接种丛枝菌根真菌和施用磷石膏对烤烟生长及砷累积的影响

为了探讨丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizalfungi,AMF）对烤烟生长及磷石膏农用安全的影响,通过盆栽模拟试验研究了磷石膏（Phosphogypsum,PG）不同添加量[0、40mg·g^-1（PG0、PG40）1和接种两种AMF[Glomus massecle（GM）、G．aggregatum（GA）】对烤烟（KRK26）苗期生长及其磷（P）、硫（S）、砷（As）吸收的影响。试验结果表明：无论是否接种AMF,磷石膏的添加均显著增加了KRK26地上部生物量及其植株s含量、吸收量及吸收效率;除不接种处理（NM）的烤烟根系外,PG40处理显著增加了KRK26植株P含量、吸收量及吸收效率,并显著降低了NM处理的地上部As含量及吸收量,进而增加了磷砷吸收比。相同PG添加水平下,与不接种相比,接种GM和GA均显著增加了KRK26植株的生物量。除PGO处理的烤烟根系外,接种GM显著增加了KRK26植株P、S含量与吸收量及吸收效率,以及植株As含量及吸收量,并显著增加了PG40处理的植株磷砷吸收比;接种GA也显著增加了KRK26植株P、S含量及吸收量,并显著降低了PG0处理地上部As含量及吸收量。所有复合处理,以添加磷石膏40mg·g^-1和接种GA处理对KRK26的生长促进效果较好,对磷石膏施用造成的As污染有一定抵御作用。     

接种丛枝菌根真菌(AMF)对施磷石膏云烟87的生长以及砷污染的影响

【目的】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能够促进作物养分的吸收及生长,且对土壤砷污染有一定的抗性。磷石膏(phosphogypsum,PG)因含有丰富的磷、硫等养分可以为作物生长提供必要的养分,同时也可能带来砷污染的风险。【方法】为了探讨接种AMF对云烟87生长的影响以及磷石膏农用可能引起的砷污染风险,通过盆栽模拟试验研究了不同PG添加量(0和40 g/kg以PG0、PG40表示)和接种不同AMF[不接种None mycorrhizal(NM)、接种G.mosseae丛枝菌根真菌(GM)、接种G.aggregatum丛枝菌根真菌(GA)]对云烟87苗期生长及其磷、硫、砷吸收的影响。【结果】试验结果表明:无论接种与否,PG40处理的云烟87植株磷含量、吸收量及吸收效率均显著增加,其地上部硫含量及吸收量也显著增加;除NM处理外,添加PG均显著增加了云烟87根系的硫含量、硫吸收量及吸收效率,并显著增加了其植株的生物量。相同PG添加水平下,与NM处理相比,接种GM显著增加了云烟87根系的磷、硫吸收效率和植株的磷、硫含量及吸收量,另外,GM处理显著降低了其地上部砷含量及吸收量但显著增加了其植株的磷砷吸收比。在PG0处理下,接种GA显著增加了云烟87植株的磷含量及吸收量,并显著增加了其地上部硫含量及吸收量。在PG40处理下,接种GA显著增加了云烟87根系的硫含量和吸收量以及植株的生物量。无论是否添加PG,接种GA不同程度地降低了云烟87地上部砷含量和吸收量从而增加了其地上部的磷砷吸收比。【结论】在所有复合处理中,以添加磷石膏40 g/kg和接种GM对云烟87生长的促进效果较好,对施用磷石膏造成的砷污染有一定程度的抵御作用。     

砷胁迫条件下接种丛枝菌根真菌对番茄生长和磷吸收的影响

采用盆栽法研究了砷(As)污染条件下(As 0,50,100和200 mg·kg-14个水平)丛枝菌根真菌(AMF)接种对全生育期番茄植株生长及其磷(P)营养的影响。试验中各接种处理均成功侵染,侵染率在11.79%~34.36%之间。砷胁迫显著影响番茄植株的生物量,植株生长过程中各个时期地上部和根系干重均随As添加水平的升高而显著下降。本试验同时发现As 50 mg·kg-1是不接种番茄植株忍受砷毒害的上限,而接种丛枝菌根真菌后,番茄忍受砷毒害的上限上调到100 mg·kg-1;但200 mg·kg-1已达番茄忍受砷毒害的极限。基质中添加砷对番茄植株不同生长时期地上部和根部磷含量有显著影响。除开花期地上部与其不接种处理根部磷含量外,幼苗期和坐果期植株地上部磷含量与根部磷含量均随着砷添加量的增加而呈大致递增趋势。番茄植株生长的各个时期(幼苗期、开花期和坐果期)地上部和根部磷吸收量随砷添加水平的增加呈明显下降趋势。砷污染条件下,接种丛枝菌根在一定程度上促进了植株生长及其对磷的吸收,缓解了砷对植株生长的胁迫。     

