菌根真菌对不同基因型柑橘根际有效磷含量和磷酸酶活性的影响

李艳+吴强盛

摘要：在盆栽条件下对红橘（Citrus tangerina）、金柑（Fortunella margarita）、枳（Poncirus trifoliata）和资阳香橙（Citrus junos）进行接种或不接种摩西球囊霉（Glomus mosseae），分析菌根化和非菌根化柑橘根际土壤有效磷和磷酸酶活性的变化，结果表明：接种处理显著提高了柑橘根际土壤有效磷含量以及酸性、中性、碱性和总磷酸酶活性，且这种效应不依赖柑橘基因型；其中，资阳香橙对摩西球囊霉的依赖性最强，其菌根侵染率、根际土壤有效磷含量及其相较于不接种对照处理有效磷含量和土壤磷酸酶活性的增加幅度均最高。相关性分析表明，菌根侵染率与土壤有效磷含量、土壤磷酸酶活性之间均呈现显著或极显著正相关关系，有效磷含量与土壤酸性磷酸酶活性间呈显著正相关关系。

关键词：磷；丛枝菌根；基因型；有效磷；磷酸酶

中图分类号： S666.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0186-03

收稿日期：2013-09-20

基金资助：湖北省自然科学基金（编号：2012FFA001）。

作者简介：李艳（1989—），女，湖北宜昌人，硕士研究生，研究方向为果树菌根生物技术。E-mail：liyan19890201@163.com。

通信作者：吴强盛，博士，教授，研究方向为果树菌根生物技术。E-mail：wuqiangsh@163.com。磷是植物生长发育的必需营养元素，在植物生长代谢过程中扮演着极其重要的角色，也能提高果树对外界环境的适应性，如抗旱、抗寒、抗病等[1]。然而，土壤中90%的磷属于难溶态，植物不能直接吸收，从而导致土壤磷的有效利用率极低。柑橘生长在我国南方的酸性土壤，磷肥的施入容易在土壤中形成难溶的磷酸铁和磷酸铝化合物[2]，使得我国多数柑橘生长在低磷条件下，这限制了柑橘的优质和高产。

目前已知在柑橘园土壤中存在一类有益的丛枝菌根真菌，他们能够与柑橘根系建立共生联合体——丛枝菌根[3]。丛枝菌根真菌最重要的功能是促进宿主植物对土壤中固有磷素以及外源施入磷肥的吸收和利用，进而改善植物的磷营养，使作物达到优质高产的目的[4]。众多研究表明丛枝菌根真菌可以分泌磷酸酶，显著活化土壤中难溶性磷酸盐，进而提高植物有效磷含量；同时，菌根的根外菌丝可以延伸到植物根系以外的地方汲取土壤中的有效磷[5]。刘进法等研究结果显示，对枳进行接种摩西球囊霉（Glomus mosseae），其基质中有效磷含量及枳实生苗吸磷效率显著高于未接种处理[2]。苏友波等的试验表明，丛枝菌根真菌对三叶草根际土壤酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性均有显著增强作用[6]；但是也有菌根化的植物种类并不能分泌磷酸酶来改善土壤的有效磷水平或者宿主植物的吸磷量[7]。据此推论，宿主植物的基因型在很大程度上影响丛枝菌根共生体对土壤和植物的磷效应。

本研究以红橘（Citrus tangerina）、金柑（Fortunella margarita）、枳（Poncirus trifoliata）、资阳香橙（Citrus junos）为试材，研究接种摩西球囊霉对不同基因型柑橘的根际土壤有效磷含量和磷酸酶活性的影响，以及三者之间的相关关系，从而阐明菌根对柑橘磷吸收的相关机理。

