賀　超，陳偉燕，賀學(xué)禮，姜　橋，趙麗莉

河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，保定　071002

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不同水肥因子與AM真菌對(duì)黃芩生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)成分的交互效應(yīng)

賀超，陳偉燕，賀學(xué)禮*，姜橋，趙麗莉

河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，保定071002

摘要:利用盆栽接種試驗(yàn)，探討不同水肥條件下AM真菌雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉Acaulospora bireticulata對(duì)黃芩生長(zhǎng)、養(yǎng)分含量和次生代謝產(chǎn)物的影響，為黃芩水肥合理施用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，不同水肥條件下，AM真菌能與黃芩根系形成良好共生關(guān)系，接種AM真菌能顯著提高黃芩根系菌根侵染率和生物量，水分和施肥處理對(duì)菌根侵染率和黃芩生長(zhǎng)具有顯著交互作用。不同水肥條件下，接種AM真菌提高了植株保護(hù)酶活性和葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，降低了脯氨酸和丙二醛含量；顯著增加了黃芩苷和N、P、K、Ca、Mg、Fe和Zn含量，降低了Mn和Cu含量。N和P含量隨施肥量增加而提高，其余礦質(zhì)元素在施肥量N 0.383 g、P 0.564 g、K 0.251 g 時(shí)含量最高，說(shuō)明AM真菌能夠促進(jìn)宿主植物根系對(duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收和利用，提高水分和肥料利用率，具有明顯的節(jié)水節(jié)肥作用，其中50%相對(duì)含水量，施肥量N 0.383 g、P 0.564 g、K 0.251 g 時(shí)，接種AM真菌的促生效應(yīng)最佳。

關(guān)鍵詞：AM真菌; 水肥條件; 生長(zhǎng)量；養(yǎng)分；次生代謝產(chǎn)物；黃芩

黃芩(ScutellariabaicalensisGeorgi)為唇形科多年生草本植物，是我國(guó)一味常用中藥材，性寒味苦，以根入藥，多用于治療癌癥、肝炎、肝硬化、黃疸、焦慮和神經(jīng)紊亂等疾病[1- 2]。近年來(lái)，隨著野生黃芩資源逐漸減少，黃芩人工栽培走向規(guī)?；?，然而黃芩人工栽培過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)藥材質(zhì)量下降問(wèn)題，栽培過(guò)程中施肥澆水多憑借經(jīng)驗(yàn)盲目施用，造成水分和肥料浪費(fèi)現(xiàn)象普遍。

AM(arbuscular mycorrhiza)真菌是能與80%以上陸生高等植物形成叢枝菌根共生體的最為古老的一類土壤真菌。AM真菌侵染植物后，通過(guò)形成根內(nèi)和根外菌絲增加植株根系吸收面積，促進(jìn)宿主植物對(duì)土壤水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，調(diào)節(jié)植株體內(nèi)代謝活動(dòng)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)植物抗逆性[3- 4]。研究表明，AM真菌能與許多藥用植物(如丹參、脹果甘草、白術(shù)、青蒿、曼陀羅、荊芥、蒼術(shù)、人參、三七等)形成共生關(guān)系，改善植物有效活性成分生產(chǎn)和積累，提高中藥材質(zhì)量[5]。近年來(lái)，不同水肥條件或干旱脅迫下AM真菌對(duì)丹參、白芷和甘草等藥用植物促生效應(yīng)已有研究，并取得了顯著成效[6- 8]，但對(duì)黃芩的研究相對(duì)較少。

本課題組前期已完成了不同水分或不同施肥條件下AM真菌與黃芩生長(zhǎng)關(guān)系的研究[9- 11]，在此基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)在土培條件下，設(shè)置不同水分和施肥組合，研究AM真菌對(duì)黃芩生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)狀況的影響，以便為充分利用AM真菌資源，合理施肥和灌溉，提高黃芩產(chǎn)量和品質(zhì)提供依據(jù)。