氮、磷供给水平对丛枝菌根真菌生长发育的影响

为了研究营养元素氮、磷对丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus）生长发育的影响,以黄瓜、番茄为宿主植物,采用半液培的方式,在LAN营养液的基础上,设置不同氮、磷供给水平的处理。结果显示,同一N、P处理水平条件下,接种处理对黄瓜植株地上部和根系的生物量未产生显著影响。不同N、P供应水平对菌根生长发育显著影响。提高供氮水平显著增加了菌根结构的数量,同时降低了植株地上部的磷含量;而磷处理对侵染结构的影响因不同供氮水平而有所差异,供N 0.3 mmol/L时,提高磷供给水平显著降低了侵染结构的数量,而当把供氮水平提高到N 3 mmol/L时,随着供磷水平的增加,菌根侵染结构数量显著增加。在此条件下,基于氮对菌根真菌和植株磷营养状况的影响的一致性,氮对菌根结构的作用可能源于氮、磷之间的交互作用。     

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。      

大豆丛枝菌根共生结构和多聚磷累积双定位方法

【目的】多聚磷是丛枝菌根内磷的主要贮存形式,定性、定量观察多聚磷对于解析菌根中磷代谢具有重要意义。随着植物体内越来越多的参与菌根真菌与寄主植物之间营养交换过程的基因被鉴定,迫切需要进一步提高根内菌根共生结构和多聚磷累积的染色和定位分析技术。【方法】本研究利用丛枝菌根真菌Glomus mosseae侵染的大豆植株,采集新鲜根样制片,一部分薄根片利用低浓度荧光染料麦胚凝集素,室温染色30 min,在波长488 nm的蓝光激发下使用荧光显微镜观察拍照;另一部分薄根片利用荧光染料4’,6-二脒基-2-苯基吲哚二盐酸盐(DAPI)进行染色,在波长405 nm紫外光激发下观察并拍照;进一步取新鲜制备的薄根片,先后用以上两种荧光染料进行染色,分别在波长405 nm和488 nm的激发光下观察并拍照,完成了菌根共生结构和多聚磷的共定位。【结果】1)使用荧光染料麦胚凝集素,大豆丛枝菌根真菌侵染结构的荧光标记活性染色法,可以清晰地检测到大豆丛枝菌根中所有的共生结构,包括丛枝,泡囊和根内菌丝等。2)在丛枝菌根真菌侵染的根中,各种共生结构都呈现出黄色荧光,为DAPI与多聚磷结合在紫外光激发下的呈色。根段中部分细胞内的蓝白色斑点为DAPI与细胞核中DNA结合的显色结果。在含有成熟丛枝结构的细胞中,也可观察到大部分丛枝呈蓝白色,主要是丛枝膜质结构的呈色。因此,利用荧光染料4’,6-二脒基-2-苯基吲哚二盐酸盐染色法定位多聚磷,能很好地区分多聚磷酸盐、DNA和膜质。3)在以上研究的基础上,通过荧光光路的切换,可以同时观察到菌根共生结构和多聚磷的共定位。处于发育阶段的整个丛枝中多聚磷累积的亮黄色清晰可见。在成熟的丛枝中,由于膜质结构发达,对累积在丛枝结构中的多聚磷的染色观察产生了一定影响,导致仅仅局部的多聚磷累积清晰可见。【结论】本研究建立的大豆菌根共生结构与多聚磷累积的双定位分析系统,能够直观观察植物与丛枝菌根真菌的养分交换,清晰地对丛枝菌根共生结构中多聚磷的累积进行定位分析,可作为从组织和细胞水平研究菌根共生体的重要技术手段。     

