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我国北方部分地区丛枝菌根真菌的多样性及其生长效应研究

盖京苹  
【摘要】: AM真菌是农业生态系中一类重要的土壤微生物,在农田土壤和工业污染区土壤中都广泛存在。由于不同AM真菌对特定植物的生长效应存在差异,因而通过了解当地AM真菌的多样性,筛选目标植物上的高效菌种,继而进行大田试用,是AM真菌走向田间应用的必由之路。本研究通过调查我国北方部分地区的AM真菌资源,研究了AM真菌的种群组成及其在空间、土壤利用方式和宿主植物类型等不同环境条件和空间尺度上的分布规律;在此基础上,根据它们对甘薯的生长、吸磷效应筛选出高效菌株,在大田条件下研究了AM真菌菌丝的分布特性、代谢活性及其对甘薯产量和品质的影响;并通过分子探针跟踪调查了引入AM真菌在共生体中的发育和表达,以期为菌根真菌的生产应用提供技术支持。具体结果如下: 在河北省、山东省的农田土壤和辽宁省矿区重金属污染土壤中采集有代表性的土样,从中分离出AM真菌7属33种。原始样品经过诱集培养、分离纯化后,得到39个纯净菌株,18个纯株,在欧洲菌藏中心登记5个菌株,在此基础上初步建立了菌种保藏室。分析不同土壤条件下AM真菌的多样性特点及其影响因素发现,重金属污染土壤和普通农田土壤中均以Glomus属的频度最高。农田土壤中速效磷含量、pH对孢子密度的影响较大。重金属污染土壤中,综合污染指数和速效磷含量是影响种的丰度的主要因素,土壤pH值与重金属综合污染指数是影响孢子密度的主要因素。宿主植物明显改变了污染土壤中AM真菌的种群组成,土壤pH值对种群组成也有一定影响。 以宿主植物的生物量、产量及吸磷效应作为筛选高效菌株的主要标准,在所用的17个菌株中,选出SP4、SP5、BEG167和BEG141为高效菌株。并发现AM真菌的生态学特性与其效应有关,不同属AM真菌的侵染率、根外繁殖体数量及对甘薯的效应均有差异,多数Glomus属真菌的繁殖体数量和菌根效应明显优于Acaulospora属和Scutellospora属真菌。研究中还观察到,起源相同的2种AM真菌对甘薯的效应不同,表明同一AM真菌群落中的不同成员间存在生态位的分异。 接种AM真菌改变了田间条件下根外菌丝的分布特征,增强了菌丝对磷的吸收和运输功能。接种处理中平行于垄的方向的菌丝密度和活性菌丝密度显著增加,根内菌丝的ALP活性和根外菌丝的SDH活性提高。 田间小区试验的结果显示,接种AM真菌显著提高了甘薯的产量和品质,其中BEG168,GSP4和BEG141的效应较高,增产了10%以上;接种GSP4、BEG141还提高了红兴335的可溶性总糖和胡萝卜素含量。与外来菌种相比,当地筛选的菌种BEG168和GSP4与甘薯的亲和力最强,效应最高。PCR检测结果显示,引入真菌已侵染植物根系。证实甘薯生物量和产量的增加来自于接种AM真菌的效应。


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