張傳博 譚金玉 羅充
摘要:對貴州茂蘭國家自然保護(hù)區(qū)喀斯特森林中金櫻子(Rosa laevigata Michx)根圍叢枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌進(jìn)行了分離、鑒定與多樣性分析。結(jié)果表明,金櫻子根系的菌根侵染率為51.6%。從金櫻子根系土壤共分離到AM真菌2屬42種,其中,球囊霉屬(Glomus)27種,無梗囊霉屬(Acaulospora)15種。球囊霉屬(Glomus)為優(yōu)勢屬, 楓香球囊霉(G. liquidambaris)、純黃球囊霉(G. luteum)、明球囊霉(G. clarum)和棒孢球囊霉(G. clavisporum)為優(yōu)勢種。
關(guān)鍵詞:金櫻子(Rosa laevigata Michx);AM真菌;侵染率;多樣性
中圖分類號:Q948.122.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2013)09-2044-04
金櫻子(Rosa laevigata Michx)屬薔薇科多年生野生攀援植物,是一種珍貴的資源藥用植物,又名糖橘子、蜂糖罐、刺梨子、山石榴等,廣泛分布于西南、華中、華南地區(qū),尤以貴州分布廣、產(chǎn)量高。金櫻子含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)(維生素、氨基酸、礦物質(zhì)等)和活性成分(多糖、黃酮、皂甙、甾體化合物、三萜類物質(zhì)及其衍生物),其皂甙含量可達(dá)17.29%,具抗氧化、降低血脂血壓、抗菌消炎、增強(qiáng)免疫力等廣泛藥理作用[1]。其干燥果實(shí)入藥,為中藥“金櫻子”,具固精縮尿、澀腸止瀉等功效[2],用于治療遺精滑精、遺尿尿頻、崩漏帶下、久瀉久痢。金櫻子也是三金片、金雞膠囊、壯腰健腎丸、金櫻子糖漿、古漢養(yǎng)生精、首烏片等重要中成藥的主要原料藥材之一[3]。金櫻子不僅藥用價值極高,而且風(fēng)味獨(dú)特,可開發(fā)出具營養(yǎng)、保健功能的產(chǎn)品,如飲料、果酒、果脯、天然色素等產(chǎn)品。
喀斯特生境巖石出露率高、土層淺薄、土被不連續(xù)、水分滲漏性強(qiáng),造成植物根系生存空間狹小[10]。AM真菌菌絲高度分枝,龐大的菌絲體系形成菌絲橋,將植物聯(lián)系起來,實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的再分配和循環(huán)。菌根依賴性植物在生長競爭、生態(tài)類群分化中占據(jù)明顯優(yōu)勢[11,12]。貴州茂蘭國家自然保護(hù)區(qū)是典型喀斯特地形環(huán)境下惟一幸存下來的一片分布集中、原生性強(qiáng)、相對穩(wěn)定、絕無僅有的喀斯特森林,為AM真菌豐富的物種多樣性與分布創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的生態(tài)條件。本研究以喀斯特典型地區(qū)——茂蘭國家級自然保護(hù)區(qū)森林為采樣地點(diǎn),研究藥用植物金櫻子根系和土壤AM真菌的種類組成及多樣性,并獲得優(yōu)勢AM真菌菌種。研究結(jié)果將有助于揭示喀斯特地區(qū)藥用植物AM真菌的多樣性與獨(dú)特性,對于菌根技術(shù)在石漠化地區(qū)的應(yīng)用具有重要意義。
1 材料與方法
1.1 材料
2010年10月初在貴州茂蘭國家級自然保護(hù)區(qū)喀斯特森林里,采用五點(diǎn)取樣法采集金櫻子根際土壤[13]。首先去除10 cm厚表層土,挖10~20 cm深的土壤剖面,收集根際土壤1~2 kg,裝入塑料袋中;同時剪取金櫻子的新鮮幼嫩根系,F(xiàn)AA溶液固定。土樣置于陰涼處,根樣置于4 ℃冰箱,保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2 樣品鑒定
1.3 AM真菌多樣性指數(shù)測定及計算
1.4 數(shù)據(jù)分析
采用DPS統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。
2 結(jié)果與分析
金櫻子根段采用堿解離-酸性品紅染色法處理,可觀察到根皮層組織細(xì)胞間及細(xì)胞內(nèi)存在大量的AM真菌菌絲和泡囊,未見菌絲圈(圖1)。菌絲在皮層細(xì)胞中延伸分枝,菌絲頂端膨大形成泡囊。金櫻子的菌根侵染率為51.6%,說明AM真菌能夠與金櫻子形成良好的共生關(guān)系。
3 小結(jié)與討論
喀斯特森林的金櫻子根際土壤中分離的AM真菌多樣性豐富,優(yōu)勢種為楓香球囊霉、純黃球囊霉、明球囊霉、棒孢球囊霉,均為球囊霉屬真菌;最常見種為網(wǎng)狀球囊霉(G. reticulatum)、波狀無梗囊霉 (A. undulata)、孢果無梗囊霉(A. sporocarpia)、聚生球囊霉(G. fasciculatum)、蜜色無梗囊霉(A. mellea)、雙型球囊霉(G. ambisporum);常見種6種;少見和偶見種26種,說明在喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)中金櫻子與AM真菌能很好地形成共生關(guān)系。球囊霉屬是一類適應(yīng)性很強(qiáng)的廣譜生態(tài)型,多出現(xiàn)在中性和堿性土壤中,而無梗囊霉屬則在酸性條件下頻度高。金櫻子根際以球囊霉屬真菌為優(yōu)勢屬,可能和喀斯特森林中基巖及土壤富鈣、偏堿性有關(guān)。
AM真菌通過侵染形成菌根能夠直接或間接地影響植物的次生代謝過程[16,17],且有明顯的種屬差異。喜樹幼苗接種透光球囊霉(G. diaphanum)、幼套球囊霉(G. etunicatum)、蜜色無梗囊霉和光壁無梗囊霉(A. laevis) 有利于提高喜樹堿含量,地表球囊霉(G. versforme)對喜樹堿含量影響不明顯,而木薯球囊霉(G. manihot)卻降低了喜樹堿的含量[7]。接種AM真菌可增加白芷不同部位的總香豆素含量,尤以接種土著AM真菌的植株白芷根部形態(tài)最為良好[18]。金櫻子中的AM真菌資源豐富,優(yōu)勢種較多。將其中的優(yōu)勢種制成AM真菌菌劑對金櫻子幼苗進(jìn)行接種,觀察AM真菌對金櫻子幼苗的接種效應(yīng)及對幼苗次生代謝產(chǎn)物的響應(yīng),闡明AM真菌對金櫻子次生代謝產(chǎn)物的影響,將有助于其藥用價值的利用。
