丛枝菌根真菌对复合盐胁迫下草莓根系矿质元素吸收的影响*

樊 丽，李石恒，唐 悦，薛红飞，闹干朝鲁，王 振

（内蒙古农业大学园艺与植物保护学院，呼和浩特 010018）

随着生活水平的提高，人们对健康更加重视。草莓（Fragaria×ananassa Duch.）作为一种外观鲜美、口感香甜，富含营养的水果，逐渐成为人们日常餐桌水果的重要品类之一[1]。矿质营养是植物生长的必要成分，参与植物生长发育中几乎所有的生物物理和生物化学过程，如植物缺少钾，植株易倒伏，叶色枯黄，钾能促进淀粉的生成，促使果个增大[2]；磷在糖代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着极其重要的作用[3]；氮有“生命元素”的美称，植物缺氮，叶片发黄，植株矮小；钠是一种强力细胞复活剂，在植物体内维持细胞内的渗透压，保持细胞的完整，Na+过多也会对植物造成盐害[4]；缺钙会使植物出现坏死症状，钙与酸结合可使细胞壁加厚，提高植物抵御病害的能力[5]。

盐渍土易板结，矿质元素活动性差，严重影响植物对矿质元素的吸收。草莓根系浅，对盐胁迫敏感，自身抵御盐胁迫的能力差[6]。我国大面积的盐碱土和设施农业的次生盐碱化限制了草莓生产的发展。菌根真菌是自然界中普遍存在的一种共生真菌，植物可以在菌根共生体中获得所需要的水分与营养物质，真菌也可以获得其中的碳水化合物等营养物质。菌根是真菌专一性与植物根系特性的高度结合，能够促进植物根系对水分、矿质营养的吸收，缓解盐渍土壤对植物生长的抑制，提高植物的抗盐性[7]，从而提高植物在盐渍土中的生活力，是解决盐碱胁迫的一种简便易行、兼具经济效益和生态效益的新方法。

目前，关于盐胁迫下接种丛枝菌根真菌（AMF）对植物的影响研究多集中在单盐对植物地上部生长及生理特征等方面，如光合作用[8]、酶活性[9]、渗透调节物质[10]等，尚未见有接种AMF 与复合盐胁迫对草莓根系矿质营养的影响相关研究。因此，本试验采用人工模拟复合盐胁迫的方法，研究接种AMF后，草莓根系矿质元素的吸收对复合盐胁迫的应答机制，明确AMF 缓解草莓复合盐胁迫的生理机制，以期为草莓生产的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘甜查理’草莓为试验材料，摩西球囊霉（Glomus mosseae）为试验菌种，用经过玉米扩繁后获得含有孢子、菌丝的菌土混合物作为接种菌剂。选取苗龄一致、生长整齐、无病虫害的健壮草莓苗移栽到经高锰酸钾消毒的花盆中，供试土壤为花卉营养土、沙子，经高温灭菌后，按灭菌土∶沙为2∶1 混合。同时接种AMF，待AMF 与供试草莓成功建立共生关系后，开始进行不同浓度的盐处理。

1.2 试验设计

试验采用双因素随机区组设计，即AMF 和盐浓度2 个因素，AMF 处理包括接菌与未接菌2 个水平；盐浓度处理为NaCl 与Na2SO4摩尔比为1∶1 的混合盐，包括0、50、100 mmol/L 3 个浓度。共设置6 个处理，每个处理6 个样本，3 次重复。6 个处理分别命名为：NN（未接菌、盐浓度为0）、NY50（未接菌、盐浓度为50 mmol/L）、NY100（未接菌、盐浓度为100 mmol/L）、YN（接菌、盐浓度为0）、YY50（接菌、盐浓度为50 mmol/L）、YY100（接菌、盐浓度为100 mmol/L）。所有烘干样重量均在0.6 g 以上，其中3 个样本测定氮和磷含量，另3 个样本测定钾、钠、钙含量。盐胁迫时间共28 d，分别于胁迫后第7 d（W1）、第14 d（W2）、第21 d（W3）、第28 d（W4）进行测定。

1.3 测定指标

复合盐处理后，每周观察不同处理草莓的生长情况，作盐害指数评价，并进行1 次样品采集，测定AMF 侵染率[11]和根系氮、磷、钾、钠、钙元素含量以及叶片钠元素含量。

1.3.1 AMF 侵染率

菌根染色采用醋酸墨水染色法[12]，显微镜下观察，并使用根段侵染率加权法计算每周各处理的AMF 侵染率。

1.3.2 盐害指数

在开始复合盐胁迫后，每周按照盐害分级标准记录其盐害级别，并计算出每个处理的盐害指数。盐害分级标准[13]：0 级，生长正常，无黄叶和干叶；1 级，轻微盐害，约1/3 叶尖、叶缘出现黄色；2 级，中等盐害，约1/2 叶尖、叶缘出现焦枯；3 级，盐害较重，2/3 以上叶片失水萎蔫、焦枯；4 级，盐害极重，大部分叶片和枝条干枯、死亡。

