EFFECTS OF AM FUNGI AND WATER STRESS ON DROUGHT RESISTANCE OF ARTEMISIA ORDOSICA IN DIFFERENT SOILS

 利用两种不同土壤研究了水分胁迫和接种AM真菌(摩西球囊霉(Glomus mosseae)和油蒿(Artemisia ordosica)根际土著AM真菌)对毛乌素沙地重要演替物种油蒿生长和抗旱性的影响。结果表明, 两种土壤中水分胁迫没有显著影响油蒿的植株形态和含水量, 但严重抑制了菌根侵染率。水分胁迫促使油蒿提高叶片保水能力, 抑制N、P在地上部的分配。在胁迫前期SOD活性较高, 而POD活性在后期较高。同一水分条件下接种AM真菌显著提高了AM真菌侵染率, 土壤中孢子数显著增多, 提高了植株分枝数并促进侧根发育, 显著提高根冠比和植株保水能力, 加强了根系对全磷、全氮的吸收。接种AM真菌的植株可溶性糖和丙二醛含量较低, 可溶性蛋白含量无显著变化, SOD和POD活性提高, 油蒿抗旱性加强。水分胁迫下在不同土壤中接种不同AM真菌对油蒿的促进效应差异较大, 接种土著AM真菌的效果优于摩西球囊霉单一接种。干旱导致菌根侵染率下降是宿主植物吸水能力下降的原因之一, 在植物生长前期接种AM真菌可以增强植物抵抗生长中后期环境干旱的能力。     

水分胁迫下AM真菌对枳实生苗叶片矿质营养吸收的影响

在温室盆栽条件下研究丛枝菌根真菌(AM真菌)Glomus versiforme对水分胁迫下(正常水分为对照)的枳[Poncirus trifoliata (L.) Raf.]实生苗叶片矿质营养吸收的影响.研究表明,水分胁迫显著抑制AM真菌对枳实生苗根系的侵染.无论在正常水分还是在水分胁迫下,AM真菌的感染显著提高枳实生苗叶片P、K和Ca的含量,水分胁迫下的菌根贡献率均高于对照;AM真菌的接种对叶片N、Mg和Cu含量没有显著影响.与未接种处理相比,AM真菌处理仅对水分胁迫下的枳实生苗叶片Fe和Zn含量有显著促进作用.研究还表明,接种处理降低叶片Mn含量,正常水分下达到显著水平.     

覆膜与接种AM真菌对半干旱区玉米根际土壤理化性质的影响

本研究采用裂区试验设计,主区设置了3种覆膜方式:露地平播(即常规播种方法,无覆膜)、半覆膜平作(即常规播种方法,覆膜占小区面积一半)、全膜垄上穴播(即起垄后小区全覆膜,垄上播种),副区设置了2个丛枝菌根(AM)真菌接种水平:接种AM真菌(AM)和不接种对照(CK),研究了大田条件3种覆膜方式下接种AM真菌对半干旱区春播玉米根际土壤养分、有机碳含量及AM真菌特性(侵染率、根外菌丝密度与土壤球囊霉素)的影响。结果表明:3种覆膜方式下,与不接种对照相比,接种AM真菌显著提高了根系侵染率、根外菌丝密度、土壤中球囊霉素和有机碳含量、植株干重、碳氮比和土壤含水量,同时显著促进了土壤养分吸收(个别例外),其中土壤根外菌丝密度、易提取球囊霉素、有机碳、速效磷和速效钾含量、碳氮比随着覆膜方式由无覆膜-半覆膜-全覆膜的变化呈降低趋势,而植株干重、土壤中总球囊霉素、全氮和含水量随着覆膜方式由无覆膜-半覆膜-全覆膜的变化呈升高的趋势。全覆膜结合接种AM真菌在促进西北半干旱地区田间作物生长、提高土壤含水量、以及改善菌根侵染率、菌丝密度与土壤中球囊霉素含量的作用最大,但降低了土壤养分,后期还可能需要通过合理施肥措施加以维持土壤肥力水平。相关分析表明,土壤根外菌丝密度和球囊霉素含量与土壤矿质养分和水分存在一定程度的协同效应,接种AM真菌有助于根际土壤养分转化,促进植物生长。     

