外生菌根真菌氮、鉀營養(yǎng)特性及其對汞脅迫的反應.pdf

1、氮和鉀均是樹木需要量最多的必需元素，對森林的發(fā)生、發(fā)展、演替和衰亡具有極其重要的作用。在森林土壤中，絕大多數(shù)氮是植物不能直接吸收的有機氮，有效氮通常處于缺乏狀態(tài)。我國南方有大面積的紅壤、黃壤和石灰?guī)r土壤，由于受到強烈淋溶等多種因素的影響，土壤有效鉀含量一般較低，大部分鉀是難于利用的無效鉀。森林一般不施肥，主要依靠土壤供應植物的氮、鉀營養(yǎng)。此外，汞污染是目前全球性的普遍問題，全世界每年因人類活動而釋放的汞超過2909噸，中國是最大的汞污染

2、源。在汞污染嚴重的地區(qū)，抑制樹根吸收氮、鉀等養(yǎng)分，妨礙樹木生長發(fā)育和天然更新，最終導致森林退化和衰亡。菌根是植物根系與菌根真菌形成的共生體，是植物與真菌長期共同進化的結果。優(yōu)良的外生菌根真菌與木本植物的根系形成外生菌根后，能促進樹木的生長，改善它們的營養(yǎng)狀況，提高其抗逆(干旱、病害、重金屬等)能力。所以，研究外生菌根真菌的氮、鉀營養(yǎng)特性及其對汞脅迫的反應，對于我國天然林的保護和人工林的營造，以及汞污染的土地上植樹造林具有重要意義。

3、>　　 試驗利用源于我國南北方和國外的14株外生菌根真菌為材料。供試菌株為：彩色豆馬勃Pt715(采自四川西昌桉樹林)[Pisolithustinctorius(Pers.)Coker&Couch(StrainPt715)]，松乳菇Ld-1、Ld-2和Ld-3(采自重慶縉云山馬尾松林)[Lactariusdeliciosus(L.∶Fr.)Gray(strainLd-1，Ld-2&Ld-3)]，硬皮馬勃Sp01(采自重慶金佛山馬尾松林

4、)[SclerodermapolyrhizumPers.(strainSp-01)]，牛肝菌Bo02(采自重慶金佛山馬尾松林)[Boletusspp.(strainBo-02)]，褐環(huán)乳牛肝菌S107和Sl14(采自重慶金佛山馬尾松林)[Suillusluteus(L.∶Fr.)Gray(strainS107&Sl14)]，黃空柄牛肝菌Gc99(采自內(nèi)蒙古大青山)[Gyroporuscyanescens(Bull.∶Fr.)Quél.(

5、strainGc99)]，土生空團菌Cg04(采自內(nèi)蒙古大青山)[CenococcumgeophilumFr.(strainCg04)]，厚環(huán)乳牛肝菌Sg03(采自內(nèi)蒙古大青山)[Suillusgrevillei(Kl.)Sing.(strainSg03)]，網(wǎng)紋灰包Lp01(采自內(nèi)蒙古大青山)[LycoperdonperlatumPers(strainSp01)]，乳牛肝菌Sb05(采自內(nèi)蒙古大青山)[Suillusbovinus(L

6、.∶Fr.)Kuntze(strainSb05)]，以及土生空團菌CgSIV(采自西班牙歐洲火炬松林)[CenococcumgeophilumFr.(StrainCgSIV)]等。在Pachlewski液體培養(yǎng)基中，提供不同的氮源，加入不同濃度的鉀，以及設置不同程度的汞脅迫，研究了外生菌根真菌對不同氮源(氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、尿素和蛋白質(zhì))的利用能力；不同供鉀條件下，外生菌根真菌的生長、氮磷鉀吸收、有機酸分泌，草酸代謝關鍵酶的活性；以及汞對外

