不同丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和光合作用的影响

吕星光 刘润进 李 敏*

（1青岛农业大学菌根生物技术研究所，山东青岛266109；2青岛农业大学园艺学院，山东青岛266109）

不同丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和光合作用的影响

吕星光1，2刘润进1李 敏1，2*

（1青岛农业大学菌根生物技术研究所，山东青岛266109；2青岛农业大学园艺学院，山东青岛266109）

分别以南瓜杂交种（Cucurbita maxima×C. moschata）青农2号、青农3号为砧木，以西瓜（Citrullus lanatus）品种京欣2号为接穗，对2种砧木嫁接的西瓜苗分别接种摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）、地表球囊霉（Glomus versiforme）、根内球囊霉（Glomus intraradices），以不接菌的嫁接苗为对照，评价不同丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）对西瓜嫁接苗生长和光合作用的改善效应。结果表明，接种AMF能促进西瓜嫁接苗的生长和光合作用，其中，地表球囊霉的效应最大。青农2号嫁接苗接种地表球囊霉处理的生物量显著高于其他处理，AMF侵染率、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、瞬时水分利用效率（WUE）、叶绿素相对含量（SPAD）等亦不同程度高于其他处理，青农2号嫁接西瓜苗接种地表球囊霉的组合在西瓜育苗生产中具有较好的应用前景。

西瓜；南瓜砧木；嫁接；丛枝菌根真菌；生长；光合作用

西瓜（Citrullus lanatus）属葫芦科，是世界上重要的经济作物，在我国栽培历史悠久，2010年种植面积已达到181.25万hm2（中华人民共和国农业部，2011）。嫁接栽培是瓜类作物增强抗性和促进生长普遍采用的农艺技术，不仅可以有效防治土传病害（曹志平 等，2004），还可以改善瓜类作物的生长和品质（韩志平 等，2006；张宇 等，2011）。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是一类存在于土壤中的真菌，能与植物群落中90%以上的高等植物根系建立共生关系，形成丛枝菌根结构（马通 等，2015）。研究表明，菌根及根外菌丝可以扩大植株根系吸收面积，帮助植株吸收无机离子和水分（马媛 等，2014）。此外，接种AMF可以促进植株的光合作用，使植株维持较高的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci），显著增加植株的生物量（韩浩章 等，2013）。然而，关于AMF作用于嫁接苗生长和光合作用的研究鲜见报道。

本试验以青农2号和青农3号南瓜为砧木，嫁接京欣2号西瓜，对青农2号嫁接苗、青农3号嫁接苗分别进行接种摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae，Fm）、地表球囊霉（Glomus versiforme，Gv）、根内球囊霉（Glomus intraradices，Gi）处理和不接菌处理，研究不同的AMF对嫁接苗生长和光合作用的影响，以期从嫁接和AMF组合角度为西瓜的育苗生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试西瓜接穗为京欣2号，由北京京研益农科技发展中心提供。供试西瓜砧木为青农2号和青农3号，均为杂交白籽南瓜，由青岛农业大学提供。供试丛枝菌根真菌菌剂为摩西管柄囊霉（Fm）、地表球囊霉（Gv）和根内球囊霉（Gi），由青岛农业大学菌根研究所提供。菌剂由孢子、菌丝、菌根化根段、培养基质组成。

1.2 试验方法

试验于2016年3～5月在青岛农业大学日光温室内进行。3月21日，将浸种催芽后的砧木种子播于50孔穴盘中，穴盘内装高温灭菌基质（蛭石∶土壤=1V∶2V），AMF菌剂于砧木播种时接入，每穴接种AMF 5 000接种势单位的接种物（刘润进和陈应龙，2007），对照则加入等量的灭菌接种物和接种物滤液。3月25日，将浸种催芽后的接穗种子播于50孔穴盘中，穴盘内基质为蛭石∶土壤=1V∶2V。3月28日，待砧木一叶一心、接穗子叶平展时，采用顶插接法进行嫁接。4月11日，选取长势一致的嫁接苗移栽至20 cm×13 cm大小的塑料盆中，每个处理3盆，每盆为1个重复，每盆2株，盆内装高温灭菌基质（蛭石∶土壤=1V∶2V）。幼苗生长期间适当补充Hoagland营养液，其他按常规管理。

