AM真菌菌丝际细菌具有固氮解磷双重功能

为了认识和理解丛枝菌根真菌(AM真菌)根外菌丝表面定殖的细菌是否同时具有固氮和解磷能力,从田间生长的玉米菌根根外菌丝表面分离鉴定了固氮菌,评价了其固氮和解磷能力。从AM真菌根外菌丝表面分离出23株可在无氮培养基中生长的细菌,分属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)下的9个不同的属(Brevundimonas、Microbacterium、Sphingomonas、Paenibacillus、Variovorax、Xenophilus、Hydrocarboniphaga、Arthrobacter和Bacillus);11株细菌具有固氮酶活性,固氮酶活性最高值为(2.97±1.32)nmol·mg~(-1)·h~(-1);12株细菌具有活化有机磷的能力,11株细菌具有溶解难溶性无机磷的能力,其中8株细菌同时具有解有机磷和难溶性无机磷能力,并且解有机磷能力高于解难溶性无机磷能力;16株细菌具有分泌IAA(吲哚乙酸)能力,IAA分泌量最高值为(688.00±19.17)mg·mL~(-1);6株细菌同时具备固氮酶活性、解有机磷、解难溶性无机磷和分泌IAA能力。上述结果表明,AM真菌根外菌丝表面定殖有多种具备固氮、解磷和促生能力的细菌,这些具有多重功能的细菌可能极大地扩展菌根途径吸收土壤养分的能力。     

四种不同生态系统的土壤解磷细菌数量及种群分布

通过分析农田、林地、草地和菜地土壤有机磷细菌和无机磷细菌的数量及种群结构,发现有机磷细菌数量比无机磷细菌多;有机磷细菌主要是芽孢杆菌属,其次是假单胞菌属;而无机磷细菌主要是假单胞菌属。菜地土壤解磷细菌的数理和种类最多,不同的细菌解磷能力差异很大,其解磷能力与培养介质的ｐＨ值有一定的关系;许多菌株在进一步的纯化过程中失去了解磷能力。     

山西矿区复垦土壤中解磷细菌的筛选及鉴定

【目的】矿区复垦土壤贫瘠、 有效磷含量低。解磷细菌能够将有机磷和难溶性无机磷转化为可溶性磷,促进植物对磷素的利用。因此筛选和鉴定具有解磷能力的菌株,可为解决矿区生态恢复使用的微生物肥料提供菌种资源。【方法】采用平板分离法初筛菌株,得到D/d1.5的菌株,然后以磷酸钙为磷源,通过液体发酵试验复筛菌株,挑选出解磷率高于巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)As1.223的菌株。以磷矿粉和卵磷脂为磷源,液体发酵试验测定菌株的解磷能力及磷酸酶活性。进行菌株的生长试验以测定菌株温度适宜性、 耐盐性及耐酸碱性。通过形态学、 基因序列分析及脂肪酸组成分析综合进行菌株鉴定。 菌落形态观察用营养琼脂平板培养基培养;菌体形态即细胞形态及其大小采用扫描电镜观察;基因序列分析采用16S rDNA序列测定,基因在线比对采用EzTaxon数据库;使用美国MIDI公司的Sherolock全自动细菌鉴定系统对菌株进行脂肪酸组成分析。【结果】利用无机磷和有机磷平板培养基,从山西省矿区复垦区土壤样品中筛选出19株解磷微生物,其中D/d1.5的有7株。在以磷酸钙为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率高于巨大芽孢杆菌As1.223,解磷率为7.89%～12.61%,最高的为菌株Y14。4株菌对磷矿粉的解磷率为0.81%～1.21%,最高的为菌株Y14。在以卵磷脂为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率与酸性磷酸酶活性分别为1.79%～3.07%和24.3～28.4U/L,均高于巨大芽孢杆菌As1.223; 碱性磷酸酶活性为11.9～50.2U/L;菌株Y14的解磷率与磷酸酶活性均最高。4株菌均有较强的环境适应能力,以Y14的适应性最强。H22、 Y11和Y34与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)同源性在99%以上,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)有99.79%的同源性; H22、 Y11和Y34的细胞脂肪酸组成特征峰与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)相一致,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)相一致;H22、 Y11和Y34被鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.),Y14为泛菌属(Pantoea sp.)。【结论】分离、 筛选到4株高效解磷菌,对于磷酸钙和卵磷脂的解磷率均高于巨大芽孢杆菌As1.223。4株菌分别隶属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和泛菌属(Pantoea sp.)。菌株Y14无机磷与有机磷平板的D/d值分别为3.28与1.59,降解磷酸钙、 磷矿粉、 卵磷脂的解磷率分别为12.61%、 1.21%、 3.07%,酸性与碱性磷酸酶活性分别为28.4 U/L和50.2 U/L,均为4株菌里最高的,且环境适应能力最强,生长温度为20～60℃,能耐受pH 4～11的酸碱梯度和2%～7%的盐分梯度,Y14被鉴定为泛菌属(Pantoea sp.)。4株菌均具有良好的解磷能力及较强的环境适应能力,可望进一步研发成为微生物肥料生产菌种。综合D/d值、 解磷率、 磷酸酶活性和生长试验,本试验最终确定适合山西矿区复垦农田推广的高效解磷菌菌株为Y14。     