间作作物菌根菌丝对红壤磷形态的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在植物与土壤系统中扮演着重要的角色,能促进寄主植物对养分尤其是磷(P)的吸收。间作在提高土壤P素利用及增产增收等方面具有重要作用。本研究通过三室隔网分室盆栽模拟试验,在玉米/大豆间作种植体系下,对菌丝室进行不同形态P处理[不施P(P0)、施用无机磷(IOP50)、施用有机磷(OP50)],同时在根室进行不同AMF处理[不接种(NM)、接种Funneliformis mosseae(FM)],研究了不同外源形态P添加和AMF处理下,菌根作物对菌丝室红壤中不同形态P吸收利用的影响。结果表明:与单作-FM-IOP50处理相比,间作-FM-IOP50处理下的玉米P吸收量显著增加150.2%,大豆P吸收量增加24.5%;除大豆单作-P0处理外,接种FM均明显降低菌丝室土壤有效磷含量。除大豆单作-FM处理外,施用IOP50使土壤有效磷含量在单作条件下最高,而在间作条件下则最低。对红壤P形态的分级结果表明,接种AMF均一定程度增加了Ca_2-P、Al-P、Org-P、O-Al-P、Ca_(10)-P的含量,而间作则显著提高了作物对土壤Ca_2-P、Fe-P的吸收;相比其他处理,土壤Ca_2-P、Org-P、O-Al-P含量在间作-FM-IOP50组合处理下较高(P0.05)。相关分析显示,Ca_2-P与玉米植株P吸收量呈显著负相关,而O-Al-P与大豆植株P吸收量呈显著负相关。总之,接种FM、磷肥施用与间作均在一定程度上促进了宿主作物对P的吸收累积。其中间作-FM-IOP50组合是促进间作玉米生长、P素吸收及Ca_2-P、Org-P、O-Al-P增加的最佳组合,通过促进无机磷的活化而改善作物对P素的吸收利用,有效削减土壤P素的残留,若将其应用于滇池流域,可望减少P素的流失。     

丛枝菌根真菌在农业生产中的作用与调控

AM真菌在集约化作物生产体系中的作用日益受到关注。最近10余年间有关AM真菌与植物相互作用的研究由温室、实验室模拟转向田间原位研究,在认识上取得了很大的进展。通过对相关的理论和应用基础研究结果的分析,认为菌根生物技术的应用不仅包括菌剂的生产和施用技术,而且还要包括土著AM真菌群落繁殖体数量和活性的调节技术;通过轮作和间作、少耕或者免耕、使用根际化学信号物质能够在一定程度上有效发挥土著AM真菌群落的作用;充分认识AM真菌群落的时空变化与生态功能的关系可能是今后研究的重点;此外,通过与育种家结合,培育在高肥力土壤上积极响应AM真菌的作物高产品种可能是未来提高土壤养分资源高效利用的有效途径之一。     

分室法研究不同磷况下两种接种丛枝菌根玉米

A modified glass bead compartment cultivation system was used to compare some chemical and biolog-ical properties of the two arbuscular mycorrhizal (AM) fungi Glomus mosseae and Glomus versiforme usingmaize (Zea mays) as the host plant with four added levels of available phosphorus (P). The proportion of host plant root length infected was determined at harvest. Shoot and root yields and nutrient concentra-tions were determined, together with the nutrient concentrations in the AM fungal external mycelium. Themorphology of various mycorrhizal structures of the two AM fungi was also compared by microscopic obser-vation. Inoculation with G. mosseae gave higher plant yields than that with G. versghrme, and the two fungiresponded differently in infection rate to areilable phosphorus level. Root infection rate of mycorrhizal maizecolonized by G. mosseae decreased markedly with increasing P level, and there was very poor development of the extraradical mpcelium at the highest rate of P addition. In contrast, G. versiforme showed greater tolerance to increasing P level. Elemental analysis showed that phosphorus, copper and zinc concentrations in the external mycelium differed between the two fungi and were much higher than those in the host plant. Differences in the morphology of the two fungi were also observed.     

Effect of peat on mycorrhizal colonization and effectiveness of the arbuscular mycorrhizal fungus Gigaspora margarita

Abstract

The influence of the addition of Chinese peat and Canadian peat on arbuscular mycorrhizal colonization, mycorrhizal effectiveness and host-plant growth was investigated in a pot experiment. Chinese peat or Canadian peat was mixed with Masa soil (weathered granite soil) at different levels (0, 25, 50, 100, 150 or 200 g kg^?1) into which an arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) Gigaspora margarita Becker & Hall was inoculated, and seedlings of Miscanthus sinensis Anderess were planted. There was a significant increase in plant growth with increasing amounts of Chinese peat. The growth-promoting effect of the AMF on the host was enhanced when the addition of Chinese peat was increased from 25 to 100 g kg^?1. Root colonization and the number of spores proliferating increased with increases at low levels of Chinese peat (from 25 to 100 g kg^?1), and decreased gradually with higher Chinese peat increments. Although plant growth and root colonization with the addition of Canadian peat increased slightly, Canadian peat suppressed mycorrhizal effectiveness. In contrast to Canadian peat, the addition of Chinese peat improved considerably the physical and chemical properties of the soil, which might result in the promotion of AM formation and mycorrhizal effectiveness.     

