付曉峰,張桂萍*,張小偉,任嘉紅

(1 山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,山西臨汾 041000;2 長治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系,山西長治 046011;3 龍泉市林業(yè)局,浙江龍泉 323700)

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溶磷細菌和叢枝菌根真菌接種對南方紅豆杉生長及根際微生物和土壤酶活性的影響

付曉峰1,2,張桂萍1,2*,張小偉3,任嘉紅1,2

(1 山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,山西臨汾 041000;2 長治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系,山西長治 046011;3 龍泉市林業(yè)局,浙江龍泉 323700)

摘要:以南方紅豆杉實生苗為材料,采用盆栽實驗探討了高效溶磷細菌草木樨中華根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)CHW10B與叢枝菌根真菌縮球囊霉(Glomus constrictum)單獨和雙接種條件下,其植株生長、根際土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量、土壤酶活和土壤微生物功能多樣性變化,在微生態(tài)水平揭示接種對南方紅豆杉生長的影響及其機制。結(jié)果表明:(1)各接種處理對南方紅豆杉幼苗均有促生長作用,接種處理苗高、地徑和生物量均較對照顯著增加,并以雙接種促進效果最好。(2)各接種處理提高了南方紅豆杉根際土壤可培養(yǎng)細菌、真菌和放線菌含量,增加了土壤微生物碳源利用率,改變了土壤中物種的豐富度和均一度,增加了土壤中的生物多樣性。(3)各接種處理促進了南方紅豆杉根際重要土壤酶(酸性磷酸酶、脫氫酶、轉(zhuǎn)化酶)活力的增加,且雙接種的促進作用最為明顯?？梢?溶磷細菌(草木樨中華根瘤菌CHW10B)和叢枝菌根真菌(縮球囊霉)具有協(xié)同作用,兩者同時接種可顯著提高南方紅豆杉根際土壤微生物數(shù)量及土壤酶活力,提高土壤微生物碳源利用率和土壤肥力,增加土壤中的生物多樣性,從而達到間接促進宿主植物南方紅豆杉生長的目的。

關(guān)鍵詞:溶磷細菌;叢枝菌根真菌;南方紅豆杉;雙接種;根際微生物;土壤酶活性

南方紅豆杉(Taxuschinensisvar.mairei),屬于裸子植物亞門紅豆杉科紅豆杉屬植物,為國家一級重點保護瀕危野生植物[1]。紅豆杉屬植物因其含有抗癌物質(zhì)——紫杉醇及其前體物巴卡亭Ⅲ、10-去乙酰巴卡亭Ⅲ(10-DAB)而備受關(guān)注。雖然不少學(xué)者成功通過產(chǎn)紫杉醇真菌培養(yǎng)、懸浮細胞培養(yǎng)、化學(xué)合成等方法進行紫杉醇的提取,但因成本太高、含量太少而無法進行商業(yè)化生產(chǎn)[2-3]。目前主要是通過大規(guī)模的人工栽培紅豆杉來解決紫杉醇提取的資源嚴(yán)重短缺問題[4]。

土壤中存在大量對難溶性無機磷酸鹽具有溶解能力的溶無機磷細菌(phosphate- solubilizing bacteria,PSB)[5]。不少研究表明PSB能夠增加植物磷素吸收量,提高土壤磷素利用率,促進植物的生長[6]。草木樨中華根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti)CHW10B是本實驗室前期從南方紅豆杉根際土壤中分離篩選出的1株高效PSB,該菌株對南方紅豆杉生長具有促進作用,可在其根際和根內(nèi)部長期定殖[7-8]。叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一類土壤共生真菌,能與絕大多數(shù)的陸地植物結(jié)成共生體——叢枝菌根(arbuscular mycorrhize,AM)[9]。AM的形成能夠促進植物對營養(yǎng)元素的吸收和生長發(fā)育,增加植物的抗逆性[10-11]。多年生南方紅豆杉AMF的多樣性及侵染情況調(diào)查發(fā)現(xiàn),南方紅豆杉可與AMF形成典型的AM[12-13]。