不同种植密度下丛枝菌根真菌对玉米磷吸收的影响

【目的】利用土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)与作物形成互惠互利的共生关系提高作物对土壤磷的利用效率是解决农业生产中磷供需矛盾的主要途径之一,本研究在大田玉米不同种植密度条件下,研究AM真菌对玉米根系的侵染及磷吸收作用,为揭示集约化玉米高效获取磷的机理提供理论依据。【方法】以大田作物玉米的两种种植密度(5104 plants/hm2和9104 plants/hm2)体系为研究对象,在田间原位埋设PVC管装置,通过测定菌丝生长室中的菌丝密度和有效磷耗竭来确定不同种植密度体系条件下AM真菌对玉米磷吸收的作用。【结果】相对于低密度种植群体,高密度群体显著降低了玉米拔节期土壤有效磷的耗竭量,同时增加了玉米地上部的磷含量,即磷吸收效率,增幅达20%; 在玉米拔节期,增加种植密度使根际的根外菌丝生物量(菌丝密度)降低了4%,而非根际土壤中的根外菌丝生物量(菌丝密度)增加了37%; 高密度玉米种植密度群体中AM真菌的根外菌丝对土壤有效磷耗竭的贡献增加了22%。【结论】集约化玉米生产中土著AM真菌依然帮助植株从土壤中吸收有效磷; 高密度体系下玉米对磷的吸收更加依赖于AM真菌。高密度种植增加AM真菌对玉米的侵染、 根外菌丝量和对土壤有效磷的吸收。     

丛枝菌根真菌提高感染青枯菌番茄根际土壤细菌群落多样性和稳定性及有益菌属相对丰度

  【目的】  青枯病是由茄科雷尔氏菌 (Ralstonia solanacearum, 亦称青枯菌) 诱导产生的一种高温高湿型土传病害,土壤温度高、湿度大时易于青枯菌的繁殖进而引发青枯病。丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhiza, AM) 可能通过调控根际微生物区系对病原体产生影响,我们研究了AM真菌对青枯菌入侵条件下土壤细菌群落的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum) 为试材进行盆栽试验,供试AM真菌为摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae) M47V,供试病原菌为茄科雷尔氏菌QL-RS 1115 (GenBank:GU390462)。催芽5日的番茄种子,接种AM菌剂的为菌根苗,未接种AM真菌的为非菌根苗。在番茄幼苗生长30天时,一半菌根苗和非菌根苗接种青枯菌,另一半不接种青枯菌,共4个处理。在接种青枯菌后1天和14天,采集番茄样品,采用抖土方法采集根际土壤,利用实时荧光PCR分析番茄根际青枯菌数量,采用16S rRNA高通量测序探究土壤细菌群落多样性和结构稳定性。  【结果】  在接种青枯菌初期 (1天),非菌根苗接种青枯菌 (TR–AMF) 和菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 两组处理的根际土壤细菌群落结构发生明显改变,Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数显著降低 (P<0.05),共现网络的节点数和连接数明显减少,模块化程度降低,共现网络简化表明细菌群落结构的稳定性降低。接种青枯菌14天后,不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益细菌属在感染青枯菌的番茄根际富集,细菌共现网络的节点数和连接数增加,模块化程度提高,表明细菌群落稳定性得到恢复。与非菌根苗相比,菌根苗接种青枯菌 (TR+AMF) 和菌根苗未接种青枯菌 (TN+AMF) 两个处理番茄根际土壤中青枯菌丰度显著降低 (P<0.05)。AM真菌显著提高Chao1指数和Shannon指数 (P<0.05),提高了感染青枯菌番茄根际土壤中黄杆菌属(Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter)、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter) 的相对丰度,同时增加了共现网络的节点数和连接数,并促进番茄根际细菌物种之间的良性互作,提高细菌网络的复杂程度。  【结论】  感染青枯菌的番茄根际会富集不动杆菌属 (Acinetobacter)、鞘氨醇单胞菌属 (Sphingomonas)、溶杆菌属 (Lysobacter)、假单胞菌属 (Pseudomonas) 等有益菌属以提高其抗病性,恢复细菌多样性和群落稳定性。接种AM真菌可显著降低番茄根际土壤中青枯菌的丰度,特别是侵染青枯菌后提高番茄根际的黄杆菌属 (Flavobacterium)、黄色土源菌属 (Flavisolibacter) 、噬胞菌属 (Cytophaga) 和苔藓杆菌属 (Bryobacter)的相对丰度,进而抑制土壤中青枯菌的生长,并通过提高细菌的多样性和丰富度,促进番茄根际细菌物种之间的稳定共生和良性互作,从而提高细菌群落对青枯菌的抵抗能力。     