1.3.3 矿质元素含量

氮元素含量的测定采用凯氏定氮法[14]，磷元素含量的测定采用紫外分光光度计法[15]，钾、钠、钙元素含量的测定采用原子吸收光谱法[16]。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 进行柱状图的制作，采用SPSS 18.0 进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同复合盐浓度胁迫下草莓菌根侵染率的变化

从表1 可看出，接菌处理草莓的AMF 侵染率随着盐胁迫程度的加重不断降低。W1 时期3 个处理菌根侵染率差异不显著，W2 时期YY50 和YY100处理菌根侵染率均显著低于YN，W3 和W4 时期YY100 处理菌根侵染率均显著低于YN 和YY50 处理。说明盐胁迫在一定程度上抑制AMF 的增殖。

表1 不同时期不同处理下草莓植株的菌根侵染率

2.2 不同复合盐浓度胁迫下草莓盐害指数的变化

由表2 可知，随着盐胁迫时间的延长，未接菌组草莓的盐害指数均有不同程度的增加，且同一胁迫时期内，随着盐浓度的升高，各处理草莓的盐害指数不断增大，而接菌组草莓的盐害指数变化各异。在W1、W3 时期同一盐浓度下，接菌组的盐害指数均比未接菌组低，并且接菌组草莓植株的平均盐害指数低于未接菌组，说明接种AMF 可缓解复合盐胁迫对草莓的伤害。

表2 不同时期不同处理下草莓植株的盐害指数

2.3 不同复合盐浓度胁迫下草莓根系氮元素含量的变化

由图1 可知，随着复合盐胁迫时间的延长，4个时期测得的氮元素含量显示，草莓根系对氮元素的吸收差异显著。同一时期随着复合盐胁迫程度的加深，接菌组与未接菌组草莓根系对氮的吸收均呈现下降趋势，且同一时期同一盐浓度下接菌组氮元素含量均高于未接菌组。接菌组草莓根系氮元素含量在W4时期最高，YN、YY50、YY100分别为1.19%、1.13%、0.95%，而未接菌组草莓在W4 时期氮元素含量低，NN、NY50、NY100 分别为0.77%、0.72%、0.67%。随着处理时间的延长，接菌组草莓根系对氮元素的吸收呈增加趋势，且与未接菌组相比差值逐渐增大。说明复合盐胁迫抑制草莓根系对氮元素的吸收，接菌可有效促进草莓根系对氮元素的吸收，接菌时间越久，AMF 促进草莓根系对氮元素的吸收效果越好。

图1 不同时期不同处理下草莓根系氮元素含量

2.4 不同复合盐浓度胁迫下草莓根系磷元素含量的变化

由图2 可知，随着复合盐胁迫时间的延长，4个时期测得的磷元素含量显示，未接菌组草莓根系对磷元素的吸收差异不显著，接菌组草莓根系对磷元素的吸收差异显著。同一时期随着复合盐胁迫程度的加深，接菌组与未接菌组草莓根系对磷的吸收均呈现下降趋势，且同一时期同一盐浓度下接菌组磷元素含量均高于未接菌组。接菌组草莓根系磷元素含量在W4 时期最高，YN、YY50、YY100 分别为0.52、0.40、0.31 mg/g，而未接菌组草莓在W4 时期磷元素含量低，NN、NY50、NY100 分别为0.35、0.31、0.29 mg/g。从W3 时期开始，50 mmol/L 复合盐胁迫下接菌处理与未接菌处理对磷元素的吸收差异显著。说明复合盐胁迫抑制草莓根系对磷元素的吸收不显著，但接菌可促进草莓根系对磷元素的吸收，接菌时间越长，AMF 促进草莓根系对磷元素的吸收效果越好。

图2 不同时期不同处理下草莓根系磷元素含量

2.5 不同复合盐浓度胁迫下草莓根系钾元素含量的变化

由图3 可知，随着复合盐胁迫时间的延长，4个时期测得的钾元素含量显示，草莓根系对钾元素的吸收差异显著。同一时期随着复合盐胁迫程度的加深，接菌组与未接菌组草莓根系对钾的吸收均呈现下降趋势，且同一时期同一盐浓度下接菌组钾元素含量均显著高于未接菌组。接菌组草莓根系钾元素含量在W4 时期最高，YN、YY50、YY100 分别为5.33、4.66、4.21 mg/g，而未接菌组草莓在W4 时期钾元素含量低，NN、NY50、NY100 分别为5.27、4.02、3.50 mg/g。说明复合盐胁迫抑制草莓根系对钾元素的吸收，接菌可有效促进草莓根系对钾元素的吸收。

图3 不同时期不同处理下草莓根系钾元素含量

2.6 不同复合盐浓度胁迫下草莓根系钠元素含量的变化

由图4 可知，随着复合盐胁迫时间的延长，4个时期测得的钠元素含量显示，草莓根系对钠元素的吸收差异显著。同一时期随着复合盐胁迫程度的加深，接菌组与未接菌组草莓根系对钠的吸收均呈现上升趋势，且同一时期同一盐浓度下接菌组钠元素含量均低于未接菌组，随着处理时间的延长，接菌组与未接菌组草莓根系对钠元素的吸收均呈现上升趋势。

