4种牧草接种AM真菌效应分析

摘要：通过对红三叶（Trifolium pratense）、白三叶（Trifolium repens）、高丹草（Sorghum sudanense）、紫花苜蓿（Medicago sativa）接种AM真菌，测定植物根际AM真菌菌根侵染率、孢子密度，地上和地下部分生物量，了解宿主植物与AM真菌之间的协同作用，明确AM真菌对牧草的促生长效应，并筛选与4种牧草匹配的AM真菌。结果表明，AM真菌可侵染4种牧草且均能产生孢子，但不同牧草的侵染率和孢子密度存在差异。当对高丹草接种Glomus mosseae、Glomus intraradices、Glomus etunicatum、Glomus cladoideum、Glomus microagregatum、Glomus caledonium（简称G6），对红、白三叶接种Glomus intraradices（简称Gi），对苜蓿接种Glomus mosseae （简称Gm）时产量提高水平较对照组最为明显，接种AM真菌有效促进了植株的生长发育，提高了牧草的产量。

关键词：牧草；AM真菌；生物量；接种效应

中图分类号：S 54文献标识码：A文章编号：1009-5500（2015）02-0043-05

丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal，以下简称AM真菌）是一种分布最广和最常见的菌根[1]，它是由AM真菌与陆生植物形成的一种共生体[2]。AM真菌与宿主植物形成共生体后能以不同的途径和方式影响宿主植物的整个生长代谢过程，对植物的生长发育、养分吸收、产量、品质及抗逆性等有着很好的促进作用。在许多植物上丛枝菌根都被证明能促进植物对P、K、N、Cu、Zn等矿质元素的吸收[3]，促进植物生长，提高植物品质，提高苗木移栽成活率，增强植物的抗病性，增强植物对于干旱、寒冷、盐碱的抗性[4]，提高植物对重金属的耐性[5，6]。菌根生物技术在解决土壤干旱贫瘠，矿区废墟复垦，退化生态系统恢复重建，合理利用资源以及荒山造林等方面也有重要作用[7]。接种AM真菌能有效促进宿主植物的生长，改善宿主植物的营养状况，对植株的高度、鲜重等一系列生物量指标有显著的影响。AM真菌为植物的生长提供有效的磷元素，使豆科植物的生物量明显增加[8]。

国内外AM真菌的研究多数集中在果树，蔬菜和农作物[9-14]，对牧草的丛枝菌根研究较少。红三叶、白三叶、高丹草、苜蓿具有较高的饲用价值[15]，试验选取了Gi、Gm、G6真菌，研究其对4种牧草生长发育的影响，为牧草AM真菌的开发和利用提供理论依据。

1材料和方法

1.1试验材料

供试牧草为红三叶、白三叶、高丹草、紫花苜蓿，菌种购于青岛农业大学菌根实验室，为Glomus mosseae（简称Gm）、Glomus intraradices（简称Gi）、Glomus mosseae、Glomus intraradices、Glomus etunicatum、Glomus cladoideum、Glomus microagregatum、Glomus caledonium（简称G6）3种真菌。

1.2试验方法

1.2.1菌根侵染率的测定

种植牧草时每盆装4 kg灭菌土，接种处理组每盆层施菌剂10 g（盆直径14.5 cm，深23 cm）。所取盆栽土壤均采自石河子大学试验站牧草试验地，土壤为重壤土，含有机质2.01%，全氮0.12%，碱解氮72.8 mg/kg，速效磷34.8 mg/kg。取根时小心拨开土壤，用镊子和剪刀配合，从根的不同部位随机取细根2～3 g。将根段剪成0.5～1.0 cm的小段放入试管，加入5%～10% KOH，放在90 ℃的水浴锅20～60 min，用自来水冲洗根系3次，放入2%的HCl溶液中浸泡5 min，去掉酸液后加入0.01%的酸性品红乳酸甘油染色液（乳酸875 mL、甘油63 mL、蒸馏水63 mL、酸性品红0.1 g），再放回90 ℃水浴锅内20～60 min，或室温下过夜，加入乳酸分色即可镜检，按照根段频率标准法测定根系侵染率。