低磷土壤接种菌根真菌和解磷细菌对大田玉米生长和磷吸收的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与多数陆生植物共生,促进植物吸收养分尤其是磷。解磷细菌(Phosphate-solubilizing bacteria,PSB)可以活化土壤中难溶性无机磷和有机磷。本研究采用苯菌灵对田间低磷土壤中土著AM真菌进行灭菌,并接种外源AM真菌(Glomusversiforme,G.v)和PSB(Pseudomonassp.),研究AM真菌和PSB接种对不同生育期玉米生长、磷养分吸收和产量的影响。结果表明,施用苯菌灵能够有效地抑制土著AM真菌对玉米根系的侵染,未施用苯菌灵处理中土著AM真菌促进了玉米前期和收获期的生长,提高了玉米吸磷量;接种Pseudomonas sp.促进了玉米六叶期根系的生长;接种外源AM真菌G.v促进了玉米六叶期和收获期地上部的生长,但降低了玉米产量。双接种Pseudomonas sp.和G.v对玉米生长、吸磷量和产量未表现出显著的协同效应。     

马铃薯细菌多样性解析及促生高产 IAA菌株的筛选

采用 3种不同的培养基从马铃薯根际土壤和叶片中共分离出 78株细菌，优势菌属是 Pantoea，占菌株总数的 55.13%。马铃薯根际土采用 R2A培养基(27株优势菌，13个菌属)分离的细菌多样性相对较好，阿须贝培养基(31株优势菌，9个菌属)次之，土壤浸提液培养基(1株优势菌，1个菌属)最少；马铃薯叶片内生菌用阿须贝培养基(19株优势菌，3个菌属)分离的细菌多样性较差。采用 Salkowski比色液显色法定量测定菌株产 IAA能力，结果表明有 58株细菌具有分泌 IAA的能力，占测定菌株总数的 74.36%，从马铃薯根际土(42株优势菌，13个菌属)筛选的产 IAA菌数量及细菌多样性均高于马铃薯叶片内生菌(16株优势菌，2个菌属)。根据菌株产IAA能力强弱和分离部位及分离培养基的差异，选择 7株产 IAA菌进行促生特性和马铃薯盆栽幼苗促生能力等研究，结果显示:有 6株产 IAA菌具有 ACC脱氨酶能力，1株产 IAA菌具有溶解无机磷能力，2株产 IAA菌具有溶解有机磷能力；两轮温室促生实验结果显示，菌株 Pantoeasp.MLS-34-25对马铃薯幼苗具有明显的促生作用，是生产微生物肥料的潜在菌种。     