1.3 测定指标及测定方法

1.3.1 光合指标 5月11日上午10：00～11：30，采用美国PP Systems公司生产的CIRAS-3型便携式光合测定系统测定植株顶部向下第1片最大完全展开功能叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci），测定均在温度为25 ℃、光量子通量密度为1 000 μmol· m-2·s-1、CO2浓度为360 μmol·mol-1的条件下进行，瞬时水分利用效率（WUE）采用Pn/Tr计算；采用日本生产的SPAD-502型叶绿素仪测定植株顶部向下第1片最大完全展开功能叶片的SPAD值。

1.3.2 生长指标 测定完光合指标后，采用常规方法分别测定西瓜嫁接苗株高、茎粗、地上部鲜质量以及根鲜质量。采集根系并洗净，切成0.5～1.5 cm小段混匀后放入试管中，加入10% KOH溶液置于90 ℃水浴锅中水浴20 min，去掉碱液后用2% HCl溶液酸化5 min，去掉酸液后加入0.01%的酸性品红乳酸甘油染色液（乳酸875 mL、甘油63 mL、蒸馏水63 mL、酸性品红0.1 g），室温下过夜，用乳酸分色后，于显微镜下观察每条根段的侵染情况，根据每段根系菌根结构的多少，按0、10%、20%、…、100%的侵染情况给出每条根段的侵染率（刘润进和陈应龙，2007）。

菌根侵染率=∑（0×根段数+10%×根段数+20%×根段数+ … +100%×根段数）/总根段数

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel软件进行数据统计，采用DPS软件进行方差分析及最小显著差异性检验（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 接种AMF对不同砧木嫁接西瓜苗生长指标的影响

由表1可以看出，接种不同的AMF均能促进2种嫁接苗的生长，但促生效果差异明显。对于青农2号、青农3号嫁接的西瓜苗而言，接种Gv处理的嫁接苗的株高、茎粗、地上部鲜质量、根鲜质量、AMF侵染率均最高，表明Gv是促进青农2号、青农3号西瓜嫁接苗生长的高效丛枝菌根真菌。青农2号+Gv处理的株高、茎粗、地上部鲜质量、根鲜质量显著高于其他处理，AMF侵染率亦较高，表明该组合条件更有利于西瓜嫁接苗的生长。

2.2 接种AMF对不同砧木嫁接西瓜苗光合指标的影响

由表2可以看出，接种不同的AMF均能促进2种嫁接苗的光合作用。无论是青农2号嫁接苗，还是青农3号嫁接苗，接种Gv处理的嫁接苗的Pn、Gs、Ci、WUE、SPAD值均最高，表明Gv是促进青农2号、青农3号嫁接苗光合作用的高效丛枝菌根真菌。总体而言，青农2号+Gv处理的Pn、Gs、Ci、WUE、SPAD值均最高，表明该组合条件更有利于西瓜嫁接苗的光合作用。

