广西南宁市武鸣区香蕉根际土壤丛枝菌根真菌资源初探

覃晓娟，张金莲，李艳华，陈廷速，李冬萍*，龙艳艳，刘增亮

(1.广西农业科学院微生物研究所，广西 南宁 530007; 2.广西师范大学生命科学学院，广西 桂林 541006)

【研究意义】香蕉枯萎病是一种由古巴专化型尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporumf. sp.cubense)侵染维管束引起植株凋萎的毁灭性真菌土传病害，是香蕉生产中最具摧毁性的病害之一，但目前该病害在国内外尚缺乏有效的防控方法，严重制约着全球香蕉产业的可持续发展。丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizas，AM)真菌是一类具有重要生态功能的土壤微生物，能够显著促进植物生长，提高作物产量和品质[1-5]，提高宿主植物对土传病害的抵抗能力[6-9]。广西香蕉种植面积占全国总面积的30 %以上，是我国重要的香蕉主产区及优质香蕉货源地。研究广西香蕉根际土壤AM真菌资源，对利用AM真菌提高香蕉植株抗枯萎病性能具有重要意义。【前人研究进展】AM真菌对香蕉植株生长具有显著促进作用，在温室条件下接种AM真菌的香蕉植株在株高、叶面积、根鲜重、光合和蒸腾效率上均优于未接种的植株[10]；AM真菌能够提高香蕉植株对N、P、K元素的吸收[11]。AM 真菌能够抑制植物土传病害，如AM 真菌能够有效降低由尖孢镰刀菌引起的鹰嘴豆、胡麻、黄瓜、草莓、棉花、西瓜、香蕉等[12-20]作物的枯萎病发病率。香蕉根际土壤AM真菌资源丰富，李岚岚等[19]从海南省的海口、琼海、儋州、三亚、万宁等14个县市的43份香蕉根际土壤样品中分离并鉴定出9属共45种AM真菌，其中无梗囊霉属(Acaulospora)为常见属，双网无梗囊霉(A.bireticulata) 、疣状无梗囊霉(A.tuberculata)为常见种；Joyce等[21]在非洲肯尼亚香蕉园分离到多个类型的AM真菌孢子，其中以无梗囊霉属的孢子密度最大。【本研究切入点】土壤AM真菌资源多样性受气候、土壤和耕作方式等多因素影响[22-23]。广西南宁市地处亚热带季风气候区，特殊的气候条件造就了丰富而独特的 AM真菌资源。目前尚少见有关于广西香蕉根际土壤AM真菌资源的研究报道。【拟解决的关键问题】对广西南宁市武鸣区的健康和患枯萎病香蕉植株根际土壤AM真菌孢子进行单孢分离和形态鉴定，比较分析健康和患枯萎病香蕉植株根际土壤AM真菌的差异，旨在探讨AM真菌与香蕉枯萎病的关系，为利用AM真菌实现香蕉枯萎病的绿色防控、改善蕉园土壤生态提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤样品2016年5月采集于广西南宁市武鸣区香蕉种植园。

1.2 试验方法

1.2.1 样品采集 随机选定5个健康和5个患枯萎病香蕉植株样本后，采集5～20 cm深度的根际土样，每个植株样本取1份土样，混匀四分法取2 kg装塑料袋密封，注明标签。带回实验室放阴凉处自然风干待用。

1.2.2 土壤理化性质测定 土壤的有机质、总氮、有效磷、交换性Mg2+含量和pH由广西农业科学院农产品质量安全与检测技术研究所按相关国家标准测定。

1.2.3 土壤AM真菌孢子的分离和鉴定 参考陈廷速等[24]方法，取自然风干土样50 g，采用湿筛倾析-蔗糖离心法，分离AM真菌孢子，每个土样重复3次。将所分离的孢子材料置于Olympus显微镜下观察并记录孢子数量和形态特征，参考相关文献并对照《VA 菌根真菌鉴定手册》和http://invam.wvu.edu/网站提供的图片及菌种描述，根据孢子颜色、形状大小、孢壁结构、连孢菌丝及孢壁纹饰等形态结构进行孢子种属鉴定。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质