喀斯特土壤上香樟幼苗接种不同AM真菌后的耐旱性效应

为探索喀斯特土壤适生植物香樟幼苗在接种不同AM真菌后的耐旱适应性,进行了香樟幼苗接种幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和层状球囊霉(Glomus lamellosum)后水分胁迫处理试验。结果表明：（1）接种AM真菌显著提高了香樟幼苗的生物量积累,AM促进植株生物量效应依次为中度>轻度>正常>重度,同一水分胁迫处理下生物量幼套球囊霉>层状球囊霉。（2）中度干旱下香樟幼苗菌根依赖性最大,幼套球囊霉接种植株的菌根依赖性较层状球囊霉大。（3）接种AM真菌显著提高了植株叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量,并降低了丙二醛含量;在正常供水下植株叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量层状球囊霉接种>幼套球囊霉接种>对照,干旱胁迫下表现为幼套球囊霉接种>层状球囊霉接种>对照;干旱胁迫下的幼套球囊霉接种植株丙二醛含量低于层状球囊霉接种植株。（4）总体上,可溶性糖与脯氨酸相关性极显著,可溶性蛋白质与丙二醛之间呈显著负相关性。幼套球囊霉接种香樟幼苗的耐旱性高于和层状球囊霉接种香樟幼苗。     

干旱胁迫下AM真菌对油蒿叶片保护系统的影响

基利用盆栽试验在正常水分和干旱胁迫条件下研究了灭菌土接种AM真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)和土著AM真菌对油(蒿Artemisia ordosica)生长及叶片保护系统的影响。结果表明,干旱胁迫显著抑制了土著AM真菌对油蒿的侵染,但对G.mosseae的侵染影响较小。正常水分和干旱胁迫条件下,接种AM真菌显著增加了油蒿生物量和干重以及根系含磷量;提高了叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量并降低了脯氨酸和丙二醛含量;显著增强了过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,增强了油蒿对干旱的防御能力。     

水分胁迫下AM真菌对沙打旺生长和抗旱性的影响

利用盆栽试验研究了水分胁迫条件下接种AM真菌对优良牧草和固沙植物沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)生长和抗旱性的影响。在土壤相对含水量为70%、50%和30%条件下,分别接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和沙打旺根际土著菌,不接种处理作为对照。结果表明,水分胁迫显著降低了沙打旺植株(无论接种AM真菌与否)的株高、分枝数、地上部干重和地下部干重,并显著提高了土著AM真菌的侵染率,对摩西球囊霉的侵染率无显著影响。接种AM真菌可以促进沙打旺生长和提高植株抗旱性,但促进效应因土壤含水量和菌种不同而存在差异。不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了植株菌根侵染率、根系活力、地下部全N含量和叶片CAT活性。土壤相对含水量为30%和50%时,接种株地上部全N、叶片叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量和POD活性显著高于未接种株;接种AM真菌显著降低了叶片MDA含量;接种土著AM真菌的植株株高、分枝数、地上部和地下部干重显著高于未接种株。土壤相对含水量为30%时,接种AM真菌显著增加了地上部全P含量和叶片相对含水量;接种摩西球囊霉的植株株高、分枝数、地上部和地下部干重显著高于未接种株。水分胁迫40d,接种AM真菌显著提高了叶片可溶性糖含量。水分胁迫80d,接种株叶片SOD活性显著增加。菌根依赖性随水分胁迫程度增加而提高。沙打旺根际土著菌接种效果优于摩西球囊霉。水分胁迫和AM真菌的交互作用对分枝数、菌根侵染率、叶片SOD、CAT和POD活性、叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、地上部全N和全P、地下部全N和根系活力有极显著影响,对叶片丙二醛和地下部全P有显著影响。AM真菌促进根系对土壤水分和矿质营养的吸收,改善植物生理代谢活动,从而提高沙打旺抗旱性,促进其生长。试验结果为筛选优良抗旱菌种,充分利用AM真菌资源促进荒漠植物生长和植被恢复提供了依据。     

