适合G. mosseae 扩繁的最佳培养基质和最适宿主植物

郭开发，杨宇彤，陈 慧，刘红彦，谢 丹，周 琦，金晨钟

（湖南人文科技学院，农田杂草防控技术与应用协同创新中心，湖南 娄底 417000）

菌根（Mycorrhizae）是自然界中普遍存在的一种共生现象，它是高等植物根系与土壤中一类特定真菌形成的互惠共生体，其中以丛枝菌根真菌在自然界的分布最为广泛。丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal，AM）真菌可以与地球上大约80%的植物形成共生 体[1]。AM 真菌不仅可以增强植物对土壤中磷[2]、氮[3]、锌[4]、铁[5]等营养元素和水分[6]的吸收，提高农作物的产量和品质[7]，增强植物耐盐碱胁迫[8]、干旱胁 迫[9]、重金属污染[10]和病虫害[11]等各种逆境胁迫的能力，而且作为多功能的高效生物肥料还可改良土壤结构，减少化肥、农药的施用，恢复受损生态系统，对环境保护、园林绿化及农业的可持续发展具有深远意义[12]。

AM 真菌是共生真菌，不能离体培养，只能与植物共生来进行繁殖。AM 真菌盆栽培养受宿主植物、培养基质成分、温度、营养、光照等因素[13-15]的影响，其中宿主植物与培养基质是影响AM 真菌培养的主要因素。宿主植物和培养基质与AM 真菌之间存在相互选择性，对于不同的宿主植物和培养基质AM 真菌会产生不同的响应[14,16]。

试验在温室条件下，通过盆栽培养方法，将沙、土壤、珍珠岩、沸石4 种基质按不同比例混合，选取玉米、三叶草和苜蓿3 种宿主植物单独种植和混合种植，探讨不同基质和不同宿主植物对摩西球囊霉（G. mosseae）生长发育的影响，进而筛选出生产优质G. mosseae菌剂的适宜基质，为优质AM 菌剂生产体系的建立提供技术参数和理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试菌种为摩西球囊霉（G. mosseae），由北京市农林科学院植物营养与资源研究所微生物室提供。供试宿主植物为玉米、三叶草和苜蓿，购买于种子市场。试验前已对宿主植物进行消毒灭菌。供试培养基质有土、沙、珍珠岩和石英砂，均较为便宜且易购买。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计（1）正交试验优化基质配方：以G. mosseae为接种菌剂，以玉米为宿主植物，4 种基质按照正交优化设计软件得出的9 种配比（表1）配制，温室条件下培养4 个月，记录不同配比处理下G. mosseae真菌的产孢数量，每个处理重复3 次，将不同配比处理的结果输入正交优化设计软件中，得到理论的最佳基质配比。（2）不同宿主植物单独种植对G.mosseae真菌的影响：选择玉米、三叶草和苜蓿3 种宿主植物，在最佳基质配比下单独与G. mosseae真菌共培养4 个月，测定不同宿主植物对G. mosseae真菌孢子繁殖的影响。（3）2 种或多种宿主混合种植对G. mosseae真菌的影响：将玉米、三叶草和苜蓿3 种植物两两混合和三者混合种植，在最佳基质配比下与G. mosseae真菌共培养4 个月，测定其对G. mosseae真菌孢子繁殖的影响。

1.2.2收获与测定播种4 个月后收获，取植物根周围 5 cm 基质风干后混匀保存，随机取 20 g 风干基质，采用湿筛倾析—蔗糖离心法进行孢子分离，体视显微镜下观察、记录孢子数量。

1.2.3数据分析采用正交分析软件分析试验数据，在0.05 水平进行LSD 多重比较，检验各处理平均值之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同培养基质配比对G. mosseae 真菌生长发育的影响

