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营养条件对接种丛枝菌根真菌烟苗生长的影响

来源:六九路网
山地农业生物学报29(3):194~198,2010 Journal of Mountain Agriculture and Biology 营养条件对接种丛枝菌根真菌烟苗生长的影响 江龙 ,王茂胜 ,黄建国。,袁 (1.贵州大学生命科学学院,贵州贵阳550025;2.贵州省烟草科学研究所,贵州贵阳55003; 3.西南大学资源环境学院,重庆北碚400716) 摘要:利用漂浮育苗技术培育烟苗:试验1用4种AM真菌(Arbuseular Myeorrhizal fungus,简称AM真菌)接种, 通过测定成苗期烟苗根系的侵染率,筛选出B,养分供应方式为高养分条件下获得茵根苗的有效方法;试验2采 用B,养分供应方式,研究不同养分用量下接种丛枝茵根真菌烟苗和不接种烟苗的烟苗生长、营养状况和生理活 性。结果显示:在0.4~1.2×Hoagland营养液范围内,养分用量越高,烟苗生长越好,接种AM真菌的茵根效应越 小。供应0.8 xHoa aIld营养液时,接种AM真茵烟苗的地上部生物量、植株磷含量均显著高于不接种烟苗;烟苗 素质(生物量、植株营养状况、叶生理活性)达到了不接种烟苗在1.2×no ̄nd营养液的水平。试验证实了高养 分条件下获得健壮茵根烟苗的可能性,并提供了一种有效的养分供应方式。 关键词:营养条件;AM真茵;烟苗素质;侵染率 中圈分类号:s572;Q945.3 文献标识码:A 文章编号:1008—0457(2010)03—0194—05 Influences of Nutrition in Growth of Tobacco Seedlings Inoculated tll AM F咖 JIANG Long ,WANG Mao—s ̄ng2,HUANG Jian-guo ,YUAN Ling3(1.College ofLife Sciences,Guizhou Uni- versity,Guiyang Guizhou 550025,China;2.Guizhou Institute foTobacco Science,Cuiyang Guizhou 550003, hCian;3.College of Natural Resources and Environment,Southwest University,Beibei Chongqign 400716, hCina) Abstract:In test one,tobacco seedlings inoculated with AM llgi were cultured in eulture boxes were used to investigate nutirent effect on infection rate at the transplant stage.The results showed that the nutrient mode B3 was most efficient for mycorrhizal seedling production in high—nutrient condition.In the test two,tobacco seedlings cultured in mode B3 were empl ̄ed to evMume the effects of nutrient concentration on hte quality of tobacco seedlings inoculated with or without AM f1111 ̄8,including growth,nutrition,and physiological in- dex.It WaS pmved that the higher Hoagland solution,the more plant biomass,and the lower mycorrizal effects within 0.4~1.2×Hoagland solution were obtained.Tobacco seedlings inoculated with AM fungal in 0.8×Honglnad solution demonstrated an obvious superiority in dry weihgt ofshoot,P onc ̄ntration to htat of hte control,andthe biomass,nutritioncondition,and physiologicalindex oftheformer approachedtothelat— ter grown in 1.2 x noagland solution.Therefore,mode B3 WaS the best for mycorrhizal ̄edling production in hihg—nutirent condition. Key words:nutrition;Arbuscular mycorrhizal fungus;quality of tobacco seedling;AM fung ̄colonization 漂浮条件下,接种AM真菌可以感染烟苗,产生菌根效应 ,但为了提高侵染率,常采用低浓度营养 液,致使烟苗从成苗期到移栽前生长缓慢,不能有效培育健壮菌根苗。