从表1可以看出，健康土和病土有机质平均含量分别为22.3和20.8 g/kg，总氮平均含量分别为0.142 %和0.201 %，有效磷平均含量分别为198.2和166.3 mg/kg，交换性Mg2+平均浓度分别为0.37和0.29 cmol/kg，平均pH分别为5.14和4.81。健康土和病土的有机质平均含量差异不显著，病土的总氮平均含量极显著高于健康土，健康土的有效磷、交换性Mg2+平均含量和平均pH极显著高于病土。

2.2 AM真菌孢子形态特征

供试土样共分离到6种类型335个孢子，分别属于2科2属，其中无梗囊霉属4个类型，球囊霉属2个类型。

2.2.1 地表球囊霉Glomusversiforme孢子单生，未见孢子果。浅黄棕色，近球形，85.0～122.0 μm。孢壁2层，壁厚5.0 ～7.5 μm，外层L1半透明，0.5～1.0 μm，有时脱落，在Melzer试剂中不着色；内壁L2，层壁状，桔棕色，4.5～6.5 μm。连孢菌丝直，连点宽8.0～12.0 μm。2层孢壁均深入连丝，连孢菌丝无色透明，易断，连点处有弯隔结构(图1)。

表1 供试土样理化性质

注：同列数据后大小写字母分别表示在0.01和0.05水平下差异显著。

Notes: Different capital and lowercase letters in same column represented significant difference at 0.01 and 0.05 levels,respectively.

图1 地表球囊霉(A.水浸; B.Melzer试剂浸)Fig.1 Glomus versiforme (A.Soaked in water; B.Soaked in Melzer’s reagents )

2.2.2 长孢球囊霉Glomusdolichosporum孢子棕色，卵形，椭圆形，(120.0 ～190.0) μm ×(60.0～110.0)μm。孢壁3层，壁厚5.0～9.0 μm，外层L1无色透明，约1.0 μm；L2层状壁，黄棕色，3.5～6 μm；L3紧贴第二层，壁厚0.5～1.0 μm。连孢菌丝黄棕色，宽10.0～15.0 μm；连点呈小漏斗形或喇叭形，宽15.0～25.0 μm，双层，连点处无隔结构(图2)。

2.2.3 双网无梗囊霉Acaulosporabiretichlata孢子土壤中单生。黄棕色，球形至椭圆形，直径(120.0～150.0) μm × (140.0 ～175.0) μm。孢子易碎，表面有明显双层网纹，网孔呈不规则多边形。孢壁呈不易区分的多层结构，壁厚(2.0～3.0) μm，在Melzer试剂中反应不明显。孢子内见透明小油滴内含物(图3)。

2.2.4 细凹无梗囊霉属AcaulosporaScrobiculata孢子浅黄色，球形或近球形，直径111.5～164.0 μm；孢子表面布满圆形或不规则形状小凹坑纹饰，凹坑直径1.0～3.4 μm。孢壁2层，L1透明，厚约1 μm，L2浅棕黄色，厚约3.0～4.7 μm。发芽壁2层：GW1双层，无色透明，厚约1 μm，GW2双层，无色透明；外层附有珠状颗粒，厚约1 μm，内层在Melzer试剂中呈紫红色(图4)。

图2 长孢球囊霉(A.水浸; B.Melzer试剂浸试剂; C.PVLG浸)Fig.2 Glomus dolichosporum (A.Soaked in water; B.Soaked in Melzer’s reagents; C.Soaked in PVLG)

图3 双网无梗囊霉(A.水浸; B.Melzer 试剂浸; C.PVLG浸)Fig.3 Archaeospora biretichlata (A.Soaked in water; B.Soaked in Melzer’s reagents; C.Soaked in PVLG)

图4 细凹无梗囊霉属(A.水浸; B.Melzer 试剂浸)Fig.4 A.Scrobiculata (A.Soaked in water; B.Soaked in Melzer’s reagents)

2.2.5 空洞无梗囊霉属Acaulosporacavernata孢子浅黄色至棕色，圆形，直径140.0～170.0 μm。孢子表面布满卵形小凹坑纹饰，凹坑直径2.0 ～5.0 μm。孢壁双层，L1浅黄色至棕色，厚约5.0～6.6 μm，L2透明，厚约1.2～3.5 μm。发芽壁3层：GW1单层，透明膜状壁，厚约0.7～1.6 μm，GW2双层，L1透明，1.2～3.0 μm；L2透明不定型壁，厚约1.0～1.5 μm 外层附有珠状颗粒，在Melzer试剂中呈红色(图5)。