1材料与方法

1.1试验材料

2010年10月收集不同柑橘基因型种子，包括红橘、金柑、枳、资阳香橙，保存于4 ℃冰箱中。2011年3月26日播种种子。供试的丛枝菌根真菌为摩西球囊霉，经白三叶扩繁，菌剂包含感染根段、沙、根外菌丝和孢子。试验用盆为塑料盆，规格是：上口内直径20 cm，盆底内直径15 cm，盆高 18 cm。盆栽基质为长江大学柑橘园的黄土，预先经高压蒸汽灭菌（121 ℃，2 h），以消除土中原有的丛枝菌根真菌孢子。

1.2试验设计

试验采用2×4双因素试验设计。因素1为丛枝菌根真菌接种，包括接种丛枝菌根真菌（+AMF）和不接种丛枝菌根真菌（-AMF）2个处理，接种处理的为菌剂20 g/盆。因素2为柑橘基因型，即红橘、金柑、枳、资阳香橙。试验共8个处理，每个处理重复3次，单盆为1个小区，每盆3株实生苗，共24盆，随机排列。在长江大学园艺园林学院塑料温室进行。

1.3测定方法

2011年8月16日试验结束，收获各个处理的植株及根际土100 g。将当年生根系剪成1～2 cm长的根段，置于FAA固定液中固定保存（至少24 h以上，常温）。依照Phillips等的方法[8]对根系菌根进行染色，然后在LEICA DME型生物显微镜下观察菌根的侵染。根据吴强盛等提供的公式[9]进行计算：菌根侵染率=（菌根侵染的根段长度/检查根段的总长度）×100%。

土壤有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定[10]。土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定[11]。

1.4统计分析

运用SAS 8.1软件的ANOVA过程对处理间作差异性测验，采用LSD法进行多重比较分析，CORR过程作因子间相关关系分析。

2结果与分析

2.1不同基因型柑橘的菌根侵染率

不同基因型柑橘幼苗接种的菌根侵染率各不相同，其中红橘为29.82%、金柑为34.41%、枳为54.11%、资阳香橙为54.25%。菌根侵染程度从小到大依次表现为红橘<金柑<枳<资阳香橙，但红橘与金柑之间、枳与资阳香橙之间均无显著差异。

2.2菌根真菌对不同基因型柑橘根际土壤有效磷含量的影响

4种不同基因型柑橘的菌根化植株与非菌根化植株相比，接种显著提高了根际土壤有效磷的含量，菌根化红橘、金柑、枳、资阳香橙分别比非菌根化对照处理提高了37.66%、28.93%、25.58%、41.99%。接种处理之间，以资阳香橙的有效磷含量为最高，并显著高于其他3种不同基因型柑橘；但红橘、金柑与枳三者之间差异不显著。不接种处理根际土壤的有效磷含量也表现出相同规律。2种不同处理（+AMF和-AMF）下，4种不同基因型柑橘的土壤有效磷含量由低到高依次为红橘<金柑<枳<资阳香橙。endprint

2.3菌根真菌对不同基因型柑橘根际土壤磷酸酶活性的影响

各处理对根际土壤磷酸酶活性（酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶以及总磷酸酶）的影响见图3，相比于不接种处理，所有的接种处理均显著提高了根际土壤磷酸酶活性。其中对于酸性磷酸酶，菌根化红橘、金柑、枳、资阳香橙分别比非菌根化对照处理提高了82.72%、90.91%、49.25%、17119%（图3-a）。对于中性磷酸酶，菌根化红橘、金柑、枳、资阳香橙分别比非菌根化对照处理提高了11017%、10156%、8621%、120.75%（图3-b）。对于碱性磷酸酶，菌根化红橘、金柑、枳、资阳香橙分别比非菌根化对照处理提高了79.37%、7538%、97.06%、96.55%（图3-c）。对于总磷酸酶，菌根化红橘、金柑、枳、资阳香橙分别比非菌根化对照处理提高了89.66%、8986%、78.13%、136.17%（图3-d）。