PSB與AMF均為土壤中重要的植物有益微生物類群,近年來日益成為菌根圈相互關(guān)系研究領(lǐng)域的熱點。國內(nèi)外學(xué)者將AMF、PSB等植物有益微生物復(fù)合接種在作物上,并獲得了顯著協(xié)同促生效果,但該類研究大多集中在農(nóng)作物上[14-18],尚未見將AMF、PSB共同接種于南方紅豆杉的相關(guān)報道。植物有益微生物與植物的相互關(guān)系對植物根際微生物、土壤特性的促進改善有重要作用[19-22],而關(guān)于有益微生物對南方紅豆杉根際土壤微生物及酶活性影響的報道也較少。因此,本試驗以南方紅豆杉為研究對象,開展雙接種PSB草木樨中華根瘤菌CHW10B和AMF縮球囊霉(Glomusconstrictum)對南方紅豆杉生長、根際可培養(yǎng)微生物量、土壤酶活和土壤微生物功能多樣性的影響的相關(guān)研究,在微生態(tài)水平揭示接種對南方紅豆杉生長的影響及其機制,為南方紅豆杉人工栽培及其高效復(fù)合型微生物肥料的研制提供理論指導(dǎo)。

1材料和方法

1.1供試材料

南方紅豆杉(Taxuschinensisvar.mairei)為1年生實生苗,栽培于山西省長治市林業(yè)局苗圃。供試菌株為高效溶磷細菌草木樨中華根瘤菌CHW10B和從枝菌根真菌縮球囊霉,兩者均分離自南方紅豆杉根際,由本研究室保存。培養(yǎng)基包括牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(細菌分離培養(yǎng))、高氏1號培養(yǎng)基(放線菌分離培養(yǎng))和察氏培養(yǎng)基(真菌分離培養(yǎng))[23]。

1.2試驗設(shè)計

選擇長勢一致的南方紅豆杉1年生幼苗移栽到花盆中,培養(yǎng)基質(zhì)為沙、蛭石、土壤(體積比為1∶1∶2)混合物。每盆移栽1株幼苗。其中,土壤采自長治林業(yè)局苗圃,pH 6.32,有機質(zhì)含量4.29%。移苗時進行AMF接種,接種時采用縮球囊霉的白三葉草擴繁固體菌劑(菌根侵染率為79%,孢子密度為每50 g±576個),接種量為每株25 g。溶磷細菌CHW10B采用細菌菌懸液(1×1010CFU/mL)灌根接種,細菌接種量每株25 mL。對照(CK)為不接種任何菌劑。試驗共設(shè)有4個處理,即單接叢枝菌根真菌縮球囊霉(AMF) 、單接溶磷細菌草木樨中華根瘤菌CHW10B(PSB)、雙接種AMF和PSB(AMF+PSB)和不接種對照(CK)。每處理45次重復(fù)。接種后的南方紅豆杉幼苗置于自然采光的溫室中培育,并分別于接種后30、90、360 d采集根際土進行微生物數(shù)量、微生物多樣性和土壤酶活性測定,于接種后360 d時取樣測定南方紅豆杉生長指標(biāo)。

1.3測定指標(biāo)及方法

1.3.1土壤根際微生物數(shù)量稱取土樣1 g,置盛有9 mL無菌水的試管中,振蕩30 min,使土粒分散均勻。依次按10倍法稀釋至10-6組成一系列稀釋液。采用稀釋涂布法進行土樣中的細菌、真菌和放線菌的分離,細菌、放線菌和真菌采用稀釋度分別為10-4～10-6、10-3～10-5和10-2～10-4。取各稀釋度懸浮液0.1 mL,分別用無菌棒涂布于相應(yīng)的平皿中,每個稀釋度接3個平板。將涂布好的細菌、放線菌、真菌平板倒置,于28～30 ℃恒溫培養(yǎng)。當(dāng)培養(yǎng)基中出現(xiàn)菌落時,觀察菌落特征并統(tǒng)計相應(yīng)菌落數(shù)。