2.2.6 疣状无梗囊霉属Acaulosporatuberculata孢子橙红色至红棕色，圆形，直径120.0～280.0 μm。孢壁3层，L1透明，厚约1.0～3.5 μm，L2棕色层状壁，厚约8.3～11.5 μm，有多边形突起；L3黄棕色至红棕色。孢壁4层，GW1双层，透明，厚约0.5～0.8 μm，GW2双层，L1透明，0.8～2.0 μm，有珠粒状纹饰；L2透明不定型壁，在Melzer试剂中呈浅红至棕红色(图6)。

2.3 健康与患枯萎病香蕉植株根际土壤AM真菌差异

健康土分离到4种AM真菌，病土分离到6种AM真菌(表2)，病土的孢子种类数显著高于健康土。健康土和病土孢子密度分别为289/100和46/100 g干土，且健康土极显著高于病土。健康土和病土的共有种为双网无梗囊霉、细凹无梗囊霉、空洞无梗囊霉；健康土的特有优势种为地表球囊霉；病土的特有种为长孢球囊霉和疣状无梗囊霉，但未见有优势种。健康土的地表球囊霉、双网无梗囊霉、细凹无梗囊霉孢子密度极显著高于病土；长孢无梗囊霉、疣状无梗囊霉孢子密度低于病土，分别达到极显著和显著水平；空洞无梗囊霉孢子密度差异不显著。

图5 空洞无梗囊霉属(A.水浸; B.Melzer 试剂浸)Fig.5 A.cavernata (A.Soaked in water; B.Soaked in Melzer’s reagents)

图6 疣状无梗囊霉属(A.水浸; B.Melzer 试剂浸; C.Melzer’s试剂 + PVLG浸 )Fig.6 A.tuberculata (A.Soaked in water; B.Soaked in Melzer’s reagents; C.Soaked in Melzer’s reagents and PVLG)

土样Soil sample孢子种类数Spore variety孢子密度(个/100g 风干土)Spore densityG.versiformeG.dolichosporumA.biretichlataA.scrobiculataA.cavernataAtuberculata健康土Healthy soil4 bA289 aA205 aA0 bB33 aA48 aA3 aA0 bA病土Diseased soil6 aA46 bB0 bB11 aA5 bB6 bB5 aA19 aA

注：同列数据后大小写字母分别表示在0.01和0.05水平下差异显著。

Notes: Different capital and lowercase letters in same column represented significant difference at 0.01 and 0.05 levels,respectively.

3 讨 论

本研究首次对广西香蕉AM真菌进行研究，从供试土样中分离鉴定了2属 7 种AM 真菌，主要为球囊霉属和无梗囊霉属。与海南[17]14个县市和非洲肯尼亚[21]50个农场香蕉根际土壤AM真菌种类组成有一定的相似性。与广西东南沿海蔗区[22]的根际土壤、广西柳江生姜[25]根际土壤、贵州金佛山方竹[26]及牡丹[27]主栽培区根围的AM真菌种类组成具有一定的相似性。这进一步说明球囊霉属和无梗囊霉属具有较强的适应性。AM 真菌的组成和分布与生境因子等诸多因素密切有关。李岚岚等[19]从海南昌江患枯萎病粉蕉根际土样中仅分离到疣状无梗囊霉，本研究从患枯萎病病香蕉植株根际土壤中也分离到了疣状无梗囊霉，同时也分离到了长孢球囊霉，与其有一定相似性。本研究发现健康香蕉根际土壤AM真菌孢子密度高于患病植株，且具有特有种，这与广西柳江健康和患病生姜根际土壤AM真菌研究结果一致[25]。本研究采样点的土壤类型为典型的赤红壤，分离到的AM真菌主要为球囊霉属和无梗囊霉属两大类，该结果再次验证了球囊霉属和无梗囊霉属较多地出现在潮土、棕壤、红壤、赤红壤、砖红壤土壤类型中的研究结论[28]。

4 结 论

广西香蕉根际土壤AM真菌资源丰富。健康和患枯萎病香蕉植株根际土壤AM真菌种类差异明显，健康香蕉植株根际土壤AM真菌孢子密度明显高于患病植株，且健康土样有优势AM真菌，患病土样未见有优势AM真菌。健康土样优势AM真菌在提高香蕉植株抗枯萎病性能方面很可能扮演重要角色。