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石斛属(Dendrobium)是兰科中的大属之一,在热带地区主要分布在海拔900-1500m之间,具有极高的观赏和药用价值。目前,由于生境破坏、过度采挖、气候变化等因素使该野生种群濒临灭绝。野生石斛多以密集的须根附着于石壁、沙砾、岩缝或森林树干上,吸收水分和养分。与地生环境相比,附生环境养分相对匮乏,菌根真菌对附生兰的养分获取具有重要作用。因此,对其菌根特性进行研究不仅可以为种群保护提供依据,同时也可以改善人工栽培技术,进而减少对野生种群的破坏。本论文对铁皮石斛两种菌根真菌进行了鉴定,并对菌根真菌的专一性、营养功能、促生物质基础及菌根苗移栽后的生长情况进行了初步研究,主要结论如下: 1菌根真菌的鉴定 中科院昆明植物所纪大干研究员从野生铁皮石斛的根部分离到的S1和S3真菌,本研究通过形态学特征和分子生物学鉴定,初步将其归属于瘤菌根菌属(Epulorhiza sp.)和胶膜菌属(Tulasnella sp.)。瘤菌根菌属和胶膜菌属的真菌均从石斛属植物中分离得到过,属于菌根真菌的类群。 2菌根真菌的寄主专一性 两种菌根真菌S1和S3与铁皮石斛(D.officinale)、金钗石斛(D.nobile)和鼓槌石斛(D.chrysotoxum)共培养,60天后均与铁皮石斛和金钗石斛形成了共生关系,并不同程度地促进了两种石斛幼苗的生长。其中,对铁皮石斛的促生作用强于对金钗石斛的促生作用。而且,与S1真菌相比,S3能更好的促进铁皮石斛的生长。S1能更好的促进金钗石斛的生长。但两种真菌没有促进鼓槌石斛的生长。结果表明,S1和S3是铁皮石斛和金钗石斛的菌根真菌,且寄主专一性不强,不同菌根真菌对同一寄主的作用有差异。 3菌根真菌对寄主有机碳和氮营养利用的影响 S1和S3真菌均能促进铁皮石斛从基质中吸收更多的碳,同时S3真菌还能提高铁皮石斛幼苗PSⅡ的实际量子效率(ΦPSⅡ),因而同化了更多的二氧化碳。菌根苗内碳源供应增加,碳水化合物含量也随之升高。碳水化合物作为植物生长发育所必需的能量,其储备增加,就能更好地促进植物的生长发育。这些结果表明,菌根真菌能促进具光合能力的兰科吸收更多的碳,同时能提高其光合能力,促进其多糖的积累和生物量的增加。 S1真菌显著促进了金钗石斛对基质中有机氮的利用,S3没有显著促进作用。但两者均不同程度的促进了金钗石斛的生长和石斛碱的积累。结果暗示,菌根真菌能促进具光合能力的附生兰金钗石斛的生长、有机氮的利用和次生代谢产物的积累。 4菌根真菌对寄主不同阶段生长发育的作用 S1和S3真菌在铁皮石斛和金钗石斛的生长前期促生作用强于生长后期,且S1和S3真菌对原寄主铁皮石斛的促生作用大于对金钗石斛的。通过寄主根形态的观察发现,共培养前期,菌根真菌与寄主根保持着共生关系;后期,这种共生关系逐渐消失,真菌菌丝大量聚集在根外。菌根苗的根长与非菌根苗相比,相对较短。而且,菌根真菌促进了铁皮石斛产生大量根毛,而对金钗石斛没有此作用。 S1和S3菌根真菌对不同生长阶段的铁皮石斛侵染率呈动态变化趋势。S3对2-5月苗龄的铁皮石斛侵染率高于S1; S1对6-11月苗龄的铁皮石斛侵染率高于S3。两者对寄主的侵染率均出现了峰值,然后随着铁皮石斛的生长呈下降趋势。 5菌根真菌对寄主内源激素水平的影响 铁皮石斛接种S1真菌后60-120天,IAA含量显著高于未接菌苗;180-360天低于未接菌苗;而接种S3真菌后,铁皮石斛苗内IAA含量与未接菌苗相比,没有显著差异。 铁皮石斛接种S1真菌后,ABA含量在不同生长阶段均高于未接菌苗;接种S3真菌后60天,ABA含量高于未接菌苗,随后均低于未接菌苗。S1菌根苗中ABA含量高于S3菌根苗。ABA有助于菌根的形成,而且能调节寄主和真菌之间寄生和互利共生的关系。 铁皮石斛接菌苗中JA水平高于非接菌苗,S1和S3真菌对寄主JA水平的影响不一致。结果表明菌根真菌的定殖会导致寄主内JA含量升高,且不同真菌对寄主内JA水平的影响差异较大。 6菌根化对移栽苗的影响 铁皮石斛菌根苗移栽入温室后,无论在灭菌基质还是非灭菌基质中,长势整体上比非菌根苗好。S1菌根苗比S3菌根苗和对照苗的色泽及生长态势都好。S3菌根苗的多糖含量高于其它两组苗的。灭菌基质中,S1菌根苗的多糖含量低于非菌根苗的。