致謝:感謝青島農(nóng)業(yè)大學(xué)菌根生物技術(shù)研究所劉潤進(jìn)老師及實(shí)驗(yàn)室全體成員的幫助與支持。
參考文獻(xiàn):
[1] 林 真,林宣賢,馬 永,等.金櫻子研發(fā)概況與問題淺析[J]. 河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010,31(6):86-90.
[2] 鄒洪濤,陳世軍,楊 艷.金櫻子開發(fā)利用研究進(jìn)展[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù),2006(3):29-31.
[3] 何洪英.金櫻子生理功能及其保健食品研究進(jìn)展[J].中國食物與營養(yǎng),2001(3):28-29.
[4] AKHTAR M S,SIDDIQUI Z A. Arbuscular mycorrhizal fungi as potential bioprotectants against plant pathogens[A]//SIDDIQUI Z A,AKHTAR M S,F(xiàn)UTAI K. Mycorrhizae:Sustainable Agriculture and Forestry[M]. New York,USA:Springer Verlag,2008.61-69.
[5] GRUNWALD U,GUO W, FISCHER K, et al. Overlapping expression patterns and differential transcript levels of phosphate transporter genes in arbuscular mycorrhizal, Pi-fertilised and phytohormone-treated Medicago truncatula roots[J]. Planta,2009, 229(5):1023-1034.
[6] RAJESHKANNAN V, SUMATHI C S, MANIAN S. Arbuscular mycorrhizal fungi colonization in upland rice as influenced by agrochemical application[J]. Rice Science,2009,16(4):307-313.
[7] 趙 昕,王博文,閻秀峰. 叢枝菌根對喜樹幼苗喜樹堿含量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2006,26(4):1057-1062.
[8] 魏改堂,汪洪鋼.VA真菌對藥用植物曼陀羅(Datura stramonium L.)生長、營養(yǎng)吸收及有效成分的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),1989,22(5):56-61.
[9] 周家海. 叢枝菌根真菌對黃檗主要生物堿的影響[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2007.
[10] 龍翠玲,余世孝,熊志斌,等. 茂蘭喀斯特森林林隙的植物多樣性與更新[J]. 生物多樣性,2005,13(1):43-50.
[11] VAN DER HEIJDEN M G A, VERKADE S, DE BRUIN S J. Mycorrhizal fungi reduce the negative effects of nitrogen enrichment on plant community structure in dune grassland[J]. Global Change Biology,2008,14(11):2626-2635.
[12] WARDLE D A, BARDGETT R D, KLIRONOMOS J N, et al. Ecological linkages between aboveground and belowground biota[J]. Science,2004,304(5677):1629-1633.
[13] 吳麗莎,王 玉,李 敏,等.嶗山茶區(qū)茶樹根圍AM真菌多樣性[J]. 生物多樣性,2009,17(5):499-505.
[14] 劉潤進(jìn),陳應(yīng)龍. 菌根學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2007.
[15] SCHENCK N C, P?魪R?魪Z Y. Manual for Identification of Vesicular-Arbuscular Mycorrhizal Fungi[M]. 2nd ed. Gainesville,USA: INVAM University of Florida,1988. 1-137.
[16] WALTER M H, FESTER T, STRACK D. Arbuscular mycorrhizal fungi induce the nor mevalonate methylery thritol phosphate pathway of isoprenoid biosythesis correlated with accumulation of the yellow pigment and other apocarotenoids[J]. Plant Journal,2000,21(6): 571-578.
[17] FESTER T, SCHMIDT D, LOHSE S, et al. Stimulation of carotenoid metabolism in arbuscular mycorrhizal roots[J]. Planta,2002,216(1):148-154.
[18] 趙金莉,賀學(xué)禮.AM真菌對白芷抗旱性和藥用成分含量的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2011,20(3):184-189.