丛枝菌根(AM)真菌与共生植物物质交换研究进展

丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌能与约 80% 的陆生植物形成共生关系,植、 菌间矿质养分、 碳水化合物的物质交换是自然界物质循环的重要内容。目前,AM 真菌促进共生植物矿质养分吸收的研究相对较多。研究表明, AM 真菌可通过根外菌丝更小的吸收直径,加强矿质养分的空间有效性; 通过释放有机酸、 土壤酶,活化土壤中被固定的矿质养分; 通过根外菌丝上较低 Km 值的矿质养分转运蛋白,保证养分从土壤至根外菌丝的转运效率; 通过矿质养分在菌丝内运输形式的改变,增强养分的运输速率; 通过诱导共生植物矿质养分转运蛋白表达,提高植、 菌间养分的转运效率。相较于 AM 真菌促进共生植物养分吸收,植物反馈真菌碳水化合物的研究相对较少。鉴于 AM 真菌与植物共生关系在生态系统中的重要作用,明晰植、 菌间矿质养分和碳水化合物交换的具体场所(丛枝、 根内菌丝、 根外菌丝)、 具体形式(离子、 聚合物、 氨基酸、 蔗糖、 单糖)、 具体过程(主动运输)具有重要科学意义。本文对 AM 真菌与共生植物物质交换的丛枝、 菌丝双膜结构,氮(N)、 磷(P)、 糖等物质交换的具体形式以及跨双膜、 耗能量、 互耦连的物质交换过程进行综述,并从物质交换的场所、 形式、 过程三个方面提出了植、 菌物质交换的研究方向。     

盐生植物解磷菌的筛选及促生效应研究

为丰富耐盐碱的解磷菌资源,探究其对盐碱环境中非盐生植物的促生效果,利用选择性培养基,从新疆南部克孜勒苏柯尔克孜自治州荒漠盐碱地3种典型盐生植物中分离解磷菌,并基于16S rRNA基因的限制性酶切末端片段长度多态性（PCR-RFLP）和系统发育分析进行菌种鉴定,挑取解磷能力突出的优良菌株接种至拟南芥和小麦验证其促生效果。结果表明,共分离到141株解磷菌,解有机磷菌株的解磷率介于1.5%～7.6%之间,解无机磷菌株的解磷率介于1.1%～4.7%之间,其中解无机磷量与发酵液pH值呈显著负相关。所有菌株隶属于8个菌属,以肠杆菌属（Enterobacter）占绝对优势。接种解磷菌株显著增加了非盐碱胁迫下的拟南芥幼苗生物量,尤以解有机磷菌株MHSC29和解无机磷菌株MHCB24的作用最强。接种解磷菌对盐碱土中小麦的地上部分（株高、茎粗、地上干重、叶绿素含量）和地下部分（根干重）均有积极影响,以解有机磷菌株MHSC29、MHCC3和解无机磷菌株APCB2效果最突出。本研究所得菌株进一步充实了耐盐碱解磷菌种的资源库,具备开发为盐碱地微生物肥料的潜能。     

东北地区四种农作物根际磷细菌的分布

从小麦、水稻、玉米,大豆根际土壤中磷细菌数量及其群落结构、多样性和相似性等几个方面,对东北地区代表性农作物根际磷细菌生态分布规律进行了系统研究.结果表明,4种作物根际土壤中分布大量解磷菌和溶磷菌,其中解磷菌达到2.15～6.68×105cfu·g-1、溶磷菌达到0.7～3.9×104cfu·g-1,解磷菌数量多于溶磷菌;作物根际土壤有效磷含量与磷细菌数量问无直接相关性;东北地区农作物根际磷细菌种群结构复杂,小麦、玉米、水稻、大豆根际土壤解磷菌分别涉及9个、11个、13个、12个菌属,溶磷菌分别涉及9个、8个、9个、7个菌属:4种主要农作物根际土壤中分布的磷细菌具有较高的多样性指数,且一般来说根际土壤中解磷菌多样性更高;作物根际磷细菌组成相似性系数在0.50～1.00之间,总体处于较高水平,且溶磷菌的相似性系数高于解磷菌.     