1材料和方法

1.1材料

供試植物為黃芩Scutellariabaicalensis。AM真菌為從黃芩根圍土壤分離的優(yōu)勢(shì)菌種—雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉Acaulosporabireticulata，接種劑是經(jīng)苜蓿擴(kuò)大繁殖后獲得的含有孢子、菌絲和侵染根段的根際土，孢子密度54個(gè)/10 g土。供試土壤取自河北保定農(nóng)田土，土壤有機(jī)質(zhì)10.38 g/kg，堿解N 65.43 mg/kg，速效P 24.83 mg/kg，速效K 97.33 mg/kg，pH(H2O) 8.21。裝盆前過(guò)2 mm 篩，按土∶沙(2∶1)混勻，晾干備用，試驗(yàn)容器為 23 cm×21 cm×22 cm的塑料盆，每盆裝土4 kg。供試肥料為尿素、KH2PO4·2H2O和K2SO4。田間最大持水量23.5%。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考賀學(xué)禮等[10- 12]對(duì)黃芩水分和施肥量研究結(jié)果，本試驗(yàn)設(shè)3個(gè)土壤相對(duì)含水量，即20%、35% 和50%，同一水分下設(shè)低肥(L)、中肥(M)和高肥(H)3個(gè)施肥量，即低肥N 0.192 g、P 0.282 g、K 0.125 g，中肥N 0.383 g、P 0.564 g、K 0.251 g，高肥N 0.765 g、P 1.128 g、K 0.517 g。同一水肥下設(shè)接菌(AM)和不接菌(CK)2個(gè)處理，接菌處理每盆均勻?qū)邮┚鷦?0 g，對(duì)照處理加同等質(zhì)量滅菌菌劑和接種物過(guò)濾液。每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)，共72盆，試驗(yàn)盆隨機(jī)排列。2012年10月10日播種，出苗后每盆定苗4株，植株生長(zhǎng)期間，溫室常規(guī)管理。12月1日開(kāi)始用稱重法進(jìn)行水分處理，2013年8月15日收獲植株，進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3測(cè)定方法

黃芩收獲時(shí)，將地上和地下部分分別收獲，用自來(lái)水沖洗干凈，備用。土壤有機(jī)質(zhì)用燒失法測(cè)定，堿解N用堿解擴(kuò)散法，有效P用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，有效K用1 mol/L醋酸銨浸提-火焰光度法，pH用電位法[12]。葉片可溶性糖用硫酸蒽酮法，可溶性蛋白用考馬斯亮藍(lán) G- 250 染色法，脯氨酸用茚三酮比色法，SOD酶活性用NBT光化學(xué)還原法(以抑制NBT降解10%作為1個(gè)酶活單位)，POD酶活性用愈創(chuàng)木酚法(以每分鐘光密度值上升0.01的酶量作為1個(gè)酶活單位)，CAT活性用紫外分光光度法(以每分鐘內(nèi)引起光密度值減少0.1的酶量單位作為1個(gè)酶活單位)，MDA含量用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定[13]。植株干重用稱重法；礦質(zhì)元素K、Ca、Mg、Mn、Fe、Cu、Zn用火焰原子吸收法[14]；植物組織全N用凱氏定氮法，全P用釩鉬黃比色法[13]。菌根侵染率按照Biermann & Linderman建立的根段侵染率加權(quán)法測(cè)定[15]。

黃芩苷含量用HPLC法[2]測(cè)定，色譜條件：Apollo C18色譜柱(4.6 mm×150 mm×5 μm)，流動(dòng)相為甲醇∶水∶磷酸(47∶53∶0.2)，檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm，進(jìn)樣量20 μL，柱溫30℃。

對(duì)照品溶液制備：取在60℃減壓干燥4 h的黃芩苷對(duì)照品適量，加甲醇制成1 mL含60 μg溶液，即得。

供試品溶液制備：精密稱取黃芩根粉干樣0.3 g，置于100 mL量瓶中，加70%乙醇40 mL，加熱回流3 h，放冷過(guò)濾，濾液置于100 mL量瓶中，加70%乙醇至刻度，并搖勻。精密量取1 mL，置于10 mL量瓶中，加甲醇至刻度，搖勻，即得。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel和SPSS19.0軟件One-Way ANOVA程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，T-test比較同一水肥條件下接菌與不接菌的差異性，Duncan 多重比較法檢驗(yàn)各處理平均值間差異顯著性，一般線性模型(GLM) 過(guò)程比較接菌、水分和施肥3個(gè)因素之間的交互作用。

2結(jié)果與分析

2.1黃芩生長(zhǎng)量和菌根侵染率

由表1可知，同一水肥條件，接種AM真菌顯著提高了黃芩干重、株高和菌根侵染率；施肥量為M和H時(shí)根冠比為不接菌株大于接菌株(除施肥量H和35% 含水量組合)，施肥量為L(zhǎng)時(shí)接菌株顯著大于不接菌株。

表1　不同水肥條件下AM真菌對(duì)黃芩生長(zhǎng)和菌根侵染率的影響

AM：接種雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉，CK：對(duì)照；20、35、50：不同含水量；L、M、H：不同施肥量; WS：水分脅迫water stress；FT：施肥處理fertilizer treatment; 同一列*表示同一水肥下接菌與對(duì)照在5%水平差異顯著，同一列不同字母表示不同處理在5%水平上差異顯著；P表示不同處理間在5%水平上的交互效應(yīng)

同一含水量，隨施肥量增加，黃芩干重、根冠比和株高(20%含水量，施肥量M時(shí)最大，H時(shí)最小)顯著提高，菌根侵染率隨之依次降低。

同一施肥量，隨土壤水分降低，黃芩干重、株高依次減小，侵染率先升后降(35% 含水量最高，20% 含水量最低)。施肥量為H時(shí)，隨土壤水分降低，根冠比依次減小；施肥量為L(zhǎng)時(shí)，根冠比逐漸提高；施肥量為M時(shí)，接菌株根冠比逐漸減小，不接菌株先降后升(35% 含水量最小，50% 含水量最大)。