1.3.2根際微生物多樣性微生物群落功能多樣性應(yīng)用BIOLOG ECO微平板測定。稱取不同處理根際土樣1.0 g,加入盛有9 mL無菌水的10 mL試管中,高速振蕩20 min,靜置澄清后,將上清液梯度稀釋,將10-3梯度液接種到BIOLOG ECO微孔板中,每孔100 μL。于25 ℃下恒溫培養(yǎng)7 d,每隔24 h用自動酶標(biāo)儀在590 nm下讀數(shù)。微生物整體活性指標(biāo)采用微平板每孔顏色平均變化率(average well color development,AWCD)來表示。用Simpson指數(shù)(D)、Shannon指數(shù)(H)、McIntosh指數(shù)(U)計算土壤微生物碳源利用情況[24]。計算公式如下:

AWCD=∑(Ci-Ri)/n

H=-∑pi(lnpi)

式中,Ci為各反應(yīng)孔的吸光值,Ri為對照孔的吸光值,n為培養(yǎng)基孔數(shù),Biolog Eco板n值為31;Pi為第i孔的相對吸光值與所有整個微平板的相對吸光值總和的比值(Ci-Ri)/∑(Ci-Ri);ni為第i孔的相對吸光值(Ci-Ri)。

1.3.3根際土壤酶活各處理根際土酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定,用反應(yīng)后每分鐘每克干土釋放的酚(μg)表示;土壤脫氫酶活性采用分光度法測定,用反應(yīng)后每小時每克烘干土產(chǎn)生的三苯基甲腙的微克數(shù)(μg)表示;土壤轉(zhuǎn)化酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定,用反應(yīng)后每天每克烘干土產(chǎn)生的葡萄糖的毫克(mg)表示。

1.3.4南方紅豆杉生長指標(biāo)接種360 d后,分別測定各處理南方紅豆杉的株高、地徑及總生物量。

1.4數(shù)據(jù)處理

用SPSS 13.0和Excel進行統(tǒng)計分析和制圖。

2結(jié)果與分析

2.1PSB及AMF接種對南方紅豆杉土壤根際微生物數(shù)量的影響

細菌是土壤微生物中數(shù)量最多的一個微生物類群,參與有機質(zhì)的分解、氨化作用等。從圖1,A可以看出,各處理南方紅豆杉根際土壤中可培養(yǎng)細菌數(shù)量隨著接種時間延長而整體呈逐漸下降趨勢,這可能是隨著接種時間的增加土壤有機質(zhì)含量降低所致;不同處理組細菌數(shù)量存在一定差異,各接種時間內(nèi)基本表現(xiàn)為雙接種處理(PSB+AMF)最多,單獨接種(PSB、AMF)居中,對照(CK)最少,且接種時間越長處理間差異越小。其中,PSB+AMF、PSB、AMF處理細菌數(shù)量在接種30 d時分別是CK的11.87倍、3.51倍和3.41倍,并均達到顯著水平(P<0.05),而在接種360 d時則分別是CK的2.16倍、1.35倍和1.21倍,但僅雙接種處理達到顯著水平?？梢?溶磷細菌和叢枝菌根真菌單獨或者雙接種處理均能有效增加南方紅豆杉根際土壤中可培養(yǎng)細菌數(shù)量,且雙接種處理效果明顯由于單獨接種效果,但這種促進效應(yīng)隨接種時間的延續(xù)而減弱。

同時,真菌參與土壤中有機質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成、土壤中的氨化作用以及團聚體的形成等。由圖1,B可知,不同處理組真菌數(shù)量存在顯著差異(P<0.05),接種處理(PSB+AMF、PSB、AMF)南方紅豆杉根際土壤中可培養(yǎng)真菌數(shù)量隨接種時間呈上升趨勢,對照(CK)隨著接種時間延長表現(xiàn)為下降趨勢。其中,接種30 d后,PSB+AMF、PSB、AMF處理可培養(yǎng)真菌數(shù)量均小于對照CK,分別為CK的64.5%、42.9%、38.0%;接種90 d后,接種處理土壤根際真菌數(shù)量顯著高于對照,并表現(xiàn)為PSB+AMF>PSB>AMF>CK;接種360 d后,接種處理土壤根際真菌數(shù)量遠高于對照,并以PSB+AMF處理土壤根際真菌數(shù)目最多,其后依次為PSB、AMF,三者分別是CK處理的5.2倍、4.0倍、3.1倍。這表明隨著接種時間的增加,接種處理顯著增加了根際土壤真菌數(shù)量,促進南方紅豆杉的生長。