1.2.2孢子密度测定

用湿筛-倾注-蔗糖离心法进行孢子分离并在体视显微镜下进行密度测定。取一定量土壤（风干土或鲜土）样品50 g，放入150 mL三角瓶，加入100 mL蒸馏水。静置2～3 min，过双层筛（上层20目，下层400目），重复冲洗3次以上，将筛上的物质转移到50 mL离心管中，3 000 r/min离心3 min，弃上清液，在下层沉淀中加入45%的蔗糖溶液（50 mL离心管加蔗糖液至30 mL刻度处），迅速震荡后3 000 r/min离心1 min，上清液过400目筛，用清水冲洗3～5 min后蒸馏水冲洗进培养皿中，体视显微镜挑选孢子。

1.2.3牧草产量的测定

接种11周后收获植株，将盆栽牧草用自来水浸泡15 min，冲去根系土壤，分离根部和叶部进行称重，自然条件下风干再次称重，记录数据。

2结果与分析

2.1AM真菌对不同牧草的侵染率

接种AM真菌后，供试牧草的侵染率均有不同程度的提高（表1）。高丹草接种Gi，G6和Gm的效果与对照组差异显著（P

表1不同牧草接种AM真菌的侵染率

Table 1Infection rate of different forages inoculated with AM fungi%

处理高丹草 红三叶 白三叶 苜蓿

CK0.00±0.00c0.00±0.00d0.00±0.00d0.00±0.00c

Gi16.30±0.50b23.50±1.50b50.35±2.55a34.76±4.64b

G674.05±5.15a32.08±0.83a39.11±1.31b50.06±1.23a

Gm26.10±1.55b9.28±3.03c22.47±0.87c33.89±2.66b

注：同列不同小写字母表示差异显著性（P

2.2AM真菌对孢子数量的影响

接种AM真菌后，供试牧草的孢子数量均有不同程度的提高（表2），且接种组与对照组相比差异均极显著。高丹草接种Gi、Gm差异不显著，与接种G6相比差异显著，接种Gm、G6差异不显著，在接种Gi时孢子数量最多，为325个；红三叶接种Gi与G6和Gm差异极显著，接种G6、Gm差异不显著，接种Gi时孢子数量最多，为675个；白三叶接种Gi与G6和Gm差异显著，接种G6、Gm差异不显著，接种Gm时孢子数量最多；苜蓿接种Gi、Gm差异不显著，与接种G6差异显著，接种G6时孢子数量最多，为116.0个。

表2不同牧草接种AM真菌的孢子数量

Table 2Number of spores in different forages inoculated with AM fungi 个

处理高丹草红三叶白三叶苜蓿

CK0.0±0.0c0.0±0.0c0.0±0.0c0.0±0.0c

Gi325.0±25.0a675.0±25.0a425.0±25.0b73.0±25.0b

G6225.0±25.0b425.0±25.0b625.0±25.0a116.0±4.0a

Gm275.0±25.0ab475.0±25.0b675.0±25.0a77.5±25.0b

2.3AM真菌对牧草产量的影响

接种AM真菌后，各牧草的产量均有不同程度的提高（表3）。高丹草接种G6时产量最高，接种Gi、Gm相比差异不显著，但接种组与对照组相比差异均显著；红三叶接种Gi与对照组、接种G6、Gm相比差异显著，接种G6、Gm、对照组相比差异均不显著，但接种Gm与对照组相比差异显著，且接种Gi时产量最高；白三叶接种Gi与对照组、接种G6、Gm相比差异显著，接种G6、Gm相比差异不显著，但与对照组相比均显著，且接种Gi时产量最高；苜蓿接种Gm、G6、对照组相比差异显著，与接种Gi相比差异不显著，接种G6与对照组相比差异显著，接种Gm时产量最高。