接种处理间，各种不同基因型柑橘根际土壤磷酸酶活性也不尽相同。酸性磷酸酶和中性磷酸酶的活性均以金柑为最高，以枳为最低；碱性磷酸酶活性以枳为最高，资阳香橙为最低；但总的来说，4种不同基因型柑橘根际土壤的总磷酸酶活性从低到高依次表现为资阳香橙<枳<红橘<金柑，非菌根化处理也表现出相同趋势。

2.4不同基因型柑橘菌根侵染率与根际土壤有效磷、磷酸酶的相关关系

柑橘菌根侵染率与土壤有效磷、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶及总磷酸酶之间均呈现出极显著正相关关系。土壤有效磷仅与酸性磷酸酶之间有显著正相关关系。土壤酸性磷酸酶与中性磷酸酶和总磷酸酶之间存在极显著正相关关系，与碱性磷酸酶有显著正相关关系。

不同基因型柑橘菌根侵染率与土壤有效磷、

磷酸酶之间的相关性

指标相关系数X1X2X3X4X5X6X11.0000.560**0.700**0.843**0.572**0.792**X21.0000.405*0.365-0.2340.216X31.0000.884**0.494*0.908**X41.0000.668**0.958**X51.0000.795**X61.000注：X1、X2、X3、X4、X5、X6分别表示菌根侵染率、土壤有效磷、土壤酸性磷酸酶、土壤中性磷酸酶、土壤碱性磷酸酶、土壤总磷酸酶；*表示P<0.05，**表示P<0.01。

3结论与讨论

本研究表明，不同基因型柑橘对摩西球囊霉的依赖性不一样。侵染率最高的资阳香橙对摩西球囊霉的依赖性最强，其余依次为枳、金柑、红橘。这暗示了丛枝菌根真菌对宿主植物的专一性，宿主植物的种类会在很大程度上影响丛枝菌根的生长发育[12]。

同时，丛枝菌根真菌的生长发育通常在一定程度上由土壤有效磷的高低所决定，表现为土壤有效磷与菌根的发育之间呈显著或极显著负相关关系[13]。吴强盛等在桃砧李上也观察到菌根的侵染明显受到土壤有效磷的负面影响[14]。但是，本试验却发现土壤有效磷与柑橘菌根侵染率之间呈极显著正相关关系。这可能是因为本试验是盆栽试验，土壤本身的有效磷含量极低（不接种处理的有效磷含量仅为0.23～041 mg/kg）。因此，对于4种不同基因型柑橘的接种处理中，菌根侵染率越高的品种其根际土壤有效磷的含量也越高。

相关关系分析表明，菌根侵染率与土壤酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶及总磷酸酶之间均表现出极显著正相关关系，这进一步证明了接种处理所有基因型柑橘的有效磷含量要显著高于其相应的对照处理。这与宋勇春等在红三叶草上试验结果[15]相一致。本研究显示，丛枝菌根真菌接种显著增加了柑橘根际酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶和总磷酸酶活性，且不依赖柑橘基因型，说明菌根对柑橘根际磷酸酶活性的影响不受基因型限制，也进一步证实丛枝菌根在与宿主植物形成共生体后能够分泌磷酸酶来促进土壤有机磷酸酯的活化与水解，而且植物根系一般只能分泌酸性磷酸酶，因而菌根化植株高活性的碱性磷酸酶则完全是丛枝菌根真菌的功劳[16]。

综合来看，在其他条件一致的情况下，4种不同基因型柑橘对接种摩西球囊霉在菌根侵染率、土壤有效磷含量及土壤磷酸酶活性的表现效应各不相同。对于菌根侵染率和土壤有效磷含量均以资阳香橙的菌根化效应最强；对于土壤磷酸酶活性，虽然资阳香橙的酸性磷酸酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶及总磷酸酶活性都不是最高，但相比于不接种的对照处理，其提高幅度均为最大。这暗示了本试验所采用的4个柑橘品种中，资阳香橙对摩西球囊霉的依赖性是最强的。由此可见，在柑橘生产中，充分考虑丛枝菌根真菌与植物磷营养的互作关系是非常必要的。

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