而培育健壮烟苗,使用良好的营养 收稿日期:2010—03—28;修回日期:2010—05—26 基金项目:贵州大学引进人才科研项目。烤烟菌根苗培育的关键技术研究 基金(贵大人基合字2008-006);贵州省烟草专卖局科技项目 “烟草丛枝菌根真菌筛选及应用研究”基金(2008一o4) 作者简介:江龙(1970一),男,山东安丘人,副教授,博士,从事植物生理、植物营养的教学及研究。E—mail:jianglonggy@sina.com 第3期 江龙,等:营养条件对接种丛枝菌根真菌烟苗生长的影响 。所以拟通过本研究,探索出既有益于AM真菌感 供应(尤其是磷)则会抑制AM真菌的感染和发育 染形成菌根,又能保证培育健壮菌根苗的营养条件,以期为培育健壮菌根烟苗提供理论基础和实际指导。 1材料与方法 1.1供试材料 根内球囊霉(Glomus intraradices Smith&Schenck,BEG Numberl41,193,简称BEG一141和BEG一193)2 株,摩西球囊霉(Glomuse m.o¥¥eae Gerdemann&Trappe,BEG Number167,简称BEG一167)、幼套球囊霉(G/o— ntll ̄e etunicatum Becker&Gerdemann,BEG Number168,简称BEG一168)各1株,均由中国农业大学李晓林教 授提供。AM真菌接种物是盆栽扩繁后,含培养基质、孢子、菌丝和侵染根段的混合物。烤烟品种为K326, 由贵州省烟草科学研究所提供。烤烟漂浮育苗专用基质(总空隙度80%,电导率740 ixs/em,pH 6.4,有机 质40%,有效氮534.5 mg/kg,速效磷27.9 mg/kg,速效钾551.6 mg/kg),由福泉市金福公司提供。 1.2试验设计 1.2.1试验1研究养分用量和供应方式对菌根形成和烟苗生长等的影响。采用5×3因子试验,设置5 个养分用量(N、P、K用量为:A =1.2倍、A:=0.8倍、A,=0.6倍、A =0.4倍、A5=0.2倍Hoagland营养 液正常量,营养液深度为10 cm,培养池面积与育苗盘相等);3种供应方式(B :养分全部用于播种期; B :播种期施用总量的50%,出苗第30 d 30%,第45 d 20%;B :播种期施总量的10%,出苗第30 d 20%, 第45 d70%)。形成l5个处理,4个菌株,试验共计6O个处理。每个处理种植lO株烟苗,4次重复。试验 中微量元素的用量均为Hoagland溶液的正常用量,于播种期一次性施入。 1.2.2试验2试验设置接种(AM,BEG一141)和不接种(NM)处理,N、P、K用量为:1.2、0.8、0.6、0.4倍 Hoagland营养液的正常量(营养液深度为10 cm,培养池面积与育苗盘相等),共8个处理。每个处理96株 烟苗,3次重复。N、P、K的供应方式为试验1的B3供应方式。微量元素的施用同1.2.1。 1.3播种、接种及管理 将基质灭菌(121 ̄C,l h)后,分别接入AM真菌的接种物(每100 g基质加入8.5 g接种物),形成接种 处理;接人等量灭活接种物,形成不接种处理。然后混匀,装入浮盘孔隙内,每穴6 g基质。每穴播种3粒 烤烟种子,出苗后留1株。漂浮于营养液中培养。试验在人工控制温度、光照和湿度的培养室中进行,培 养期间的光照强度18 000~20 000 lx,每日光照13 h,昼夜温度31—2o℃,湿度60%~80%。 1.4测定项目 1.4.1根系侵染率在出苗后60 d(成苗期),每处理取l5株烟苗,先用自来水后用去离子水洗净。在根 的不同部位随机取鲜根0.5 g切成0.5 cm根段,经0.01%酸性品红乳酸甘油染色液染色后,按照根段频率 标准法 测定根系侵染率。 1.4.2植株N、P、K含量、叶绿素含量、根系活力及酶测定每处理取l5株烟苗,先用自来水后用去离子 水洗净其根、茎、叶,105 ̄C杀青30min,70 ̄C烘干、称重。粉碎样品,H:sO.一H 0:消煮,用蒸馏法、钒钼黄比 色法和火焰光度法分析植株N、P、K含量 】。