接种4种外生菌根真菌对‘檀...生长、光合及养分含量的影响_戴伟红.pdf
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1、2023,45(2)DOI:10.13836/j.jjau.2023031江西农业大学学报 Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensishttp:/接种4种外生菌根真菌对 檀桥 板栗幼苗生长、光合及养分含量的影响戴伟红,邹锋,江盈,左荣花,田诗义,殷慧敏,熊欢*(中南林业科技大学 林学院/经济林培育与保护教育部重点实验室,湖南 长沙 410004)摘要:【目的】研究接种4种外生菌根真菌对 檀桥 板栗(Castanea mollissima Tanqiao)幼苗生长的影响,为板栗菌根化育苗技术提供科学依据。【方法】以 檀桥 板栗家系苗为材料,采用经课题
2、组前期分离纯化和分子鉴定所获得的中华豆马勃(Pisolithus orientalis LY-8)、橙黄硬皮马勃(Scleroderma citrinum LY-9)、硬皮马勃属未知种1(Scleroderma sp.1,LY-17-2)和未知种2(Scleroderma sp.2,MB)进行接种,比较了接种和未接种 檀桥 板栗幼苗的菌根侵染率、生长指标(苗高、地径、生物量、根系)、光合指标及氮磷钾养分含量的差异。【结果】(1)接种4个月后,4种外生菌根真菌均能成功侵染 檀桥 板栗,接种LY-17-2的侵染率显著高于其他3种真菌,达86.40%。(2)接种4种菌根真菌均能显著提高 檀桥 板栗幼
3、苗苗高、地径、生物量、根系构型指标和苗木质量指数(SQI)。其中,接种LY-17-2的总生物量显著高于LY-9,达12.61 g/株;接种LY-8的幼苗总根长、表面积、体积、根尖数显著高于接种其他3种真菌的幼苗;接种LY-17-2和LY-8的SQI值(1.44和1.43)显著高于未接种的(0.76)。(3)接种LY-17-2的幼苗净光合速率和水分利用率最大,分别是6.51 mol/(m2s)和9.47 mol/mmol;接种LY-8的幼苗叶片叶绿素总含量显著高于接种其他3种真菌;接种4种菌根真菌均显著促进了 檀桥 板栗幼苗在根、茎、叶中N、P含量的积累。【结论】接种4种外生菌根真菌均能扩大幼苗
4、根系,促进植株对养分的积累,提高光合利用率,促进 檀桥 板栗幼苗的生长。经综合比较,接种LY-8和LY-17-2对 檀桥 板栗幼苗促生效果最好。关键词:板栗;幼苗;外生菌根真菌;光合作用;养分含量中图分类号:S718.81 文献标志码:A 开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1000-2286(2023)02-0311-11Effect of Four Ectomycorrhizal Fungi Inoculation on Growth,Photosynthesis,and Nutrient Content of Castanea mollissima Tanqiao Seed
5、lingsDAI Weihong,ZOU Feng,JIANG Ying,ZUO Ronghua,TIAN Shiyi,YIN Huimin,XIONG Huan*收稿日期:20220613 修回日期:20220908基金项目:国家自然科学基金项目(32001309)和中央财政林业科技推广示范资金项目(2021XT01号)Project supported by the National Natural Science Foundation of China(32001309)and the Central Finance Forestry Science and Technology Pro
6、motion Demonstration Fund Project(2021 XT01)作者简介:戴伟红,硕士生,orcid.org/0000-0001-8585-1151,;*通信作者:熊欢,博士,主要从事苗木培育与良种繁育研究,orcid.org/0000-0003-3164-0433,。戴伟红,邹锋,江盈,等.接种4种外生菌根真菌对 檀桥 板栗幼苗生长、光合及养分含量的影响 J.江西农业大学学报,2023,45(2):311-321.DAI W H,ZOU F,JIANG Y,et al.Effect of four ectomycorrhizal fungi inoculation o
7、n the growth,photosynthesis,and nutrient content of Castanea mollissima Tanqiao seedlingsJ.Acta agriculturae universitatis Jiangxiensis,2023,45(2):311-321.江 西 农 业 大 学 学 报第 45 卷(College of Forestry,Central South University of Forestry and Technology;Key Laboratory of Cultivation and Protection for No
8、n-Wood Forest Trees,Ministry of Education,Changsha 410004,China)Abstract:Objective By investigating the effects of inoculation with four kinds of ectomycorrhizal fungi on the growth of Castanea mollissima Tanqiao seedlings,this study aims to provide scientific information for chestnut mycorrhizal se
9、edlings.Methods C.mollissima Tanqiao family seedlings were used as plant materials to be inoculated with Pisolithus orientalis(LY-8),Scleroderma citrinum(LY-9),scleroderma sp.1(LY-17-2),scleroderma sp.2(MB),which were isolated,purified and identified by the research group.The mycorrhizal infection r
10、ate,growth index(including the seedling height,ground diameter,biomass,root system),photosynthetic index and N,P,K nutrient content between inoculated and non-inoculated chestnut seedlings were examined.ResultThe results showed that:(1)Four kinds of ectomycorrhizal fungi could successfully infect C.