2.4侵染率与牧草产量的相关性分析

高丹草、红三叶、白三叶的侵染率与产量成正相关，产草量随菌根侵染率的增加呈线性增加（图1）。苜蓿产量和菌根侵染率之间并不存在明显的线性关

表3不同牧草接种AM真菌的生物量

Table 3Biomass of different forages inoculated with AM fungi g

处理地上部分鲜重地上部分干重根鲜重根干重

高丹草

CK546.00±4.00c158.95±3.15c498.45±2.75c172.55±4.05c

Gi786.00±4.00b321.50±2.80b730.75±0.45b255.75±5.65b

G61525.00±35.00a581.05±16.05a1271.65±20.55a400.50±5.20a

Gm757.50±2.50b340.45±9.85b688.35±5.85b220.05±4.65b

红三叶

CK198.70±4.35c45.70±1.00c125.19±5.19c33.80±1.40c

Gi437.83±11.74a100.70±2.70a355.37±10.19a95.95±2.75a

G6211.09 ±8.05bc48.55±1.85bc134.63±2.78bc36.35±0.75bc

Gm225.22±7.83b51.80±1.80b152.97±2.60b41.30±0.70b

白三叶

CK68.70±3.05c15.80±0.70c47.24±0.57c11.70±0.90c

Gi176.09±6.09a40.50±1.40a151.30±5.74a40.85±1.55a

G6131.31±4.35b30.20±1.00b50.37±1.48c13.60±0.40c

Gm117.61±6.31b27.05±1.45b67.78±2.22b18.30±0.60b

苜蓿

CK198.55±4.25c49.10±1.60c141.28±4.92c31.00±1.00c

Gi346.25±3.45a81.50±1.70a216.14±6.14b49.25±0.35b

G6268.25±6.65b62.25±3.15b199.93±5.53b46.15±0.95b

Gm352.00±1.20a82.60±5.10a316.65±1.65a76.25±4.05a

图1牧草产量与接种AM真菌侵染率之间的关系

Fig.1The relationship between forage production and the infection rate of AM fungi

系，随着侵染率增加其产量反而有降低的趋势，因此，可以推测AMF对苜蓿可能存在一个最适侵染率，苜蓿产量在侵染率达到最适值时才会表现出正效应。这一现象还需要后期的进一步验证。

3讨论与结论

结果表明，接种的3种AM真菌，提高了牧草的侵染率，增加了牧草的孢子数量，有效促进了植株的生长发育，显著提高了牧草产量。不同牧草接种AM真菌的侵染率的敏感度不同，高丹草、红三叶和苜蓿对接种G6较为敏感，而白三叶则对接种Gi较为敏感。同时，牧草种类和接种菌种的不同，对孢子数量有一定的影响，高丹草和红三叶在接种Gi时孢子数量最多，白三叶接种Gm时孢子数量最多，而苜蓿则在接种G6时孢子数量达到最高。基于对侵染率及孢子数量的分析，结合不同牧草接种AM真菌的生物量结果，证实了菌种的接种显著提高了牧草产量。当对高丹草接种G6，对红、白三叶接种Gi，对苜蓿接种Gm时产量提高水平较对照组最为明显，说明Gm与苜蓿有较高的亲和性、共生性及产孢能力，与常青等[16]研究结论一致。

AM真菌除影响植株的生长发育外，对其抗旱性、抗病性以及对盐碱和重金属等其他抗逆性都有影响[17-19]，对牧草AM真菌的开发和利用有重要的现实意义。宿主植物不同，土壤因子对其侵染率、孢子密度的影响也不同[20]，由于AM真菌只有侵入根系才能存活、繁殖并发挥作用，故其在大面积栽培条件下接种困难，AM生物技术并没有得到广泛应用。因此，今后需要进一步探讨AM真菌改善植物营养代谢的机制与途径，加快AM真菌的纯培养研究。可以预见，AM真菌作为一种经济而有效的生物肥料，将广泛应用于农业生产与生态农业中，且带来不可估量的经济效益和生态效益[21]。

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