表1 AMF对不同砧木嫁接西瓜苗生长指标的影响

表2 AMF对不同砧木嫁接西瓜苗光合指标的影响

3 结论与讨论

AMF作为新型的“微生物肥料”，其菌丝的延伸和扩展可以增大植物根系的吸收能力及范围，促进植物吸收矿质养分并提高矿质养分于植物根系间的循环，增强植物的水分利用率和光合作用，从而促进植物的生长（张勇 等，2003）。仝雅娜等（2015）研究表明，接种Fm和Gv均能促进草莓根系的生长，增加单果质量和单株产量，但Fm的促生效果比Gv的显著。本试验条件下，接种3种不同的AMF包括Fm、Gv、Gi，均可以促进西瓜嫁接苗的生长，其中Gv的促生效果较优，这与仝雅娜等（2015）的研究结果存在差异。此外，接种同一真菌条件下，青农2号嫁接西瓜苗的生物量始终高于青农3号嫁接西瓜苗，这可能是由于不同的菌根真菌与不同的宿主植物有不同的共生体建立机制所造成的。孙秀秀等（2016）研究表明，接种AMF菌剂BF和VT可以提高植株的净光合速率和叶绿素含量，增加黄瓜幼苗的生物量。马通等（2016）研究表明，接种Fm、Gv、Gi可以显著提高芹菜幼苗的叶绿素相对含量，促进芹菜幼苗的生长。本试验条件下，接种Fm、Gv、Gi均提高了2种西瓜嫁接苗的净光合速率、叶绿素相对含量等，促进了植株的光合作用，这与孙秀秀等（2016）和马通等（2016）的研究结果类似，其中Gv是促进光合作用的高效真菌，接种同一真菌条件下，青农2号嫁接苗的净光合速率、叶片叶绿素含量等均高于青农3号嫁接苗。关于其作用机理，将在下一步生理试验中进一步探索。1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（Rubisco）是光合碳同化的关键酶，其活性高低直接影响植物的光合速率，而Rubisco必须经Rubisco活化酶（RCA）活化后才具有催化活力（姜振升 等，2010），因此下一步试验亦将在Rubisco和RCA酶活性及基因表达水平，进一步探索AMF增强西瓜嫁接苗光合作用的分子机制。

综上所述，接种Fm、Gv、Gi均可以促进2种嫁接苗的生长和光合作用，对于2种嫁接苗而言，促生的最佳丛枝菌根真菌均为Gv，其中，青农2号+ Gv处理的生物量显著高于其他处理，AMF侵染率和光合指标等亦不同程度高于其他处理，可见青农2号+Glomus versiforme组合应用于西瓜的育苗环节将为西瓜的高产优产提供新的途径。

曹志平，陈国康，郑长英，陈云峰，杨杭．2004．五种甲基溴土壤消毒替代技术比较研究．农业工程学报，20（5）：250-253．

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韩志平，郭世荣，朱国荣，欧阳以勇．2006．砧木对嫁接西瓜生长发育、产量和品质的影响．中国蔬菜，（2）：22-23．

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刘润进，陈应龙．2007．菌根学．北京：科学出版社．

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马媛，吕杰，刘晓颖．2014．AM真菌多样性和生物学功能研究．北方园艺，（14）：203-206．

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中华人民共和国农业部．2011．中国农业统计资料．北京：中国农业出版社．

Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Growth and Photosynthesis of Grafted Watermelon Seedling

LYU Xing-guang1，2，LIU Run-jin1，LI Min1，2*

（1InstituteofMycorrhizalBiotechnology，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，Shandong，China；2CollegeofHorticulture，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，Shandong，China）

Pumpkin hybrid （Cucurbita maxima×C. Moschata），‘Qingnong No.2’and ‘Qingnong No.3’were taken as stock，and watermelon（Citrullus lanatus）‘Jingxin No.2’was taken as cion．Watermelon seedlings grafted with these 2 stocks were inoculated withFunneliformis mosseae，Glomus versiformeandGlomus intraradices，respectively．The grafted seedlings without inoculation with any of arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）were taken as the control．The effect of different AMF on the growth and photosynthetic index of the grafted watermelon seedlings were evaluated．Results showed that AMF inoculation could enhance the growth and photosynthesis of the grafted watermelon seedlings．Among them，the effect ofG. versiformewas maximum．The biomass of ‘Qingnong No.2’inoculated withG. versiformewere significantly higher than that of the other treatments．Its AMF infection rate，Pn，Gs，Ci，WUE and SPAD were higher than that of the other treatments by different degree．Therefore，it is considered that the combination of‘Qingnong No.2’inoculated withG. versiformehas better application prospect in the production of watermelon seedlings．

Watermelon；Pumpkin stock；Graft；Arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）；Growth；Photosynthesis

吕星光，男，硕士研究生，主要从事蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：1335396662@qq.com

*通讯作者（Corresponding author）：李敏，女，博士，教授，硕士生导师，主要从事蔬菜栽培生理方面的研究，E-mail：minli@qau.edu.cn

2016-11-14；接受日期：2017-03-16

“十二五”国家科技支撑计划项目（2014BAD05B03），山东省科技发展计划项目（2016GNC111011），山东省现代农业产业技术体系项目（SDAIT-05-09），青岛市现代农业产业技术体系项目（2016）