11、mollissima Tanqiao after inoculation for four months,and the infection rate of LY-17-2 was significantly higher than that of the other three fungi,reaching 86.40%.(2)Inoculation of the four mycorrhizal fungi could significantly improve the seedling height,ground diameter,biomass,root configuration a
12、nd seedling quality index(SQI)of C.mollissima Tanqiao seedlings.Among them,the total biomass of inoculated LY-17-2 was significantly higher than that of LY-9,reaching 12.61 g/plant;The total root length,surface area,volume and number of root tips of the seedlings inoculated with LY-8 were significan
13、tly higher than those inoculated with the other three fungi;The SQI values of inoculated LY-17-2 and LY-8(1.44 and 1.43)were significantly higher than those of non inoculated LY-17-2 and LY-8(0.76).(3)The seedlings inoculated with LY-17-2 had the highest net photosynthetic rate and water use efficie
14、ncy,which were 6.51 mol/(m-2s)and 9.47 mol/mmol;The total chlorophyll content of the seedlings inoculated with LY-8 was significantly higher than that of the other three fungi;Inoculation four kind of mycorrhizal fungi significantly promoted the accumulation of N and P contents in the roots,stems an
15、d leaves of C.mollissima Tanqiao seedlings.ConclusionInoculation four kind of mycorrhizal fungi can expand the root system of seedlings,promote the accumulation of nutrients,improve the photosynthetic utilization rate,and promote the growth of C.mollissima Tanqiao seedlings.Through comprehensive com
16、parison,inoculating LY-8 and LY-17-2 had the best effect on promoting the growth of C.mollissima Tanqiao seedlings.Keywords:Castanea mollissima;seedling;Ectomycorrhizal fungi;photosynthesis;nutrient content【研究意义】板栗(Castanea mollissima)属壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea Miller)植物,其坚果美味可口,营养价值高,素有“铁杆庄稼”“木本粮食”之
17、美誉1-2。发展板栗产业,对于推动山区绿色经济和乡村振兴具有重要的意义3。目前,我国板栗仍处于大田实生苗嫁接良种的繁殖阶段,移栽定植过程中起苗易伤主根,加之板栗主根再生能力较弱4,苗木质量不能得到有效保障。在丘陵山地造林存在缓苗期长、苗木生长慢等问题,如何培育优质板栗苗木以适应瘠薄的山地亟待解决。经研究表明,菌根化育苗可提高苗木生物量、苗木质量和山地造林成活率,增强其抗逆性5-6。菌根化育苗技术是实现菌根在林业中应用的技术关键。板栗是外生菌根真菌宿主植物,探究不同外生菌根真菌对板栗幼苗生长的影响,对板栗优势菌种筛选及菌根化育苗技术应用具有现实意义。【前人研究进展】菌根(mycorrhiza)是
18、指土壤中真菌与高等植物根系形成的一种互惠互利的共生体(mutualistic symbiont)7。世界上约有10%的植物能形成外生菌根,大多为乔木树种,主要有松科(Pinaceae)、柏科(Cupressaceae)、杨柳科(Salicaceae)、桦木科(Betulaceae)、壳斗科(Fagaceae)等34科100余属的植物8。对杉木(Cunninghamia lanceolata)、辽东栎(Quercus liaotungensis)、红锥(Castanopsis hystrix)及台湾相思(Acacia confusa)等其他林木的研究表明,接种外生菌根真菌具有促进林木幼苗存活9、