供磷水平对玉米丛枝菌根侵染及其对异质养分吸收的影响

【目的】 探究酸性土壤玉米丛枝菌根侵染对植物磷素吸收的促进作用,以加深理解根外菌丝对局部磷养分的获取如何受丛枝真菌侵染和环境磷养分的影响。 【方法】 以玉米为宿主植物,进行盆栽试验。在低磷酸性土壤上设置供P 0、50、500 mg/kg 3个水平 (P0、P50、P500),供试磷肥为磷酸二氢钾。每个处理再设置局部养分处理,即在每个重复中埋置两个各装有120 g灭菌土 (提前加 P 50 mg/kg) 的塑料小管,分别用孔径为0.45 μm(根系、菌丝均不能进入,以“–H”表示处理) 和50 μm(根系不能进入,菌丝可以进入,以“+H”表示处理) 的尼龙膜封住管口。测定了玉米的生长与磷吸收、土著丛枝菌根真菌的侵染和根外菌丝密度以及菌丝对局部磷养分的获取。 【结果】 1) 玉米株高、叶片SPAD值、全株干重、磷浓度及吸收量都随供磷水平升高而增加,以P50处理的根系干重最高,根冠比随供磷水平上升而降低。3个供磷水平下玉米根系均有不同程度的丛枝菌根真菌侵染。以P50处理的丛枝菌根侵染率、丛枝和孢囊结构发育最好;P0处理的丛枝菌根侵染率、丛枝丰度与P50处理没有显著差异,但孢囊丰度明显下降;P500处理虽然87.2%的根系具有侵染点,但整个根系形成的真菌结构、丛枝和孢囊比例远低于P0和P50处理,丛枝菌根的发育受到严重抑制。2) 土体土 (除塑料管之外的土) 菌丝密度随供磷水平升高而降低,但P0和P50处理差异不显著。–H处理塑料管中的菌丝密度在3个供磷水平下基本不变,保持在极低水平,而+H处理塑料管中的菌丝密度随供磷水平升高而下降。在相同供磷水平下,土体土的菌丝密度最高,其次是+H处理,–H处理的菌丝密度最低。根外菌丝从+H处理塑料管中获取的磷随环境供磷水平的升高而减少。 【结论】 酸性土壤条件下,适当地供磷可以促进玉米根系生长和丛枝菌根真菌的侵染。根外菌丝对局部磷养分的获取受环境磷养分的调控,在环境磷养分较低而局部磷养分高于环境磷养分时,较多的菌丝会进入局部区域获取磷。      

Differential interaction between two Glomus intraradices strains and a phosphate solubilizing bacterium in maize rhizosphere

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and phosphate solubilizing bacteria (PSB) have a positive effect on plant productivity primarily through increasing phosphate availability. In order to study the interaction between AM fungi and PSB, we used Bacillus megaterium, a PSB isolated from the sterilized surface of AM germinated spores, and two strains of the AM fungus Glomus intraradices with different mycelial architecture. A greenhouse experiment was designed with maize as host plant with the addition of tribasic calcium phosphate. We tested the hypothesis that PSB, intimately linked with AM fungi, could interact differentially with the two AM strains. We concluded that inoculation with the PSB positively affected maize mycorrhization. Insoluble phosphate alone did not influence the AM extraradical mycelium (ERM) length and maize mycorrhization when bacteria were not inoculated. The results provide evidence that the adverse effect on infectivity for some AM strains might be caused by solubilized phosphorus release to the rhizosphere by PSB. Differences related to the mycelium architecture of each AM strain were observed: the density of PSB in rhizosphere soil was significantly higher only with the GA8 strain coinciding with the highest values of maize biomass. The density of bacteria associated with GA8 mycelium could be the result of the transfer of photosynthates through the rhizosphere; this close contact would favor the persistence of the intimate relationship between PSB and AM hyphae. In the bacteria-free treatments, soil adherence was not significantly altered. Although the highest development of ERM occurred with GA5, plants inoculated with GA8 showed the highest values for soil adherence. This may be due to the AM mycelium which modifies bacterial persistence in the rhizosphere and consequently soil adherence. Our results show that for potential applications, some characteristics of the AM strains are key in the selection of the AM fungi–PSB combinations. These include the tolerance to soluble phosphorus, the rate of root colonization, and ERM development that favors the persistence of bacteria in rhizosphere soil.     

