枳株高低于CK ，接种其余菌株处理的枳株高均高于CK，与CK均未达到显著水平;90 d时，仅接种Rf和Gc菌株处理的枳株高高于CK，其余处理均低于CK，但各处理间未达到显著差异水平;120 d时，接种Rf、Gc、Fm2、Fm1、Ps、Ce1、Dt2菌株处理的株高高于CK，但仅接种Rf菌株处理的枳株高显著高于CK（P<0.05），而接种其余菌株处理枳株高则低于CK（表3）。

2.3  不同AM真菌菌株对枳茎粗的影响

接种不同AM真菌处理对枳茎粗的影响见表4。30 d时，不同AM真菌接种处理的枳茎粗均大于CK，其中接种Fm2、Gc、Rm、Ad菌株处理的枳茎粗显著大于CK（P<0.05）。60 d时，除接种Ce、Ri、Ce1、Dt2菌株处理外，接种其余菌株处理的枳茎粗均大于CK，但未达到显著差异水平。90 d时，仅接种Gc菌株处理的枳茎粗显著大于CK（P<0.05），接种其余菌株处理的枳茎粗度均低于CK。120 d时，除接种Dt1、Dt2和Fm菌株处理的枳茎粗小于CK外，接种其余菌株处理均大于CK，其中接种Gc菌株处理显著大于CK（P<0.05）。

2.4  不同AM真菌菌株对枳叶片数的影响

表5显示不同AM真菌菌株接种处理对枳叶

片数的影响，30 d時，不同AM真菌接种处理间没有显著差异。60 d和90 d时，各接种处理间的差异变大。到120 d时，各接种处理间的差异更明显，其中接种Ce菌株处理叶片数最少，比CK下降了22.86%，接种Rf菌株处理叶片数最多，比CK提高了25.71%。

2.5  不同AM真菌菌株对枳叶柄长的影响

接种30 d和90 d时，不同AM真菌接种处理和CK间没有显著差异。60 d时，接种Rf、Ce1、Fm1、Fm2、Gc菌株处理显著高于对照，其余接种处理和CK差异不显著。120 d时，除接种Rir、Fm菌株处理显著低于CK外，其余接种处理和CK差异不显著，其中接种Rf菌株处理叶柄最长，是CK的115.18%，接种Rir菌株处理的枳叶柄最短，仅是CK的79.46%（表6）。

3  讨论

丛枝菌根（AM）真菌能与80%以上的植物根系共生进而形成庞大的菌丝网络系统，提高植物对水分和养分的吸收功能以及促进植物对各种元素的吸收作用[13]。不同的宿主植物可以和同一种AM真菌相互共存形成菌丝网，而不同类别的AM真菌也可以和同一种宿主植物相互共存形成菌丝网[22]。AM真菌和宿主植物之间具有选择性，两者之间可以相互选择，不同类别的AM真菌对同一种宿主植物会产生不相同的作用效果[23]。AM真菌与宿主植物相互选择后，能够促进宿主植物生长发育的AM真菌，则可视为该植物的优势菌株[24]。在范继红等[25]的研究中表明，4个AM真菌（Gm、Gv、Ga、Ge）均能和甘草形成丛枝菌根，甘草的苗高、地径、主根长、鲜质量、干物质量等生长指标得到显著的提高。本研究中，14种AM真菌菌株对枳生长的效应也有显著差异。接种30 d时，菌根化的枳苗与非菌根化的枳苗相比，其株高、茎粗、叶片数以及叶柄长都得到了不同程度的增加，这说明接种AM真菌后对枳的生长发育具有一定的促进作用。但至接种120 d时，不同AM真菌对枳的生长发育有不同的效应，表现为促进作用、没有效应和抑制作用。其中摩西斗管囊霉（Fm2）、黄雷德克囊霉（Rf）、副冠球囊霉（Gc）这3个AM真菌菌株对枳的促生作用最为明显，可将这3个优势菌株选为促进枳生长的优势AM真菌菌株。

另一方面，柑橘根系被AM真菌侵染后，取根段进行染色，在显微镜下能够清楚观察到菌根的侵入点、根外菌丝、根内菌丝、丛枝、泡囊等结构[26]。张敏瑜等[16]对柑橘接种AM真菌G. epigaeum，盆栽培养6个月后检测到菌根侵染，侵染率为56.38%。本研究中，14个AM真菌菌株均能侵染枳根系，但侵染能力有显著差异，即使是同一种AM真菌的不同菌株对枳的侵染能力也存在显著差异。这是因为AM真菌在选择宿主植物时具有偏好性。AM真菌对植物的侵染率越高，就说明AM真菌与植物的亲和度越高，二者之间成正比关系[27]。对比14个AM真菌菌株对枳根系的侵染率可以发现，Rf的侵染率最高，表明该菌株和枳根系的亲和度较高，二者能更有效的相互识别;Fm1、Gc的菌根侵染率仅为22.33%和0.23%，这3个菌株对枳的侵染能力有显著差异，但都对枳的生长具有明显的促进作用，而侵染能力较强的菌株Ce（63.43%）、Ri（58.07%）、Dt1（52.87%）、Rir（44.50%）、Fm（34.40%）却抑制了枳的生长。本研究中，同一个菌株在枳生长的不同时期，效应也存在差异，由于本次试验是在盆栽中进行，虽然定期浇营养液，与大田相比，枳根系的生长空间和营养物质均受限制，生长后期是否有些AM真菌由共生转变成寄生，从而限制了AM真菌功能的发挥。因此，AM真菌对枳生长发育的影响及其机理还有待进一步深入研究。

4  结论

不同AM真菌菌株对枳的侵染能力和生长效应不尽相同，对比14种AM真菌菌株对枳的侵染能力和生长效应，结果表明14种AM真菌均能和枳形成共生关系，Rf、Ce1、Ps、Ri、Dt1、Rir、Gc和枳的亲和能力较强。综合4个生长指标，黄雷德克囊霉（R. fulvum， Rf）、摩西斗管囊霉（F. Mosseae，  Fm2）、副冠球囊霉（G. coronatum， Gc）是促進枳生长的优势菌株。

致谢  感谢Department of Genetics and Biochemistry，Clemson University，SC，U.S.A.的Haiying Liang教授对文稿英文的修改。

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责任编辑：沈德发