干旱生境中接种丛枝菌根真菌对三叶鬼针草

为阐明丛枝菌根真菌对石灰岩地区适生植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)光合作用的影响,设置正常浇水(A)、中度干旱胁迫(B)和重度干旱胁迫(C)3个水分处理梯度,比较了不同水分处理条件下接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和未接种三叶鬼针草之间净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、羧化效率、水分利用效率等特征的差异.结果表明,水分胁迫显著降低三叶鬼针草的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率.胞间CO2浓度在处理的前期(7d)因干旱胁迫而降低,在后期随土壤含水量的降低而升高;水分利用效率则是中度胁迫的植株、正常浇水处理植株、重度胁迫植株依次降低.在正常浇水条件下接种G. mosseae 对三叶鬼针草光合参数没有产生显著性影响;在中度胁迫条件下,接种植株较未接种植株在水分处理的前28d有更高的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率;在重度胁迫条件下,虽然净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率接种植株高于未接种植株,但是二者并不显著.研究认为,干旱胁迫对三叶鬼针草光合作用的影响在水分处理的前期表现为气孔因素制约,在后期则主要是非气孔因素的影响;在正常浇水条件下接种G. mosseae 对三叶鬼针草的光合作用没有显著性影响,在干旱胁迫条件下,丛枝菌根真菌通过改善三叶鬼针草气孔导度和羧化效率等减弱干旱胁迫对植株的伤害,但是这种保护作用因为土壤水分的严重匮乏以及土壤干旱的时间延长而受到限制.     

水分胁迫下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响

利用盆栽实验研究了水分胁迫条件下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响.在土壤相对含水量为80%、60%和40%条件下,分别接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和柠条锦鸡儿根际土著菌,结果表明,水分胁迫对AM真菌的接种效果有显著影响.不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了宿主植物根系菌根侵染率.土壤相对含水量为40%～60%时,接种株的株高、茎粗、生物干重和叶片保水力明显高于不接种株;接种AM真菌提高了植株对土壤有效N和有效P的利用率,增加了植株全P、叶片叶绿素和可溶性糖含量以及SOD、POD、CAT等保护酶活性.土壤相对含水量为40%时,叶片MDA含量明显下降.水分胁迫条件下,以接种柠条锦鸡儿根际土著菌的效果最佳.AM真菌增强宿主植物的抗旱性可能源于促进宿主植物根系对土壤水分和矿质元素吸收的直接作用和改善植物体内生理代谢活动、提高保护酶活性的间接作用.     

干旱及复水条件下接种AMF和根瘤菌对疏叶骆驼刺根系生长的影响北大核心CSCD

疏叶骆驼刺为塔里木河下游优势草本植物,对下游地区防风固沙,涵养水源具有重要的生态价值。该试验以疏叶骆驼刺为研究对象,设定正常水分(土壤相对含水量70%±5%)、干旱胁迫(土壤相对含水量20%±5%)和复水处理(干旱胁迫60 d后恢复至正常水分)3个水分梯度,以及单接种丛枝菌根真菌、单接种根瘤菌、双接种丛枝菌根真菌+根瘤菌和不接种4组接种处理,分析不同水分条件下各接种处理对疏叶骆驼刺根系生长的影响。结果表明:(1)双接种丛枝菌根真菌+根瘤菌处理的疏叶骆驼刺根系AMF侵染率在干旱胁迫、复水条件下均显著降低,且低于单接种AMF处理。(2)随着正常水分→干旱胁迫→复水的水分变化,双接种处理疏叶骆驼刺根系根瘤数量先降低后增加,复水后显著高于单接种根瘤菌处理。(3)双接种处理扩大了疏叶骆驼刺的根系吸收范围,提高了根系的吸收能力,并随着正常水分→干旱胁迫→复水的水分变化,呈现先降低后增加的变化趋势。(4)双接种处理显著提高了疏叶骆驼刺根系SOD和POD活性,并随着正常水分→干旱胁迫→复水的水分变化而逐渐升高。研究发现,双接种AMF+根瘤菌处理可以显著促进疏叶骆驼刺根系的生长,增强其抗逆性,而干旱胁迫会降低AMF和根瘤菌的协同促进作用,复水后双接种AMF+根瘤菌处理的疏叶骆驼刺能及早地做出响应,对其根系生长表现出一定的补偿效应。     

丛枝菌根真菌对柑橘嫁接苗枳/红肉脐橙抗旱性的影响

采用盆栽试验,研究了自然水分胁迫和胁迫解除复水条件下接种AM真菌摩西球囊霉对柑橘嫁接苗枳/红肉脐橙生长和保护系统能力的影响.结果表明,接种AM真菌的柑橘嫁接苗的株高、穗粗、叶面积和新梢生长量显著或极显著地高于未接种植株.在胁迫解除复水第4天,接种AM真菌的根系可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著或极显著高于未接种植株.在自然水分胁迫和胁迫解除复水过程中,接种AM真菌较未接种处理降低叶片丙二醛(MDA)含量,提高可溶性糖和可溶性蛋白质含量,增强SOD、过氧化物酶(POD)、CAT活性,从而增强柑橘嫁接苗的渗透调节和保护防御能力,提高柑橘嫁接苗的抗旱能力.水分和菌根显著交互影响叶片SOD活性.AM真菌提高寄主植物的抗旱性机制可能与寄主植物的保护系统能力的改变有关.     

