道地药材凤丹根际AM真菌对土壤酶活性及丹皮酚含量的影响研究

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道地药材凤丹(Paeonia ostii)是芍药科(Paeoniaceae)多年生药用牡丹,凤丹皮中含有丹皮酚等生物活性物质,具有很高的药用和经济价值,是我国34种名贵中药材之一。近年来对凤丹的研究日益增加,综合研究发现,人们对凤丹的丹皮药理作用以及凤丹籽油的研究较多,而与之关系密切的土壤微生物研究却相对较少,特别是与其根部共生的菌根真菌,在凤丹生长及土壤中吸收与交换营养物质和水分上起着不可替代的作用。  丛枝菌根是丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌与植物根系共生形成的结构,成为宿主植物与土壤之间联系通道,实现了植物—菌根真菌共生体系、土壤—菌根真菌以及植物—土壤之间的水分和营养的共享及高效利用,对宿主植物及土壤微生物大有益处。土壤酶主要来自土壤微生物活动、植物根系分泌物和动植物残体腐解过程,土壤酶活性与其理化性质关系密切,是评价土壤肥力和自净能力的重要指标。丹皮酚是凤丹皮主要活性成分之一,是名贵的道地药材,有很重要的药理作用及经济价值。  本文利用安徽省南陵丫山凤丹种植基地的凤丹为研究对象,从不同株龄和发育季节变化上,研究了AM真菌定殖状况、土壤菌丝量、孢子密度、凤丹根部及茎部丹皮酚含量及根际土壤酶活性,阐述了AM真菌和丹皮酚及根际土壤酶活性在不同株龄及不同发育季节的变化规律,分析了AM真菌对丹皮酚及根际土壤酶活性的相关性。主要结果如下:  (1)在南陵丫山凤丹种植基地所采的48份根样全部被AM真菌侵染,通过显微检测,根内存在大量丛枝(Arbuscules)、泡囊(Vesicules)、菌丝圈(Hyphal coils)等AM真菌的共生形态结构;不同株龄及不同发育季节的AM真菌定殖率均具有一定差别,其中四年生凤丹在采收期的根内AM真菌定殖率最高,达86%。二年生及四年生凤丹的AM真菌无显著的发育季节变化特征,而三年生凤丹的AM真菌定殖率则表现出一定的发育季节变化差异(P<0.05),说明AM真菌在二年生和四年生凤丹根系内的共生状况较三年生凤丹稳定。  (2)在对凤丹根际土壤菌丝量进行测定时,发现不同株龄及不同发育季节的土壤菌丝含量均具有显著差异性,说明凤丹株龄及凤丹的发育季节均为影响土壤菌丝量的重要因素。  (3)将凤丹根际AM真菌各形态的定殖情况与根际土壤酶活性进行相关性分析,结果表明丛枝定殖率与土壤蔗糖酶活性呈显著正相关,与土壤多酚氧化酶活性呈显著负相关,孢子密度与土壤脲酶呈显著正相关,说明AM真菌的发育可促进土壤蔗糖酶和脲酶的活性,可能促使蔗糖酶转化来增加土壤中的易溶性营养物质,并使脲酶水解尿素转化为氨供宿主植物吸收。而凤丹的生长过程也是逐渐积累酚类次级代谢产物的过程,大量的酚类物质的产生可能抑制土壤多酚氧化酶活性。因此,土壤蔗糖酶和脲酶可作为评价凤丹生长中土壤肥力水平的指标,土壤多酚氧化酶活性则可以反映凤丹次级代谢产物酚类物质的活性水平。  (4)对凤丹皮主要活性成分之一的丹皮酚的平均含量和AM真菌定殖状况进行相关性分析,发现无论在凤丹生长的哪个年限及哪个季节,凤丹根部丹皮酚平均含量均与菌丝定殖率呈极显著正相关(P<0.01),与丛枝定殖率成显著正相关(P<0.05),说明AM真菌可能是一类促进植物次生代谢产物生成的诱导菌, AM真菌侵染植物根系后,可诱导宿主植物体内次生代谢作用,促进丹皮酚的积累。AM真菌对药用酚类物质的影响主要表现在:改善植物的土壤环境,如孢子密度、菌丝量的增加,进而提高凤丹等药用植物对于特殊环境的耐受性,诱导丹皮酚平均含量的增加。  AM真菌通过提高土壤中的酶活性来促进凤丹的生长,对优化凤丹种植的条件起到了重要作用,同时AM真菌可促使丹皮酚含量增加,对推动丹皮酚药用价值的研究及其资源的可持续利用具有重要意义。
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