此外,放線菌參與土壤中有機物的分解,并能分泌抗生素,拮抗土壤中的病原菌。由圖1,C可知,各處理南方紅豆杉根際土壤中可培養(yǎng)放線菌數(shù)量隨著接種時間延長而整體呈上升趨勢;不同處理組放線菌數(shù)量存在一定差異,各接種時間內(nèi)基本表現(xiàn)為雙接種處理(PSB+AMF)最多,單獨接種(PSB、AMF)居中,對照(CK)最少,且接種時間越長處理間差異越大。其中,PSB+AMF、PSB、AMF處理放線菌數(shù)量在接種30 d時分別是CK的1.76倍、1.38倍、2.88倍,而在接種360 d時分別是CK的1.98倍、2.08倍和2.38倍。

以上結(jié)果說明,在南方紅豆杉根際接種草木樨中華根瘤菌CHW10B或縮球囊霉能顯著提高根際土壤可培養(yǎng)微生物(細菌、真菌和放線菌)數(shù)量,且雙接種優(yōu)于單接種,從而有助于土壤肥力的顯著增加,促進南方紅豆杉苗木的良好生長。

2.2PSB與AMF接種對南方紅豆杉根際微生物整體功能活性的影響

土壤微生物對BIOLOG ECO微孔中碳源的利用情況用AWCD來表示。AWCD反映了土壤微生物利用碳源的能力和代謝活性的大小,其值越高,土壤中微生物群落代謝活性也就越高,用以評測土壤微生物整體活性的高低[25]。從圖2可以看出,施菌30 d時,各接種處理組AWCD值在培養(yǎng)前72 h變化明顯,而在培養(yǎng)72 h后變化趨于平緩;施菌90 d、360 d時,各接種組AWCD值隨培養(yǎng)時間呈逐漸上升趨勢。以培養(yǎng)處于穩(wěn)定的96 h來看,在施菌30 d、360 d時,各接種處理組AWCD值均不同程度小于CK;在施菌90 d時,PSB+AMF、PSB處理組AWCD值分別比CK提高100%、85%,而AMF處理組與對照相近。由上可知,在南方紅豆杉根際接種草木樨中華根瘤菌CHW10B或縮球囊霉后,接種前期PSB、AMF能夠提高土壤微生物的總體活性,促進土壤微生物對單一碳源的利用程度,增加微生物的多樣性;但到了測試后期(360 d),促進作用逐漸降低和消失。這極有可能是接種后期盆栽苗土壤基質(zhì)營養(yǎng)有限導(dǎo)致的結(jié)果,這也正是溫室盆栽苗實驗的局限。

PSB.單獨溶磷細菌接種;AMF.單獨叢枝菌根真菌接種;

A.接菌后30 d;B.接菌后90 d;C.接菌后360 d

2.3PSB與AMF接種對南方紅豆杉根際微生物多樣性的影響

生物多樣性指數(shù)描述了生物的類型數(shù)和豐富程度,在一定情況下可以反映生物群落物種的豐富程度及分配比例,而Shannon、Simpson、McIntosh指數(shù)分別反映土壤微生物物種的豐富度、優(yōu)勢度以及度量群落物種的均勻度。從表1可以看出,Shannon、McIntosh指數(shù)在不同的接種時間內(nèi)存在顯著差異(P<0.05);Sinpson指數(shù)在接種30 d和90 d時各個處理無明顯變化,在接種360 d時各個處理間存在一定差異。其中,Shannon指數(shù)在接種30 d時以對照組(CK)最高,PSB+AMF最低;而在接種90 d和360 d時均表現(xiàn)為PSB最高。Sinpson指數(shù)在接種30 d時各處理均無明顯變化,而在接種90 d和360 d時均表現(xiàn)為PSB+AMF最高。McIntosh指數(shù)在接種30 d和360 d時均表現(xiàn)為PSB+AMF最低,而在接種90 d時表現(xiàn)為PSB+AMF最高。從上述分析可以看出,整體上各接種處理對微生物物種的Shannon指數(shù)和McIntosh指數(shù)影響較大,在一定程度上提高土壤微生物物種的豐富度和均勻度,增加了土壤中的生物多樣性。