每处理另取l5株烟苗,用80%丙酮提取比色法测定叶绿素 含量,TIC法测定根系活力,NBT比色法测定叶超氧化物歧化酶(SOD),磺胺比色法测定叶硝酸还原酶 (NR)IS]。 1.5数据统计 试验数据采用Excel 2000和SPSS 11.5进行统计分析。 2结果与分析 2.1养分用量和供应方式对AM真菌侵染率的影响 由表1可知,随养分用量(因素A)加大,接种AM真菌烟苗的侵染率降低,二者呈极显著相关关系 (r=-0.767一’, :20)。养分供应方式(因素B)显著影响烟苗的侵染率,4株AM真菌的侵染率均呈现 山地农业生物学报 2010年 相同规律,即B3>B2>B1。 表1 养分用量和供应方式对侵染率的影响 % Tab・1 Effect of nutrient supplies and supply ways on AM fungal colonization of tobacco secdttngs 处理 BEG一141 BEG一167 Of ~ BEG一168 BEG一193 0 e 0 e m m Of m O℃ 0 e 4 e 0 e 0 e 0f 0 e O e Of 0 e 0 e 22 d 11 c 16 d Of 0 e 0 e 7 e 0 e 0 e 29 c 12 c 22 c 4 e 0 d 0 e 22 d 7 d 15 d 37 b 16 c 27 bc 29 c 16 c 30 b 36 b 26 b 32 b 56 a 35 a 42 a 注:同一列中不同处理后面的不同字母表示在P=0.05水平差异显著。A:养分用量;B:供应方式。 表示在P=0.05水平显著性差异, }}在P=0.0l水平显著性差异, ・ 在P=0.001水平显著性差异,NS表示不显著。下同。 养分用量(因素A)和供应方式(因素B)对烟苗侵染率存在极显著的交互作用。5种养分用量条件 中,A :AM真菌基本不能感染烟苗。A 和A,:采用B 和B ,AM真菌均不能感染烟苗;采用B ,4株AM 真菌均能感染烟苗根系并形成一定的侵染率。A :采用B ,AM真菌基本不能感染烟苗;采用B 和B,, 4株AM真菌均能感染烟苗,其中B 的侵染率显著高于B 。A :采用各种养分供应方式,AM真菌均能侵 染烟苗。 f f o o 6 o o∞o 6"6 ∞ 甜 e f f d f e d e d c C b a ¨¨¨由此可见,试验1中B 养分供应方式(因素B)最有利于菌根的发育,事 幸 ●  并在较高养分用量A 和A 条 件下,侵染率仍可达到较高水平。因此,在试验2中,采用B3作为养分的供应方式。 2.2养分用量和AM真菌对烟苗生物量的影响 从表2可见,随养分用量增高,烟苗生物量加大,烟苗生物量与养分用量呈正相关关系(根、茎、叶和植 株总生物量与养分用量相关系数依次为:r=0.966一’、r=O.881一、r=0.810‘,r=0.841一,n=8)。 从表2还可见,接种AM真菌烟苗的茎、叶和总生物量显著高于不接种的处理,但对烟苗根系干重的 影响不显著。随养分用量的增加,菌根相对依赖度有逐渐下降的趋势。在0.4×Ho ̄nd的处理中, AM真菌对烟苗的促生效应最好;在1.2×Hoagland的处理中,菌根效应基本没有体现。 养分用量和AM真菌对茎、叶、植株总干重表现出显著交互作用。0.8×Hoagland、0.6 X Hoagland、 0.4×Hoagland营养液中,接种AM真菌烟苗茎、叶和植株干重,相应达到了供应1.2×Hoagland、0.8×Ho- agland、0.6×Hoagland营养液不接种烟苗的水平。说明接种AM真菌促进了低养分条件下的烟苗生长,基 本达到了高养分条件下的非菌根苗的营养水平。 2.3养分用量和AM真菌对烟苗P营养状况的影响 由表3可知,随养分用量加大,烟苗N、P、K的含量增高,烟苗N、P、K含量与养分用量均呈正相关关系 (r=0.896一、r=0.863一、r=0.901一, =8)。 接种AM真菌增加烟苗P含量,但对烟苗N和K含量无显著影响。养分用量为1.2×Hoagland时,接 种与不接种烟苗P含量差异不显著。养分用量为0.8×Hoagland、0.6×Hoagland、0.4×Hoagland时,接种 第3期 江龙,等:营养条件对接种丛枝菌根真菌烟苗生长的影响 烟苗P含量均显著高于不接种烟苗。说明即使养分供应充足的条件下(如0.8×Hoagland处理),接种AM 真菌依然能够发挥菌根效应,促进磷的吸收,提高植株磷含量。 