图4 不同时期不同处理下草莓根系钠元素含量

2.7 不同复合盐浓度胁迫下草莓根系钙元素含量的变化

由图5 可知，随着复合盐胁迫时间的延长，4个时期测得的钙元素含量显示，草莓根系对钙元素的吸收差异显著。同一时期随着复合盐胁迫程度的加深，接菌组与未接菌组草莓根系对钙的吸收均呈现下降趋势，且W3、W4 时期同一盐浓度下接菌组钙元素含量均显著高于未接菌组。接菌组草莓根系钙元素含量在W4 时期高，YN、YY50、YY100 分别为17.80、15.06、14.11 mg/g，而未接菌组草莓在W4时期钙元素含量低，NN、NY50、NY100 分别为14.20、13.45、13.22 mg/g。随着处理时间的延长，接菌组与未接菌组草莓根系对钙元素的吸收变化不显著。说明复合盐胁迫抑制草莓根系对钙元素的吸收，接菌可有效促进草莓根系对钙元素的吸收，接菌时间对草莓根系对钙的吸收影响不显著。

图5 不同时期不同处理下草莓根系钙元素含量

2.8 不同复合盐浓度胁迫下草莓钠元素含量叶根比的变化

由图6 可知，随着复合盐胁迫时间的延长，4个时期测得的钠元素含量叶根比显示，草莓钠元素含量叶根比差异显著。随着复合盐胁迫程度的加深，接菌组与未接菌组草莓钠元素含量叶根比均呈现下降趋势，草莓对钠离子表现出区隔效应且逐渐增强，阻止钠离子由根向叶片的运输。接菌组草莓钠元素含量叶根比高于未接菌组，AMF 打破钠离子的区隔效应，提高了草莓钠元素的叶根比，阻止了草莓根系的钠离子向上运输，缓解了复合盐胁迫对草莓根系的伤害。

图6 不同时期不同处理下草莓钠元素含量叶根比

3 讨 论

付红丽[17]研究发现，盐胁迫使得羊草的AMF 侵染率显著降低，本试验与其研究结果相同，在同一胁迫时间内，随着盐浓度的升高，接种AMF 植株的菌根侵染率不断降低，这与杨瑞红等[18]、徐瑶[19]在草莓、麻疯树幼苗和红花上的研究结果一致。本试验结果表明，在同一盐浓度胁迫水平下，接菌组草莓植株的盐害指数低于未接菌组，说明接种AMF 可缓解植株的盐害程度，这与盛敏等[20]在玉米上的研究结果一致。

本试验结果表明，复合盐胁迫严重影响草莓根系的生长，降低草莓根系对氮、钾、钙元素的吸收，盐胁迫下接种AMF 可有效提高草莓根系对矿质营养的吸收。这与吴强盛等[21]对水分胁迫下红橘实生苗根系矿质营养的研究结果相似，与肖家欣等[22]对锌污染下枳苗矿质营养的影响研究结果相同。

本试验结果表明，与氮、磷、钾等元素相比，复合盐胁迫下草莓根系对钠的吸收呈相反的变化趋势，NaCl 与Na2SO4胁迫下，草莓对钠离子表现出较强的区隔化能力，随着盐浓度升高，钠离子在草莓根系不断积累，而钠元素的叶根比却随盐浓度上升而下降。说明盐浓度越高，钠离子在草莓根中的积累大于叶片中的积累，草莓根系对复合盐胁迫更为敏感。接种AMF 可提高草莓钠元素的叶根比，打破钠离子的区隔效应，钠离子由根系向地上部输送，减少了复合盐胁迫对草莓根系的伤害。张爱霞等[23]、牛清东[24]对甘草耐盐性及Na+响应的研究结果显示，低盐浓度不会对甘草生长造成影响，而在高盐浓度下，胀果甘草更加偏重于对钠离子的区隔化，乌拉尔甘草则更加侧重对钠离子净吸收的控制，胀果甘草的区隔化更加有效。邓林[25]在胡杨与盐敏感杨树离子区隔化及抗盐性研究中发现，胡杨在高盐生境中也能将体内大部分盐离子隔离在液泡中，以降低细胞质中盐离子的浓度，减少离子毒害作用，具有离子区隔化效应，本试验与其结果相似。此外，钠离子的吸收途径和在草莓体内的流动还需要进一步研究。

4 结 论

复合盐胁迫下，AMF 菌根侵染率下降，草莓盐害指数增加，复合盐胁迫抑制草莓根系对氮、磷、钾、钙等矿质元素的吸收，增加草莓根系中Na+的含量。接种AMF 可提高草莓根系对氮、磷、钾、钙等矿质元素的吸收，降低草莓根系中Na+含量，打破钠离子的区隔效应，提高草莓钠元素的叶根比，从而减轻盐胁迫对草莓根系的伤害。