菌丝室接种解磷细菌Bacillus megaterium C4对土壤有机磷矿化和植物吸收的影响

通过30μm尼龙网将根盒分成根室和菌丝室,菌丝室中的低磷土壤施加75 mg P/kg土壤的植酸钙,研究了菌丝室土壤中丛枝菌根(AM)真菌Glomus intraradices和解磷细菌Bacillus megaterium C4对有机磷的矿化和吸收.结果表明,在试验条件下,植酸钙的溶解性很低,对土壤溶液有机磷的贡献不大.接种解磷细菌C4提高了土壤中磷酸酶的活性,减少了土壤中有机磷的含量.但是,由于存在解磷细菌与AM真菌对磷的竞争,解磷细菌矿化出的磷大部分被自身利用,AM真菌的生长受到抑制,解磷细菌对植物磷营养的改善没有表现出显著的贡献.     

干旱条件下AM真菌对植物生长和土壤水稳定性团聚体的影响

采用分室培养系统,模拟正常水分和干旱胁迫两种环境条件,探讨不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长和土壤水稳性团聚体的影响.试验条件下,Glomus intraradices对苜蓿根系的侵染率均显著高于Acaulospora scrobiculata和Diversispora spurcum接种处理.正常水分条件下,供试AM真菌均能显著提高植株生物量及磷浓度.干旱胁迫显著抑制了植株生长和菌根共生体发育,总体上菌根共生体对植株生长没有明显影响,接种D.spurcum甚至趋于降低植株生物量;同时,仅有G.intraradices显著提高了植株磷浓度.AM真菌主要影响到＞2mm的水稳性团聚体数量,以G.intraradices作用效果最为显著.在菌丝室中,G.intraradices显著提高了总球囊霉素含量.研究表明AM真菌对土壤大团聚体形成具有积极作用,而菌根效应因土壤水分条件和不同菌种而异,干旱胁迫下仅有G.intraradices对土壤结构和植物生长表现出显著积极作用.在应用菌根技术治理退化土壤时,需要选用抗逆性强共生效率高的菌株,对于不同AM真菌抗逆性差异的生物学与遗传学基础尚需进一步研究.     

植物磷营养状况对丛枝菌根真菌生长及代谢活性的调控*

采用四室隔网培养装置,以玉米为宿主植物,通过在植物生长室设0、50、250和500 mgPkg-1 4个施磷水平,研究了植株体内的磷营养状况对AM真菌Glomus sinuosum和Glomus intraradices生长及活性的影响。研究发现在不施磷条件下,接种AM真菌G. intraradices显著促进了植物生长和磷的吸收;低磷条件(50 mgPkg-1)下,接种菌根真菌显著促进了植物对磷的吸收,但对植物生长没有明显的影响;而在高磷条件(250 mgPkg-1 和500 mgPkg-1)下,接种菌根真菌不但没有促进植物的生长和磷的吸收,反而对其有抑制作用。随着施磷水平的提高, AM真菌根内菌丝的碱性磷酸酶活性显著下降;与不施磷相比,低量(50 mgPkg-1)供磷增加了AM真菌土壤中根外菌丝的密度,高磷(250 mgPkg-1 和500 mgPkg-1)降低了土壤中根外菌丝的密度。上述结果说明:⑴ 给宿主植物施用磷肥引起的植物磷营养状况的改变,对AM真菌生长和代谢活性具有一定的调控作用;⑵ G. sinuosum和G. intraradices两种AM真菌的生长和代谢活性对施磷水平的响应程度无显著性差异;⑶ 高磷抑制AM真菌生长和代谢活性,使真菌吸磷量减少,可能是造成菌根效应降低的原因之一     