表2养分用量和接种AM真菌对烟苗生物量的影响 Tab.2 Effect of nutrient levels and AM fungal inoculation on biomass of tobacco seedlings 注:菌根相对依赖度(RMD):(菌根植株干重一非菌根植株干重)/菌根植株干重xl0o% 表3养分用量和接种AM真菌对烟苗营养状况的影响 Tab.3 Effect of nutrient levels OI1 nutrition of tobacco seedlings inoculated with and without AM fungi 2.4养分用量和AM真菌对烟苗生理状况的影响 从表4可见,随养分用量增加,烟苗叶绿素含量、硝酸还原酶(NR)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增 高,与养分用量均呈正相关关系(相关系数分别为:r=0.803’、r=0.89,7一、r=0.717’,n=8),养分用 量对烟苗根系活力无显著影响。养分用量在0.8~0.4 X Hoagland时,非菌根烟苗的叶绿素含量和SOD活 性显著低于供应高水平养分用量(1.2×Hoagland)的处理,而菌根烟苗则变化不大。在养分供应量为 0.8×Hoagland和1.2 X Hoagland时,菌根烟苗硝酸还原酶活性不变。说明接种AM真菌可以消除或减弱 养分用量不足对烟苗生理活性的不利影响。 90.0 ab 1.2×Hoagland 90.7 a 88.7 8t, 0.8×Hoagland 88.2 ab 88.2 ab 0.6×Hoagland 78.7 c a a a a a b 墙 a b 隅 83.9 bc 71.O d 方差分析 养分用量(N) NS 接种处理 (I) NS 养分用量×接种处理(N×I) 9 9 8 3 8a _狐 葛k c 2 d d 4 e 1 3讨论 AM真菌应用在漂浮育苗的首要前提是AM真菌感染烟苗根系,并形成菌根共生体。研究表明,高养 分(特别是磷)能抑制AM真菌的发育和菌根结构的形成,降低侵染率 -9J。所以,如何协调培育壮苗所需 营养需要与菌根发育之间的矛盾是问题的关键,否则就不能将菌根技术应用于烤烟栽培。由前期的试验 可知¨-2J,烟苗生长规律是:出苗后25 d内,植株生物量很小;25~45 d以根系生长为主;45 d后地上部分 才迅速生长,生物量显著增加,45 d到移栽前的生长量占烟苗总生物量的70%以上。AM真菌的感染和菌 丝的发育主要在生根期(出苗后20~45 d)。在出苗后的第45 d,菌根结构已经形成,侵染率已达到了一个 较高水平。45 d以后是烟苗生物量增加、培育壮苗的主要时期,所以,可以利用AM真菌发育和烟苗生长 的时空差异,采用由低到高分段供应养分的方式来解决高养分下AM真菌在根系中发育不良的问题。研勰 a 8 a 抛抛Ⅲ扔拼 a a 8 a a i全  试验1结果显示,在养分用量较高的A 和A 中,一次性供应养分方式(B )和较集中的分次供应养分 方式(B:)都未发现真菌结构,菌根结构基本不能形成。但采用多次分段、由低到高的B,养分供应方式, BEG一141和BEG一193均能感染烟苗根系。在A B3的组合中,供试的4株AM真菌都有较高的侵染率。 这是因为出苗后第45 d,菌根已基本发育完全,形成较多的菌根结构和较高的侵染率,此时即便加人的营 养液浓度很高,但对根的影响较小,成苗期烟苗依然能保持较高的侵染率。所以,B,供应方式是解决高养 分条件下AM真菌在根系中发育不良和培育壮苗的有效方法。 在烤烟漂浮育苗过程中,烟苗所需养分主要由营养液提供,营养液中养分用量直接影响烟苗的生长发 育,试验2的结果证实了这一点。随着养分用量的减少,烟苗叶绿素含量、SOD活性和硝酸还原酶活性,烟 苗N、P、K含量和生物量逐渐降低,烟苗长势减弱,说明养分供应是培育壮苗的基础。 试验2的结果也表明:接种AM真菌提高了烟苗叶绿素含量、硝酸还原酶和SOD活性,增加了植株P 含量和rq、P、K的吸收量,促进了地上部分生长,增加了生物量;菌根效应与养分用量密切相关,随养分用 量增加,菌根依赖度菌根效应呈下降的趋势;在养分供应丰富的条件下(例如1.2×Ho ̄oland处理),接种 AM真菌基本不产生菌根效应,但在中、低养分用量下(O.4~0.8 X Hoagland),菌根效应明显,菌根烟苗的 生理活性、营养状况、植株生物量显著高于不接种烟苗。中量养分用量(0.8 X Hoagland处理)的菌根烟苗 在烟苗生长状况、植株养分吸收、生理活性等方面,达到了高量养分用量(1.2×Hoagland处理)的非菌根烟 苗的水平。所以,采用由低到高、分段供应养分的方式,可以达到培育健壮菌根烟苗的目的,这为AM真菌 在烤烟漂浮育苗中的应用提供了理论基础和切实可行的方法。 (下转第214页) 2l4 山地农业生物学报 2010年 参考文献: [1]高志宏,赵继献,任廷波.氮、磷、钾对油研10号油菜产量和品质的影响[J].山地农业生物学报,2006,25(5):382 —389. 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