Density-dependent grazing on the extraradical hyphal network of the arbuscular mycorrhizal fungus, Glomus intraradices, by the collembolan, Folsomia candida

The effect of microarthropod density on the relative palatibility of selected microfungi and on the integrity of extraradical arbuscular-mycorrhizal (AM) hyphal networks was examined. A series of microcosm experiments were conducted using two conidial fungi (Alternaria alternata and Trichoderma harzianum), one AM fungus (Glomus intraradices) and the microarthropod Folsomia candida (Collembola). We did not detect a significant effect of athropod density on food preference. Food preferences for conidial over mycorrhizal hyphae were consistent across a wide range of collembolan densities. Collembolan density did, however, have a significant effect on the numbers of extraradical AM hyphae which were severed from the plant root in vitro. Even in the presence of a preferred food source, numbers of severed AM hyphal networks increased with increasing collembolan density. Also, the fecundity of Folsomia candida increased in the presence of preferred food sources. We conclude that microarthropod population densities are influenced by the fungal species available and that the potential of microarthropods to impair the efficacy of AM symbioses is density-dependent. Received: 16 May 1997     

A mycorrhizal fungus grows on biochar and captures phosphorus from its surfaces

Biochar application to soils has potential to simultaneously improve soil fertility and store carbon to aid climate change mitigation. While many studies have shown positive effects on plant yields, much less is known about the synergies between biochar and plant growth promoting microbes, such as mycorrhizal fungi. We present the first evidence that arbuscular mycorrhizal (AM) fungi can use biochar as a physical growth matrix and nutrient source. We used monoxenic cultures of the AM fungus Rhizophagus irregularis in symbiosis with carrot roots. Using scanning electron microscopy we observed that AM fungal hyphae grow on and into two contrasting types of biochar particles, strongly attaching to inner and outer surfaces. Loading a nutrient-poor biochar surface with nutrients stimulated hyphal colonization. We labeled biochar surfaces with ³³P radiotracer and found that hyphal contact to the biochar surfaces permitted uptake of ³³P and its subsequent translocation to the associated host roots. Direct access of fungal hyphae to biochar surfaces resulted in six times more ³³P translocation to the host roots than in systems where a mesh prevented hyphal contact with the biochar.We conclude that AM fungal hyphae access microsites within biochar, that are too small for most plant roots to enter (<10 μm), and can hence mediate plant phosphorus uptake from the biochar. Thus, combined management of biochar and AM fungi could contribute to sustainable soil and climate management by providing both a carbon-stable nutrient reservoir and a symbiont that facilitates nutrient uptake from it.     

Arbuscular mycorrhizal fungal hyphae mediating acidification can promote phytate mineralization in the hyphosphere of maize (Zea mays L.)

Mycorrhizal and non-mycorrhizal maize (Zea mays L.) plants were grown in two-compartment rhizoboxes, in order to study the effect of mycorrhizal hyphae-mediated acidification on organic P mineralization in the hyphosphere. The soil in the two compartments was supplemented with either KNO₃ or (NH₄)₂SO₄, and phytin (0 or 75 mg P kg⁻¹) was added to the hyphal compartment. P content in the shoots was significantly higher for the NH₄⁺ treatment than for the NO₃⁻ treatment, but only in the combined presence of phytin and AM fungal mycelium (Rhizophagus intraradices). NH₄⁺ treatment under these conditions also led to a decrease in hyphosphere pH, enhanced phosphatase activity in the hyphosphere and accelerated mineralization of phytin compared to the NO₃⁻ treatment. The results show that hyphosphere acidification induced by absorption of NH₄⁺ by the AM fungal mycelium leads to an increase in phosphatase activity, and consequently enhances mineralization of phytin and improves maize uptake of P from phytin-P.     

Organic and Inorganic P Sources Interacting with Applied Rhizosphere Bacteria and Their Effects on Growth and P Supply of Maize

Plant growth–promoting rhizobacteria (PGPR) may enhance the plant availability of phosphorus (P) in soil. A greenhouse pot experiment was conducted cultivating maize (Zea mays L.) on a P-deficient soil. Three bacterial treatments (control without PGPR and application of either Enterobacter radicincitans sp. nov. strain DSM 16656 or Pseudomonas fluorescens strain DR54) were tested in conjunction with three P treatments [no P addition, inorganic P as triplesuperphosphate (TSP), and organic P as phytin] at two different growth stages of maize (V6 and V9). Amendment with TSP enhanced growth, P uptake, and highly bioavailable P pools in soil to a greater extent than phytin. In contrast, arbuscular mycorrhiza (AM) formation of maize roots after phytin application doubled those for the TSP treatment or the control without P. Application of PGPR was also able to increase AM formation and P uptake of maize, especially when no P source was added. Furthermore, P. fluorescens inoculation resulted in an increase of highly soluble soil P pools at the early growth stage. Greater impacts of phytin on P nutrition of maize may exist in a longer term as a result of slow P release and promotion of AM fungi. Benefits to maize P nutrition derived from PGPR application can be expected under P deficiency.     

