叢枝菌根真菌對柑橘鐵吸收的效應(yīng)及其作用機(jī)理.pdf

1、叢枝菌根真菌是地球上廣譜分布的一類土壤微生物，能夠與寄主植物形成互惠共生體，幫助寄主植物從土壤中吸收更多的礦質(zhì)元素和水分，因而對植物的生長和發(fā)育尤其重要。在栽培條件下柑橘根系根毛很少且短，甚至無，需要依賴叢枝菌根的吸收作用維持其正常生長，從而對叢枝菌根的依賴性強(qiáng)。柑橘是一類缺鐵敏感的果樹，生產(chǎn)上常常因土壤中高鈣或高pH等因子影響出現(xiàn)缺鐵現(xiàn)象，嚴(yán)重引起產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降。本研究以柑橘常用砧木枳和紅橘為試材、以叢枝菌根真菌球囊霉屬(Glom

2、us)中的3個(gè)菌種為菌劑，探討其對柑橘鐵吸收的影響及其作用機(jī)理，為闡明菌根真菌提高礦質(zhì)營養(yǎng)吸收提供理論依據(jù)，進(jìn)而為叢枝菌根真菌在柑橘上的應(yīng)用提供參考。本研究主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 (1)叢枝菌根真菌對柑橘及其微域環(huán)境影響的研究。以G.mosseae、G.versiforme和G.diaphanum為供試菌種，接種于枳(Poncirus trifoliata(L.)Raf.)實(shí)生苗上進(jìn)行4種基質(zhì)盆栽試驗(yàn)，從菌根發(fā)育、植株生長和

3、土壤微生物等方面比較上述3種菌種的接種效果。結(jié)果表明，叢枝菌根真菌對柑橘的作用存在種間差異，4種基質(zhì)中，接種G.versiforme的枳實(shí)生苗菌根發(fā)育最好(如菌根侵染率和菌絲密度最高)，其株高、莖粗和根系體積明顯高于接種G.mosseae和G.diaphanum的，且根圍土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的微生物量最大，分別達(dá)到了155.66×106 cfu/g、71.25×106 cfu/g和36.61×105cfu/g，其它兩種真菌效應(yīng)比較沒

4、有一定規(guī)律。因此，G.versiforme是這3種叢枝菌根真菌中最適合柑橘接種的。
　　 (2)不同pH下叢枝菌根真菌對柑橘鐵吸收影響。以G.versiforme為供試菌種，接種于枳(Poncirus trifoliata(L.)Raf.)和紅橘(Citrus reticulata Blanco)實(shí)生苗上進(jìn)行盆栽砂培試驗(yàn)，營養(yǎng)液pH值分別設(shè)置4個(gè)水平，枳的為pH5.0、6.0、7.0和pH8.0，紅橘的設(shè)置為pH5.2、6.2、

5、7.2和pH8.2。從植株生長量、葉綠素和葉片鐵含量、根系質(zhì)子分泌等方面衡量菌種G.versiforme對柑橘鐵吸收的影響。結(jié)果顯示，叢枝菌根真菌提高了枳和紅橘實(shí)生苗株高、干重、葉綠素、葉片活性鐵和全鐵含量，最大增幅分別為33.34％、26.83％、32.72％、24.37％和13.75％。在高pH處理下，未接種的枳和紅橘根系分泌大量的質(zhì)子，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的缺鐵信號，而接種處理的質(zhì)子分泌量明顯較少，這說明叢枝菌根真菌提高了柑橘體內(nèi)鐵營養(yǎng)。<

6、br>　　 (3)缺鐵和重碳酸鹽處理下叢枝菌根真菌對柑橘鐵吸收的作用。以G.versiforme為供試菌種，接種于枳和紅橘實(shí)生苗上進(jìn)行盆栽砂培試驗(yàn)，缺鐵和重碳酸鹽處理分別設(shè)置4個(gè)水平，枳的為CK(pH6.0)、-Fe(pH6.0)、CaCO3(pH7.0)和CaCO3(pH8.0)，紅橘的設(shè)置為CK(pH6.2)、-Fe(pH6.2)、CaCO3(pH7.2)和CaCO3(pH8.2)。從植株生長量、葉綠素和葉片活性含量、葉片組織結(jié)構(gòu)

7、以及葉片礦質(zhì)元素的比值及根系FCR活性、總酚等方面研究接種G.versiforme對柑橘鐵吸收的作用。結(jié)果顯示，缺鐵條件下，柑橘葉片變薄，柵欄組織和海綿組織二者界限模糊，細(xì)胞排列緊密；接種G.versiforme促進(jìn)了葉片活性鐵的積累和葉綠素的合成，提高了葉片F(xiàn)e/Mn和K/Ca的比值，增強(qiáng)了葉片POD、CAT以及根系FCR活性和總酚含量，最大增幅分別為66.67％、22.46％、54.04％、50.17％、12.87％和12.70％,

8、降低了P/Fe、50(10P+K)/Fe，最大降幅分別達(dá)到了52.33％和35.58％。
　　 (4)叢枝菌根真菌與柑橘不同根圍土壤中各形態(tài)鐵的關(guān)系。以G.versiforme為供試菌種，接種于枳和紅橘實(shí)生苗上進(jìn)行盆栽砂培試驗(yàn)，利用根袋技術(shù)將根圍土壤分為0-2cm、2-4cm和4-8cm3個(gè)土層，研究叢枝菌根真菌對柑橘不同根圍土壤中交換態(tài)鐵，氧化錳結(jié)合態(tài)鐵，碳酸鹽結(jié)合態(tài)鐵，有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)鐵，無定型氧化鐵結(jié)合態(tài)鐵，晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)鐵

9、、殘?jiān)鼞B(tài)鐵和有效鐵及土壤球囊霉素年動(dòng)態(tài)變化的影響。結(jié)果表明，殘?jiān)鼞B(tài)鐵、有機(jī)結(jié)合態(tài)鐵以及交換態(tài)鐵是土壤中有效性鐵的組成部分，而碳酸鹽結(jié)合態(tài)鐵和無定形氧化鐵結(jié)合態(tài)鐵則抑制了土壤中鐵的有效性。叢枝菌根真菌基本上降低了不同根圍土壤中殘?jiān)鼞B(tài)鐵、有機(jī)結(jié)合態(tài)鐵以及交換態(tài)鐵的含量，最大降幅分別達(dá)到55.27％、42.15％和59.10％，促進(jìn)有效鐵的吸收。此外，土壤中球囊霉素能夠螯合鐵、錳、銅和鋅等金屬，具有緩解土壤鐵緊張的作用。
　　 (5)

10、柑橘根系FRO1基因克隆以及叢枝菌根真菌對FRO1表達(dá)分析。提取枳和紅橘根系RNA，利用同源序列法克隆柑橘根系FRO1基因，并利用Real time QT-PCR技術(shù)分析接種G.versiforme對柑橘根系FRO1表達(dá)的影響。結(jié)果顯示，同源序列法克隆了枳和紅橘根系FRO1基因，片段長度同為350 bp，與豌豆、苜蓿中三價(jià)鐵螯合物還原酶基因同源性達(dá)到80％以上。接種叢枝菌根真菌提高了不同時(shí)期柑橘根系FRO1表達(dá)量，且缺鐵條件下，其表達(dá)量