基质主要是通过养分、保水性及通气性等因素来影响宿主植物及AM 真菌的生长发育。通过正交优化设计软件，将4 因素3 梯度的试验简化为表1 的9 个试验。由表1 可知，当土∶沙∶珍珠岩∶石英砂比例为1 ∶3 ∶3 ∶3（处理3）或者是2 ∶1 ∶2 ∶3（处理4）时，AM 真菌的孢子产量较大，分别为8.1 和8.5 个/g。将9 组试验结果输入正交优化设计软件，得到理论的最佳基质配比为2 ∶3 ∶3 ∶3，后期将进行试验验证。

表1 不同基质配比处理下G. mosseae 的产孢量

2.2 不同宿主植物单独种植对G. mosseae 真菌孢子数量的影响

AM 真菌对宿主植物虽没有表现出严格的专一性，但却有一定的选择性。不同AM 真菌对同一宿主植物的依赖性可能存在较大差异，同一AM 真菌对不同宿主植物的选择性也可能存在较大差异。该试验采用的是广幅生态型菌种G. mosseae，能与较多的宿主植物共生。试验结果显示，G. mosseae与玉米、三叶草和苜蓿共培养，其平均孢子量分别为7.5、3.9 和2.3个/g，说明G. mosseae真菌与3 种宿主植物都能正常共生，但不同种植物与其共生的效果差异显著，其中G. mosseae真菌与玉米的共生效果最为理想，测得的孢子量最多，为7.5 个/g。

2.3 不同宿主植物混合种植对G. mosseae 真菌孢子数量的影响

由表2 可知，玉米和苜蓿混合种植时平均孢子量最多，为4.9 个/g，显著高于其他处理；同时，混合种植的宿主植物越多，AM 真菌繁殖孢子量反而越少。增加豆科植物能增加真菌产孢量，是因为豆科植物的氮营养充足，可促进真菌产孢，这与前人的研究结果一致。但是，混合种植的宿主植物为玉米和三叶草时，AM 真菌的产孢量最少，可能的原因是当养分含量一定时，植物维持生长需要消耗大量的营养物质，因此为AM 真菌提供的养分较少，从而影响产孢量。

表2 混合种植宿主植物对G. mosseae 产孢量影响

2.4 G. mosseae 真菌培养优化条件选择

按上述试验获得的最佳条件进行试验，结果如表3 所示，当基质配比为2 ∶3 ∶3 ∶3 时，G. mosseae真菌的平均孢子量最多，显著高于其他基质配比处理，这表明正交试验获得的理论最优配比是有效的；同时以玉米和苜蓿为宿主植物时，G. mosseae真菌的平均孢子量最多，为8.5 个/g。

表3 G. mosseae 真菌产孢最佳培养条件优化选择

3 结论与讨论

由于AM 真菌的纯培养到目前为止尚未取得成功，无法实现大规模的菌剂生产，因此利用与植物的共生关系来增殖仍然是目前国际通行的菌剂生产方 式[17]。通过共生培养获得的AM 真菌菌剂有效成分包括孢子、菌丝和受侵染的根段。AM 真菌受培养基质与宿主植物的影响，并且AM 真菌对宿主植物具有选择性。该试验中AM 真菌可以与较多的宿主植物共生，但与不同植物的共生效果差异显著，其中以玉米为宿主植物，G. mosseae真菌产生的孢子量最大。由此可知，玉米比较适宜G. mosseae真菌的扩繁。

基质是培养AM 真菌的载体，适宜的基质可促进AM 真菌的生长繁殖。王幼珊等[18]研究表明，土和沙混合（体积比为1 ∶1）以及沙、壤土、细红砂石和沸石混合（体积比为2 ∶1 ∶1 ∶1）均较为适合进行植物与真菌的共生培养。该试验结果表明，土、沙、珍珠岩和石英砂按体积比2 ∶3 ∶3 ∶3 的比例混合，有利于G. mosseae真菌与玉米、苜蓿的共生培养。

综上所述，G. mosseae真菌最佳的培养基质为土、沙、珍珠岩和石英砂按体积比2 ∶3 ∶3 ∶3 混合，最佳宿主植物为玉米或玉米与苜蓿混合，AM 真菌产生的孢子量较多，为8.4～8.5 个/g。