2.4PSB與AMF接種對南方紅豆杉土壤酶活性的影響

磷酸酶是土壤中及植物體內(nèi)重要的水解酶,在利用有機磷及調(diào)節(jié)植物磷營養(yǎng)方面具有重要作用。從圖3,A可以看出,接種處理使土壤酸性磷酸酶活性整體呈上升趨勢,而對照酸性磷酸酶活性基本不變。土壤酸性磷酸酶活性在接種30 d后以PSB+AMF、AMF處理較高,PSB處理最低;而其在接種90 d后以PSB+AMF最高,CK組最低,PSB+AMF、PSB、AMF處理分別是CK的13倍、8倍、5倍;其接種360 d后則表現(xiàn)為:PSB+AMF>PSB>AMF>CK,接種處理分別是CK組的27倍、15倍、18倍。

脫氫酶普遍存在于活體微生物中。在土壤生態(tài)中,可以反映處理體系中微生物的量及其對有機物的降解能力。從圖3,B可知,不同接種處理脫氫酶活性隨接種時間的延續(xù)整體趨勢為先升后降,并以接種90 d時最高。在接種30 d后,各處理脫氫酶活性以PSB+AMF處理顯著較高,CK組次之,AMF 和PSB處理顯著較低;接種90 d后,不同處理脫氫酶活性均大幅顯著增加,表現(xiàn)為PSB+AMF>AMF>PSB>CK,且接種處理均顯著高于對照;接種360 d后,不同處理脫氫酶活性不同程度地下降,表現(xiàn)為PSB+AMF>PSB>AMF>CK,且處理間差異顯著。

轉(zhuǎn)化酶又名蔗糖酶,可促進蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,對增加土壤的可溶性營養(yǎng)具有重要作用,為土壤生物體提供充分能源物質(zhì)。轉(zhuǎn)化酶活性高,說明土壤生物活性高,土壤狀況良好[26]。從圖3,C可以看出,接種處理的轉(zhuǎn)化酶活性隨接種時間的延續(xù)表現(xiàn)為先降后升趨勢,而對照組則表現(xiàn)為下降趨勢。各接種處理土壤脫氫酶活性在接種30 d時均顯著低于對照;各處理脫氫酶活性在接種90 d和360 d后均顯著高于對照,并表現(xiàn)為PSB+AMF>AMF>PSB,它們在接種90 d時分別較對照增加了52.6%、24.3%、23.1%,而在接種360 d后分別較對照增加了75.7%、54.4%、47%。

表1　南方紅豆杉根際土壤微生物功能多樣性指數(shù)

注:同列不同小寫字母代表處理間在0.05水平上差異顯著;表2同。

Note:Data with different letters are significantly different at 0.05 level in the same column;The same as Table 2.

圖3　不同處理南方紅豆杉根際土壤

處理Treatment生物量Biomass/g苗高Seedingheight/cm地徑Diameterofstembase/mmAMF17.659±1.433b41.38±2.35b7.65±0.46bPSB+AMF20.609±1.007a49.09±1.52a8.74±0.64aPSB14.473±1.383c37.35±2.19c6.67±0.42bCK11.536±0.901d31.09±1.43d5.58±0.12c

從整體趨勢來看,南方紅豆杉根際接種草木樨中華根瘤菌CHW10B或縮球囊霉后顯著提高3種土壤酶的活性,尤其對酸性磷酸酶影響最大,且雙接種要明顯優(yōu)于單接種處理。

2.5PSB與AMF接種對南方紅豆杉生長的影響

生物量是一定時間、一定空間一種或數(shù)種生物有機體的總干物質(zhì)的重量或者一個群落內(nèi)所有生物有機體的總重量。苗高和地徑是衡量苗木質(zhì)量最為重要、也是最為直接的形態(tài)指標(biāo)。從表2可知,接種360 d后,各處理組南方紅豆杉生物量、苗高、地徑均顯著高于對照組,且表現(xiàn)為PSB+AMF>AMF>PSB,PSB+AMF接種處理與單接種處理間差異顯著。以上結(jié)果說明根際接種草木樨中華根瘤菌CHW10B或縮球囊霉均顯著促進南方紅豆杉苗木的生長,且雙接種處處理顯著優(yōu)于單接種處理,接種CHW10B和縮球囊霉存在協(xié)同作用。

