黄河三角洲丛枝菌根真菌多样性及菌根化耐盐研究

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黄河三角洲土壤盐渍化严重,荒漠化是该地区需要解决的现实问题。植物和微生物综合治理盐渍化的方法可提供效率高、环境友好、长期持久的效果,越来越被人们关注。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungus,AMF)是一类能与70%以上植物物种共生生活的土壤微生物。研究证明,AMF不仅可以通过促进吸收磷的方式促进植物生长发育,还可以在盐碱环境中,提高寄主植物的抗盐碱能力。   本研究通过对黄河三角洲典型盐生植物根围5个典型样点(样点Ⅰ-Ⅴ)的20种盐生植物根际土样AMF的调查,采用PCR-DGGE与T-RFLP结合的分子生物学手段,得到可靠的分类和多样性信息。共鉴定出31个种的AMF,包括Glomus属19个种,Gigaspora属3个种,Acaulospora属6个种,Paraglomus属2个种,Dentiscutata属1个种,其中Glomus属为黄河三角洲优势属。采用湿筛法倾析法并通过形态学鉴定分离得到11个种,其中5种为黄河三角洲新发现菌种,分别为:凹坑球囊霉(G.multiforum)、卷曲球囊霉(G.viscosum)、宽柄球囊霉(G.magnicaule)、粘质球囊霉(G.viscosum)和刺无梗囊霉(Aca.spinosa)。   依据香农-维纳物种多样性指数(ShannonWieners diversity index)计算结果分析,五个样点中,AMF多样性排序为样点Ⅴ>样点Ⅰ>样点Ⅱ>样点Ⅳ>样点Ⅲ;寄主植物中,AMF物种多样性较高的为柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)、芦苇(Phragmites australis.)、紫苑(Astertataricus L.f.)、萹蓄(PolygonumaviculareL.)和麸子苗(Fructus rhois chinensis.),较低的为碱蓬(Suaeda glauca Bge.)、灰绿藜(Chenopodium glaucum Linn.)、白茅(Imperata cylindrica(Linn.) Beauv.)、播娘蒿(Descuminia sophia(Linn.)webb.Ex Prantl.)。测定AMF着生环境土样的水溶性全盐、速效磷氮钾、交换性钠钾钙镁、有机质和pH值,通过典范对应分析(CCA)方法分析了AMF群落组成与环境因子间的关系。五个样点中,水溶性全盐、pH值、速效磷、速效氮、速效钾、有机质和交换性镁镁离子为主环境因子,AMF物种群落可以被分为3类,第一类在样点Ⅴ,第二类在样点Ⅱ,第三类在样点Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ。不同寄主植物根围,土壤有机质、交换性镁离子、植物种类、交换性钾离子、水溶性全盐和交换性钠离子是主环境因子。AMF物种群落可以分为成四类。第一类寄生在麸子苗、葫芦(Lagenaria siceraria(Molina)Standl.)和蓼(Polygvnum aubertii.),第二类寄生在碱蓬、野大豆(Glycine sojaSieb.et Zucc.)、白茅、藜(Chenopodium album.)和苦菜(Artemisia apiacea.),第三类寄生在委陵菜(Potentilla aiscolor Bunge.)、灰绿藜、紫苑、滨藜(Atriplex patens(Litv.) Iljin.)、碱茅(Puccinellia distans.)、地肤(Kochia scoparia(Linn.) Schrad.)和芦苇,第四类寄生在萹蓄、柽柳、结骨草(Equisetum ramosissimum.)、葎草(Humulus scandens(Lour.) Merr.)和播娘蒿。   以白三叶草(White Clover,Trifolium repens)为实验植物,在分离得到的11种AMF中,通过菌根化白三叶草对NaCl胁迫耐受性筛选实验,选出网状球囊霉(Glomus.reticulatum)为最佳促耐盐菌。多孢接种后,将白三叶草的半致死盐浓度从0.32%提高到0.55%,可作为耐盐菌肥的储备菌剂。盐胁迫梯度实验分析得知,盐胁迫对G.reticulatum产孢能力有强烈抑制,而侵染率在盐浓度小于0.5%时被促进,大于时被抑制。盐胁迫下,接种AMF后,白三叶草发育的抑制程度被有效缓解。通过对白三叶草耐盐生理指标测定,可认为,G.reticulatum是通过降低叶片渗透势,减少钠离子的积累,减少MDA的合成,促进SOD酶的活性和促进植物对环境中磷的吸收等途径降低盐胁迫对白三叶草的损伤。  
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