干旱胁迫下AM真菌对矿区土壤改良与玉米生长的影响

以神东矿区塌陷区退化土壤为供试基质,以玉米为宿主植物,研究在干旱胁迫下,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizalfungi)对玉米生长和养分吸收的影响,以及对矿区退化土壤的改良作用.结果表明:干旱胁迫下,接种AMF显著提高了玉米根系侵染率和生物量,玉米叶片相对含水量和叶色值明显高于对照组;接种组玉米地上部分磷、氮、钙和根系部分磷、钾、钙含量显著增加;接种AMF后,玉米根际土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素含量分别增加了36.2％和33％,且根际土壤中有机质含量显著增加.由此可见,接种AMF促进了玉米对矿质养分的吸收,缓解了干旱造成的玉米生长的不利影响,提高了根际土壤中有机质含量,对矿区退化土壤改良有重要意义.     

Superoxide dismutase and total peroxidase activities in relation to drought recovery performance of mycorrhizal shrub seedlings grown in an amended semiarid soil

We studied the effect of inoculation with a mixture of three arbuscular mycorrhizal (AM) fungi (Glomus intraradices Schenck & Smith, Glomus deserticola (Trappe, Bloss. & Menge) and Glomus mosseae (Nicol & Gerd.) Gerd. & Trappe) and addition of a composted organic residue on plant growth, nutrient uptake, mycorrhizal colonisation and superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1) and total peroxidase (POX, EC 1.11.1.7) activities in shoots of Juniperus oxycedrus seedlings after well-watered, drought and recovery periods. The mycorrhizal inoculation and composted residue addition significantly increased the growth, foliar nutrients (N, P, K) and shoot water content of the plants, independent of the water regime. POX activity in control plants increased during drought (about 250% higher than under well-watered conditions) and returned to initial levels after re-watering. The seedlings inoculated with AM fungi showed the highest values of POX activity, followed by the plants grown in the amended soil, which varied little during the drought and recovery periods. Drought decreased the SOD activity in shoots of both J. oxycedrus seedlings inoculated with AM fungi and those grown with composted residue, but did not affect that of control plants. After re-watering, the SOD activity in mycorrhizal or residue-amended plants increased, showing values similar to control plants.     

Effect of drought and season on arbuscular mycorrhizal fungi in a subtropical secondary forest

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi in both soil and roots were examined in May (summer) and December (winter) under a 4-y drought experiment in a Chinese subtropical secondary forest. Drought significantly decreased AM fungal extra-radical hyphal density, spore density, and root colonization rate in both seasons. These AM parameters were significantly higher in summer than in winter in the control treatment, but only AM fungal extra-radical hyphal density exhibited the same seasonal trend in the drought treatment. In total, 45 AM fungal operational taxonomic units (OTUs) were obtained at a 97% sequence similarity level using Illumina sequencing of 18S rDNA. Drought and season had no significant effects on AM fungal OTU richness in soil and roots. AM fungal community composition in soil and roots was significantly affected by season but not by drought. This finding enhances our understanding of the response of AM fungi to global climate change in subtropical forest ecosystems.     

不同水肥条件下AM真菌对丹参幼苗生长和营养成分的影响

利用盆栽接种试验,探讨不同水肥条件下AM真菌摩西球囊霉Glomus mosseae对丹参幼苗生长和微量元素的影响,为丹参水肥合理施用提供理论依据。结果表明,不同水肥条件下,接种AM真菌显著提高了根系侵染率和生物量。40%相对含水量、不同施P水平,接种株丹参酮含量升高,总黄酮、丹参素及地下部总酚酸含量降低,植株Zn及地上部Ca、K、Mn、Fe含量升高,而对植株Mg、Cu和地下部Ca、K、Mn、Fe无显著影响;接种效应随施P量不同而变化。70%相对含水量、不同施P水平,接种株药用成分含量显著升高,植株Ca、Mn和地上部K、Cu及地下部Fe和Zn含量升高,而对植株Mg、地下部K、Cu和地上部Fe和Zn含量无显著影响。不同水分和同一施P水平,接种株丹参酮含量升高,地上部Ca、K和地下部Zn含量升高,接种效应因土壤含水量不同而变化,其中以70%含水量时效果最好。说明AM真菌能促进宿主植物根系对水分和矿质元素的吸收与利用,提高水分和P肥利用率,降低水分和P胁迫对丹参的伤害程度,其中以70%相对含水量,施P量为0.16 gP/kg土时AM真菌对丹参的接种效果最佳。