3結(jié)論與討論

近年來,植物有益微生物的效應(yīng)研究已從微生物對植物生長、營養(yǎng)、光合和根系的影響等方面逐漸向植物根際微環(huán)境等方面擴展,采用的接種劑也由早期的有益微生物單接種轉(zhuǎn)向多種微生物混合接種。一些學(xué)者開展了溶磷細菌與菌根真菌的相互作用及其對宿主植物生長和養(yǎng)分吸收影響的研究,指出溶磷細菌與菌根真菌互作在增加磷素吸收和植物的促生作用上優(yōu)于單一接種時的效果[27-28]。如秦芳玲采用盆栽試驗研究AMF(G.mosseae) 和溶磷細菌(Bacillusmegaterium)雙接種對紅三葉草生長和磷營養(yǎng)的影響,結(jié)果表明雙接種對植物的氮、磷養(yǎng)分吸收具有明顯的協(xié)同作用[15]。土壤微生物和土壤酶是土壤微生態(tài)系統(tǒng)中的活性物質(zhì),參與土壤的生物化學(xué)過程,與土壤的肥力狀況有緊密關(guān)系。本研究首次從微生態(tài)角度,通過對南方紅豆杉苗木接種高效PSB草木樨中華根瘤菌(CHW10B)、AMF縮球囊霉(G.constrictum),并定期采集樣品測定南方紅豆杉根際土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性和土壤微生物功能多樣性,獲得其動態(tài)變化規(guī)律;同時結(jié)合南方紅豆杉生長相關(guān)指標(biāo)測定值,分析接種對苗木的促生長機制。研究結(jié)果表明接種能促進土壤根際酶(酸性磷酸酶、脫氫酶、轉(zhuǎn)化酶)活性、可培養(yǎng)微生物(細菌、真菌、放線菌)數(shù)量、微生物多樣性的增加,而且接種對南方紅豆杉有明顯的促生長作用,并以雙接種效果最好。這暗示CHW10B和縮球囊霉存在協(xié)同作用,該結(jié)果與前人在其他植物上的研究結(jié)論一致[15,29]。

土壤微生物參與土壤的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化,而土壤酶參與土壤的許多重要的生物化學(xué)過程和物質(zhì)循環(huán)[30]。本研究對接種PSB、AMF的南方紅豆杉根際的3種土壤酶活性、根際微生物數(shù)量、微生物多樣性進行測定,結(jié)果這些指標(biāo)大多優(yōu)于未接種處理。有學(xué)者研究表明,蠶豆[30]、大豆[31]等植物根際土壤酸性磷酸酶活性在低磷水平下顯著提高,酶活性的增加促進了土壤中磷的利用率。本研究通過對南方紅豆杉進行草木樨中華根瘤菌CHW10B和縮球囊霉接種,顯著提高了土壤中酸性磷酸酶的活性,有效促進了南方紅豆杉對難溶性磷的利用率;另外,接種處理根際脫氫酶和轉(zhuǎn)化酶活性也優(yōu)于未接種處理。這兩種酶是土壤中的重要酶,活性的增強可促進根際土壤的代謝作用,有利于根際土壤生產(chǎn)力水平的提高。這些土壤酶活性的增加有利于南方紅豆杉苗木的生長,這一點可以從接種360 d后南方紅豆杉的株高、地徑及總生物量顯著提高的實驗結(jié)果得到證實。

本研究中,雙接種PSB和AMF使南方紅豆杉苗木根際土壤中微生物(細菌、真菌、放線菌)數(shù)量和多樣性明顯增加,土壤酶活性顯著升高,這大大有利于土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,從而促進宿主植物對土壤養(yǎng)分的吸收,最終達到了促進南方紅豆杉生長的效果。這極有可能就是PSB和AMF混合接種促進南方紅豆杉生長的生態(tài)機制,其具體影響機制還有待于進一步開展。另外,對溫室栽培條件下南方紅豆杉根際PSB、AMF發(fā)生協(xié)同作用的分子機制、雙接種對南方紅豆杉的次生代謝產(chǎn)物紫杉醇的生物合成是否有影響等方面未知,仍需開展深入研究。有研究表明不少生態(tài)因子如氣候環(huán)境、海拔、土壤類型和土壤理化性質(zhì)對 AMF 的侵染也有著較大影響[32]。而且,盆栽實驗僅適于接種效應(yīng)的短期研究。因此,將南方紅豆杉進行接種處理并人工栽培在不同的自然環(huán)境中的生長狀況也有待于進一步的觀察。