Reintroduction of a native Glomus to a tropical Ultisol promoted grain yield in maize after fallow and restored the density of arbuscular mycorrhizal fungal spores

Maize (Zea mays L.) is an important crop in central Thailand where fallow is widely practiced and farmers are interested in crop rotation and beneficial soil biota. A pot experiment using a Typic Paleustult (topsoil + subsoil) from the National Corn and Sorghum Research Centre, Nakhonratchasima Province, Thailand was undertaken over three successive crops to evaluate effects of agronomic practices on populations of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and to determine whether reintroduction of a local Glomus was beneficial to maintain maize yield. The three crops and their treatments were: (1) preceding crop: maize grown in all pots; (2) subexperiment 1: agronomic practices [maize, fallow ± soil disturbance, fallow with solarization, non–AM host (cabbage)]; and (3) subexperiment 2: maize ± Glomus sp. 3 at three rates of P fertilization (0, 33, 92 kg P ha^–1). The AM‐fungal community was established under the preceding crop. In subexperiment 1, the three fallow treatments decreased (30%–40%) the total AM spore number in the topsoil whereas there was no change under maize or cabbage. Glomus, the dominant genus, showed sensitivity to fallow. In subexperiment 2, inoculation with Glomus sp. 3 enhanced total AM spore number and root colonization when applied following the three fallow treatments. Furthermore, inoculation promoted grain yield; at nil P following fallow ± soil disturbance, at 33 kg P ha^–1 following fallow without soil disturbance, and following solarization. Two treatments, maize following maize and maize following cabbage, did not respond to inoculation with Glomus sp. 3. Overall, the results suggest that reintroduction of Glomus sp. 3, a local AM fungus in this soil, may overcome negative effects of fallow and promote effectiveness of P fertilizer. Further work is needed to evaluate the benefits of other indigenous AM species that persist under modern fertilization practices.     

丛枝菌根真菌(Glomus caledonium)对铜污染土壤生物修复机理初探

利用盆栽试验,研究了丛枝菌根真菌(Glomus.caledonium)在不同程度铜污染土壤上对玉米苗期生长的影响。结果表明,即使在土壤施铜量达150mg/kg时,菌根真菌对玉米仍有近55%的侵染率;接种菌根真菌,能显著促进玉米根系的生长。菌根玉米的根系生物量和根系长度,平均较未接种处理分别提高108.4%和58.8%;接种处理的植株地上部生物量达到每盆(3株)10.58g,显著高于不施铜的非菌根玉米。这些结果表明,丛枝菌根真菌对铜污染具有较好的抗性;并且由于菌根的形成,使宿主植物明显地改善了对磷的吸收和运输,并能通过抑制土壤酸化、降低土壤可溶态铜的浓度等机制,增强宿主植物对铜污染的抗(耐)性。在150mg/kg施铜水平时,与非菌根玉米相比,菌根玉米地上部和根系铜浓度分别降低24.3%和24.1%,吸铜量分别提高了28.2%和60.0%,表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。     

Positive effects of biochar application and Rhizophagus irregularis inoculation on mycorrhizal colonization, rice seedlings and phosphorus cycling in paddy soils

Phosphorus (P) is an essential element for plant growth but is often limiting in ecosystems; therefore, improving the P fertilizer use efficiency is important. Biochar and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may enhance P cycling in paddy soils that contain high content of total P but low content of available P (AP). In this study, the effects of biochar addition and Rhizophagus irregularis inoculation on the organic and inorganic P contents and phosphatase activities in paddy soils, rice seedling growth, and AMF colonization were investigated. Compared with no biochar addition, biochar addition enhanced the percentage of spore germination at day 7, hyphal length, most probable number, and mycorrhizal colonization rate of R.irregularis by 32%, 662%, 70%, and 28% on average, respectively. Biochar and R. irregularis altered soil P cycling and availability. Biochar and R. irregularis, either individually or in combination, increased soil AP content by 2%-48%. Rice seedlings treated with biochar and R. irregularis produced greater biomass, improved root morphology, and increased nutrient uptake compared with those of the control without biochar and R. irregularis. The results suggest that combined application of biochar and R. irregularis is beneficial to rice cultivation in paddy soils with high content of total P but low content of AP.     

丛枝菌根和根瘤菌双接种对矿区土地复垦的生态效应

通过盆栽试验研究了山西省襄垣县矿区复垦土壤中接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对三叶草的生长状况及土壤养分的影响.结果表明,双接种丛枝菌根和根瘤菌能显著提高菌根侵染率和土壤中孢子密度,促进三叶草干物质的积累和对氮、磷元素的吸收,促进三叶草对土壤养分的活化,提高土壤养分利用率,加速矿区生态恢复.