土壤含水量对白芨与菌根真菌共生关系的影响-《江苏农业科学》(2020年22期).docx

龙源版权所有 土壤含水量对白芨与菌根真菌共生关系的影响作者：刁海欣 黄清俊 苗利媛 曾歆花 黄卫昌来源：《江苏农业科学》2020年第22期 摘要：采用石蜡切片技术、DNA分子鉴定技术和稳定同位素技术相结合的手段，研究不同土壤碳氮含量对白芨菌根真菌多样性、菌根结构特征及碳氮稳定同位素特征和光合特性的影响。结果表明，不同土壤含水量条件下，白芨菌根真菌共鉴定出305个OTU，8门99属。菌根真菌总物种数和α多样性指数随着土壤含水量的减少而增加（土壤含水量为15%的真菌总数比土壤含水量为45%时多了18个OTU）;同时随着土壤含水量的降低，优势菌根真菌逐渐转变为伞菌纲Agaricomycetes、Serendipita和肉座菌目Hypocreales真菌;基于门水平，子囊菌门Ascomycota真菌丰度随着土壤含水量减少而明显减少，而担子菌门Basidiomycota真菌丰度波动不大;菌根真菌侵入方式不受土壤含水量影响，均是通过通道细胞进入皮层组织，但菌丝团数量和侵染率随着土壤含水量的减少而降低;此外，白芨叶片的碳氮同位素丰度随着土壤含水量的减少而逐渐增加，净光合速率却随之明显下降，土壤含水量为45%时是白芨与菌根共生的最佳水平。研究结果明确了白芨与菌根真菌共生关系对土壤含水量变化的响应以及对土壤含水量的耐受范围，为白芨属植物野生种群恢复提供参考。 关键词：白芨;菌根真菌多样性;高通量测序;显微结构;碳氮稳定同位素;土壤含水率 中图分类号：S682.310.1文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2020）22-0122-09 作者简介：刁海欣（1994—），女，河南商丘人，硕士研究生，主要从事兰科植物菌根生态学研究。E-mail：dhxtx1216@163.com。 通信作者：曾歆花，博士，助理研究员，主要从事兰科植物与菌根真菌共生关系研究，E-mail：zengxinhualuxi@163.com;黄卫昌，博士，教授级高级工程师，主要从事兰科植物保育研究，E-mail：hwc_zx@126.com。 大多数兰科植物都与菌根真菌形成密切的共生关系[1]。近年来大部分兰科植物的野生物种和生境生态都遭到严重破坏，已被列为濒危物种[2]。研究表明，土壤水分含量是影响兰科植物与菌根真菌共生关系的关键因素[3-5]。魏明等研究发现，在干旱胁迫下菌根真菌可以提高石斛的相对含水量和体内抗氧化酶活性，增强植株对干旱的耐受性[6]。Diez指出，兰科植物的种子萌发需要适宜的共生真菌，并且受土壤湿度、有机物和酸碱度的影响[7]。McCormick等研究发现，兰科植物与胶膜菌属真菌在正常环境条件下形成互惠共生体，但在干旱条件下，共生真菌会由胶膜菌属真菌转换为其他真菌物种[8]。DNA分子鉴定技术是当前研究菌根真菌多样性的有效手段，可以明确菌根真菌物种组成及丰度变化等情况，进而了解二者共生关系对干旱的响应机制，为兰科植物保育工作提供参考。 白芨（Bletillastriata）是地生兰，其药用和观赏价值很高[9]。当前菌根生态学逐步得到重视，但土壤因子对白芨与菌根真菌共生关系的影响研究不足。本研究对白芨进行分子鉴定、显微切片观察及碳氮稳定同位素和光合参数测定，比较不同土壤含水量条件下白芨菌根真菌多样性、真菌侵染过程和生态适应性的差异，探讨白芨与菌根真菌共生关系对土壤含水量变化的响应机制，明确适宜干旱逆境的优势菌根真菌及量化最佳的土壤湿度条件。 1材料与方法 1.1材料 白芨采自上海辰山植物园竹林的2年生人工栽培种，种源地为江西崇义。于2019年4月挖取60株无病虫害、长势较好且规格一致的幼苗，同时修剪干枯、有虫害的营养根。 火山泥与黄沙（体积比1.5∶1）混合基质，使用前在121℃的高压灭菌锅内灭菌30min，风干2d后备用。 1.2方法 1.2.1试验设计 设置4个土壤含水量水平，分别为15%（W1）、25%（W2）、35%（W3）、45%（W4），以W4（土壤最适含水量）为控制对照组，每个水平10个重复。每盆（口径高度为10.20.95cm）加入相同的混合基质505g，每盆种植1株幼苗。将所有盆栽放置于室外，并定期浇充足的雨水，保证幼苗健壮生长。白芨种植1个月后，水分胁迫处理3个月，每隔1d浇1次水。土壤含水量通过称质量法（HJ613—2011《土壤干物质和水分的测定重量法》）计算获得：首先在铝盒中放入20g风干土样并称质量，然后105℃烘干6h，直至恒质量，计算出土壤含水量，进而换算出每个土壤含水量水平下每盆需要的浇水量。 1.2.2DNA分子技术 2019年7月采集白芨营养根，每个土壤含水量水平选择6个植株，2株为1个重复，共3个重复。每个植株取3～5个长势良好的营养根，将其放入已编号的塑封袋中，并立即