19、养分吸收与生长10-11、抗逆特性12等方面的多重生态功能。接种外生菌根真菌通过显著提高宿主植物的光合作用效率,从而提高碳水化合物在植物体内的积累,实现幼苗的快速生长。然而,一些用幼苗和幼树的试验也表明,因菌根提高的光合作用可能不总能补偿菌根对碳水化合物的需求,而导致明显 312第 2 期戴伟红等:接种4种外生菌根真菌对 檀桥 板栗幼苗生长、光合及养分含量的影响较矮小的外生菌根植株13-14。这个效果不仅和与宿主植物共生的真菌种类相关,也和宿主植物的营养状态相关15。因此,像“适地适树”一样,应提倡“适树适菌”,不能盲目使用菌根真菌16。【本研究切入点】目前,关于板栗接种外生菌根真菌研究主要集
20、中在我国北方17-19,然而关于接种外生菌根真菌对湖南主栽品种 檀桥 板栗幼苗生长的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】因此,本研究以 檀桥 板栗家系苗为材料,设置4个不同菌种的接菌处理,以不接菌为对照,通过测定和分析其菌根侵染率、生长(苗高、地径、生物量、根系)、光合指标及植株氮、磷、钾养分含量,研究接种不同外生菌根真菌对 檀桥 板栗幼苗生长的影响,筛选出促生作用较好的外生菌根真菌,以期为南方丘陵山地板栗菌根化育苗技术提供科学依据。1 材料与方法1.1试验材料檀桥 板栗,该品种具有果大、色亮、淀粉含量高,香甜可口,具有高产、稳产、抗性强等特点20。试验材料为 檀桥 板栗家系苗,其种子由中南林
21、业科技大学栗种质资源圃提供。种子消毒:播种前采取水浸法进行选种,利用多菌灵(含量50%)消毒20 min、无菌水冲洗23次后,于4月下旬播种。供试基质 由黄心土 草炭土 珍珠岩 蛭石=6 4 2 1的体积比混合制成。基质消毒:将五氯硝基苯(含量为40%)稀释10倍后均匀喷洒供试基质,并用塑料薄膜覆盖3 d。打开薄膜后,将基质翻匀摊开晾晒,7 d后装入16 cm30 cm(口径高)的盆中用于播种。5月中旬,待板栗幼苗第一对真叶展开后21,选择整齐一致的苗木进行接种。1.2外生菌根真菌及培养供试菌种如表1,由课题组前期分离、鉴定所得22。液体菌剂制作:选用MMN固体培养基23,对真菌进行平板培养后
22、,分别切取1片菌饼放入经灭菌的装有150 mL MMN液体培养基的三角瓶中,置于摇床上(25、180 r/min)振荡培养1个月。固体菌剂制作:将泥炭土 蛭石=9 1的体积比混合后,装入10 cm20 cm组培瓶中,于高压灭菌锅中120 灭菌20 min,灭两次。每瓶固体基质倒入约50 mL液体菌剂后,于25 暗培养30 d,即可备用24。1.3试验设计设置5个水平,分别为:不接种(CK)、接种LY-8、LY-9、LY-17-2和MB,每15盆为1个小区,每种处理重复4次,共计300株苗,各小区之间间隔0.5 m。采用品字形接种于幼苗近根部土壤,每盆接种30 g固体菌剂。1.4测定项目及方法1
23、.4.1菌根侵染率在9月中旬,即接种4个月后,取根系非木质化的部位,将其剪成1 cm长的根段,随机取100根段,用培养皿置于体式显微镜(Olympus SZX16)下,用观察统计法测定菌根侵染率25。菌根侵染率=侵染成功的菌根根段数/总根段数100%。每个处理随机选择10株苗木,单株为1次重复。1.4.2苗木生长指标测定从6月到11月,连续每月用卷尺和游标卡尺测定其苗高和地径,每个处理随机选择20株幼苗。待11月苗高地径调查结束后,用电子天平称量单株苗木地上部和地下部鲜重,然后表1供试菌种Tab.1The tested strains外生菌根真菌Ectomycorrhiza fungiLY-8
24、LY-9LY-17-2MB科Families豆包马勃科Pisolithaceae硬皮马勃科Sclerodermataceae硬皮马勃科Sclerodermataceae硬皮马勃科Sclerodermataceae属Genus豆马勃属Pisolithus硬皮马勃属Scleroderma硬皮马勃属Scleroderma硬皮马勃属Scleroderma种Specie中华豆马勃Pisolithus orientalis橙黄硬皮马勃Scleroderma citrinum未知种1Scleroderma sp.1未知种2Scleroderma sp.2 313江 西 农 业 大 学 学 报第 45 卷将地
25、上部和地下部分别于105 杀青30 min,60 烘干至恒重,称取地上部和地下部干重26。根据生物量计算苗木质量指数27:苗木质量指数=苗木总干物质量(g)/苗高(cm)/地径(mm)+茎干物质量(g)/根干物质量(g)。每个处理随机选择10株幼苗,单株为1次重复。1.4.3根系形态观测于11月,取各处理的地下部,利用根系扫描仪(Epson expression 11000XL)扫描图像,运用Win-Rhizo根系分析仪软件分析根总长、根系总表面积、根平均直径、根体积和根尖数28。每个处理随机选择10株幼苗,单株为1次重复。1.4.4光合参数和叶绿素含量测定在8月中旬,定于晴天09:0011:
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