定殖是植物有益菌發(fā)揮作用的重要因素,有益菌發(fā)揮功能的前提條件就是施用后能在環(huán)境中存活并有效定殖[33]?；诖?實驗中供試的高效溶磷細菌草木樨中華根瘤菌CHW10B分離自南方紅豆杉根際,能在其根際和根部有效定殖[7];而AMF(G.constrictum)也分離自南方紅豆杉根際土壤[12],這為將兩者回接于南方紅豆杉苗木發(fā)揮有益作用奠定了基礎(chǔ)。另外,由于可培養(yǎng)微生物的數(shù)量只是土壤微生物數(shù)量中的一部分,因此我們在后續(xù)研究中將考慮引入非培養(yǎng)生物技術(shù)如PLFA(fatty acids in the phospholipid)譜圖分析法、分子生物學(xué)方法(如DGGE)等方法解決土壤中不可培養(yǎng)微生物的問題,提高科研結(jié)果的真實性與可靠性。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

Effects of PSB and AMF on Growth,Microorganisms and Soil Enzyme Activities in the Rhizosphere ofTaxuschinensisvar.maireiSeedlings

FU Xiaofeng1,2,ZHANG Guiping1,2*,ZHANG Xiaowei3,REN Jiahong1,2

(1 College of Biological Sciences,Shanxi Normal University,Linfen,Shanxi 041000,China;2 Department of Biological Sciences and Technology,Changzhi University,Changzhi,Shanxi 046011,China;3 Longquan Forestry Bureau,Longquan,Zhejiang 323700,China)

Abstract:In order to make certain the effects of inoculations in the seedlings of Taxus chinensis var.mairei at the micro-ecological level,we studied the number of culturable microorganisms,the enzyme activity and the soil microbial functional diversity of rhizosphere soil,after inoculated with Sinorhizobium meliloti CHW10B (phosphate solubilizing bacteria,PSB) and/or Glomus constrictum (arbuscular mycorrhizal fungi,AMF).The results showed that:(1)inoculation had significant growth-promoting effects in Taxus chinensis var.mairei.The height,ground diameter and biomass of the inoculated groups had significantly increased when compared with the control group.(2)The number of culturable bacteria,fungi and actinomycetes contents in the rhizosphere soil of Taxus chinensis var.mairei were higher obviously compared with those of the control with the extension of time.Inoculation can improved the soil microbial carbon utilization,changed the species richness of soil and increased the soil biodiversity.(3)Inoculation increased the activities of enzymes in the soil,included acid phosphatase,dehydrogease and invertase.All these benefits are especially for co-inoculation treatment.These results indicated there were synergistic benefits between PSB (Sinorhizobium meliloti CHW10B) and AMF (Glomus constrictum).Moreover,the growth-promoting effect of co-inoculation depend on the increase of the number of culturable microorganisms in rhizosphere soil of Taxus chinensis var.mairei,soil enzyme activity and soil biodiversity which lead to soil enhancement of microbial carbon utilization and soil fertility.

Key words:phosphate-solubilizing bacteria;Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF);Taxus chinensis var.mairei;double-inoculation;rhizosphere microorganisms;soil enzyme activity

中圖分類號:Q945.79

文獻標(biāo)志碼:A

作者簡介:付曉峰(1991-),女,碩士研究生,主要從事生態(tài)學(xué)研究。E-mail:342954759@qq.com*通信作者:張桂萍,博士,教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事生態(tài)學(xué)研究。E-mail:zgp0355@126.com

基金項目:國家自然科學(xué)基金(31100471);山西省高校重點學(xué)科建設(shè)專項資金項目(20111051,20131008,20111050)

收稿日期:2015-10-12;修改稿收到日期:2016-01-11

文章編號:1000-4025(2016)02-0353-08

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.02.0353