丛枝菌根真菌对玉米锌、磷拮抗作用的影响

【目的】 利用丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal fungi,AM) 真菌与作物互利共生的关系来提高作物对锌的吸收是缓解锌、磷拮抗作用的途径之一,本试验在不同锌、磷浓度条件下,研究了接种AM真菌对玉米侵染和锌、磷吸收的影响,以期为揭示AM真菌影响锌、磷拮抗作用的机理提供理论依据。 【方法】 采用盆栽试验,设置三个施磷水平 (0、200 、400 mg/kg),两个施锌水平 (0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌 (+AM)和不接菌 (–AM)],共12个处理,每个处理4次重复。利用生物镝灯补充光照,在人工光照植物培养室内植株生长50天后,地上部与根部分别收获,测定其生物量、锌磷的含量和吸收量。 【结果】 施磷和接种AM真菌都显著提高了玉米植株生物量,不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到400 mg/kg,玉米植株地下部和地上部生物量分别提高6.67倍、9.30倍。接种处理对玉米植株生物量的影响也有相同的趋势。在锌水平为5 mg/kg、磷水平为200 mg/kg的条件下,接种AM真菌玉米植株地下部磷的吸收量和含量分别增加了110%、55%;在同一锌、磷供给条件下,接种AM真菌显著提高了玉米对锌的吸收量,地下部和地上部分别是未接种处理的1.71倍和1.68倍。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降。不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到200 mg/kg,玉米植株地上部锌含量降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%。但在高磷条件 (400 mg/kg) 下,接种AM真菌对玉米植株锌磷含量和吸收量影响均不显著。 【结论】 在本试验条件下,施磷抑制玉米对锌的吸收,接种AM真菌可提高玉米锌磷的含量和吸收量,有效缓解玉米锌磷拮抗作用,改善玉米的锌营养状况。      

生物炭和AM真菌提高矿区土壤养分有效性的机理

【目的】矿区土壤贫瘠、有效养分含量低,而生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能够改善土壤养分,提高植物对环境胁迫的抗性和养分的利用。因此探究生物炭和AM真菌对矿区土壤的改良效果,可为矿区污染土壤生态恢复和新型肥料的开发提供参考。【方法】温室盆栽试验的土壤采自河南省洛阳市新安县江春矿区,以玉米"弘单897"为试验材料。试验设计4个处理,分别为原状土壤对照(CK)、添加生物炭(B)、接种AM真菌(M)、添加生物炭和接种AM真菌(BM),每处理重复8次,完全随机区组设计,玉米于矿区土壤中培育2个月后收获,测定根系生长、生理特性和土壤养分含量。【结果】施用生物炭和接种AM真菌均能够促进玉米生长,提高玉米叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶色值(SPAD值)和抗氧化酶活性,提高土壤养分含量。接种AM真菌对促进玉米生长、改善生理特性和磷吸收的效果优于生物炭,而生物炭提高土壤pH值和玉米对钾吸收的效果较好。生物炭和AM真菌联合处理玉米的总根长、根部和地上部干重分别较CK增加了84.22%、176.67%和45.84%,玉米叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别较对照提高35.42%、56.44%和88.31%,叶色值比CK提高了22.77%,菌根侵染率较CK提高234.20%,菌丝密度可达到4.37 m/g,总球囊霉素和易提取球囊霉素分别达到4.32 g/kg和1.60 g/kg,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高24.23%、43.26%、98.63%和33.93%。【结论】生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够促进玉米生长和提高土壤养分有效性,生物炭和AM真菌联合处理可促进玉米生长、改善生理特性、促进养分吸收、提高土壤养分效果,可作为退化土壤生态修复和农业生产安全的一项有效措施。