7、生菌根真菌生長、氮磷鉀吸收、有機酸分泌、氮素利用酶活性等的影響。獲得主要結論如下：
　　 1.1多數(shù)外生菌根真菌在以銨態(tài)氮為氮源的培養(yǎng)基中生長良好，蛋白質(zhì)氮其次，尿素和硝態(tài)氮對生長的促進作用相對較差。說明供試菌株對不同的氮源既具有偏嗜性，同時也具有多樣性，可適應多種不同的生態(tài)條件。在植樹造林工作中，應充分考慮土壤一菌株適配性。在供試菌株體內(nèi)，均能檢測到蛋白酶、幾丁質(zhì)酶、脲酶和硝酸還原酶，不同菌株之間酶活性差異顯著。在外生菌根真菌

8、體內(nèi)，氮素利用酶的存在與活性高低是它們利用不同氮源的生理基礎。
　　 1.2培養(yǎng)基中的鉀離子濃度顯著影響外生菌根真菌的生長。無鉀生長不良，多數(shù)情況下中鉀濃度適合外生菌根真菌生長。在供應低鉀時，Sp01和Pt715的生長量最大，中鉀和高鉀時降低，表明Sp01和Pt715可在低鉀條件下正常生長，可能比較適宜缺鉀的土壤。鉀對外生菌根真菌含氮量的影響因菌株而異，一般以中鉀或高鉀時含氮量較高。除Sl14以外，培養(yǎng)基中較高的鉀濃度在一定程度

9、上會抑制外生菌根真菌對磷的吸收。培養(yǎng)基鉀濃度是決定外生菌根真菌含鉀量的直接原因，供鉀水平的升高促進外生菌根真菌吸收鉀。
　　 1.3K+顯著影響外生菌根真菌分泌草酸、乙酸和H+。無鉀或低鉀時草酸和乙酸均分泌最多，中鉀或高鉀時減少；多數(shù)菌株無鉀或低鉀時H+分泌最多，但Bo02和Lp01、Pt715和Sb05分別在高鉀和中鉀時H+分泌量最大。外生菌根真菌能分泌較多的草酸、乙酸和H+可能有利于含鉀礦物的風化，促進礦物結構鉀和層間鉀的釋

10、放，可視為外生菌根真菌活化土壤無效鉀的機理之一。
　　 1.4缺鉀提高外生菌根真菌蘋果酸脫氫酶、乙醛酸脫氫酶和草酰乙酸酶的活性，其變化趨勢與類似草酸分泌。推測在供鉀較低時，促進外生菌根真菌草酸合成關鍵酶基因的表達。此外，不同菌株蘋果酸脫氫酶、乙醛酸脫氫酶和草酰乙酸酶活性差異較大，推測在不同菌株體內(nèi)中，上述草酸代謝途徑酶的相對重要性有所不同。
　　 1.5在0～150μmolHg·L-1的范圍內(nèi)，汞對CgSIV生長的抑制作

11、用不明顯，在高汞濃度的培養(yǎng)基中生物量僅比對照減少9.7％，外生菌根真菌具有較高的耐汞性；汞雖然使Pt715和Ld-3的生物量有所降低，但它們的生物量仍然較高。在汞脅迫條件下，外生菌根真菌的含氮量有升有降，磷、鉀含量總體上增加。氮、磷、鉀的吸收量Pt715和Ld-3最多。
　　 1.6在汞脅迫條件下，蛋白酶、幾丁質(zhì)酶、脲酶和硝酸還原酶的活性不同，推測外生菌根真菌可能合成對汞敏感性不同的等位酶。此外，5μmolHg2+·L-1～50

12、μmolHg2+·L-1的培養(yǎng)基中，有關氮素利用酶的活性無顯著變化甚至有所提高，推測在一定的汞污染條件下，對外生菌根真菌氮素利用能力無顯著影響。值得注意的是，在正常和汞脅迫條件下，Pt715和Ld-3的蛋白酶、脲酶、硝酸還原酶和幾丁質(zhì)酶的活性均最高，表現(xiàn)出較強的氮素利用能力。推斷在汞污染的土壤上種植桉樹和松樹，接種Pt715和Ld-3可能改善寄主植物的氮素營養(yǎng)。
　　 1.7在汞脅迫條件下，外生菌根真菌分泌草酸具有普遍性，菌株S