多因素方差分析發(fā)現(xiàn)，接菌和水分組合僅對(duì)黃芩干重、根冠比和菌根侵染率有顯著交互作用；接菌和施肥組合、施肥和水分組合對(duì)黃芩干重、株高、根冠比和菌根侵染率有顯著交互作用；接菌、水分和施肥組合僅對(duì)黃芩干重有顯著交互作用。

2.2黃芩葉片保護(hù)酶活性

由表2可見(jiàn)，同一水肥條件，接種AM真菌顯著提高了葉片POD、CAT和SOD活性。

同一含水量，隨施肥量增加，POD活性先降后升，接菌株在施肥量L時(shí)最高，不接菌株在施肥量H時(shí)最高；CAT、SOD活性先降后升，施肥量為M時(shí)最低，L時(shí)最大。

同一施肥量，隨含水量降低，POD、CAT和SOD活性依次增強(qiáng)。

多因素方差分析發(fā)現(xiàn)，接菌和水分組合僅對(duì)POD和SOD有顯著交互作用；接菌和施肥組合、施肥和水分組合對(duì)POD、CAT和SOD有顯著交互作用；接菌、水分和施肥組合僅對(duì)CAT和SOD有顯著交互作用。

表2　不同水肥條件下AM真菌對(duì)黃芩葉片保護(hù)酶活性的影響

2.3黃芩葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和丙二醛含量

由表3可見(jiàn)，同一水肥條件，接種AM真菌顯著提高了葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量，顯著降低了脯氨酸和丙二醛含量。

同一含水量，隨施肥量增加，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量先降后升，施肥量H時(shí)含量最高(50%含水量，葉片可溶性糖在施肥量L時(shí)最高)。

同一施肥量，隨含水量降低，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量逐漸增加。

表3　不同水肥條件下AM真菌對(duì)黃芩葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和丙二醛的影響

多因素方差分析發(fā)現(xiàn)，接菌和水分組合僅對(duì)可溶性蛋白和丙二醛有顯著交互效應(yīng)；接菌和施肥組合僅對(duì)脯氨酸和丙二醛有顯著交互作用；施肥和水分組合對(duì)可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛都有顯著交互效應(yīng)；接菌、水分和施肥組合僅對(duì)可溶性糖和丙二醛有顯著交互效應(yīng)。

2.4黃芩苷含量

由表4可知，黃芩苷含量主要集中在根部，莖葉部含量較低。同一水肥處理，接種AM真菌提高了黃芩苷含量。

同一含水量，隨施肥量增加，接菌和不接菌株根部和莖葉部黃芩苷含量逐漸增加。

同一施肥量，隨含水量降低：接菌和不接菌株根部和莖葉部黃芩苷含量逐漸減少。

多因素方差分析發(fā)現(xiàn)，接菌和水分組合、接菌和施肥組合分別對(duì)根部和莖葉部黃芩苷都有顯著交互作用；施肥和水分組合僅對(duì)根部黃芩苷有顯著交互效應(yīng)；接菌、水分和施肥組合對(duì)根部和莖葉部黃芩苷無(wú)明顯交互作用。

2.5礦質(zhì)元素含量

2.5.1大量元素

由表5可知，N、P、K、Ca和Mg含量為莖葉>根，接種AM真菌顯著提高了黃芩根部和莖葉部N、P、K、Ca、Mg含量(除施肥量L，20%和35%含水組合)。

表4不同水肥條件下AM真菌對(duì)黃芩苷含量的影響

Table 4Effect of AM fungi on baicalin ofS.baicalensisunder different soil water and fertilizer conditions

水肥處理Treatment接菌Inoculation黃芩苷Baicalin/(mg/g)莖葉Shoot根RootH20CK3.182±0.048de95.772±0.8448deAM4.939±0.165*CD141.409±1.407*DEH35CK3.627±0.098bc102.672±0.513bAM5.948±0.131*B156.165±2.571*BH50CK4.072±0.222a107.692±0.957aAM6.407±0.129*A166.402±2.528*AM20CK2.925±0.089e92.812±0.886fAM4.695±0.522*DE137.104±3.462*EFM35CK3.342±0.131cd98.450±1.841cAM5.756±0.275*B150.44±1.724*CM50CK3.659±0.094b103.244±1.107bAM6.029±0.212*AB162.314±1.746*AL20CK2.265±1.080f91.944±0.255fAM3.508±1.155*F125.704±1.057*GL35CK2.987±0.113e95.063±0.724eAM4.483±1.151*E133.164±3.143*FL50CK3.463±0.374bcd97.072±0.695cdAM5.174±0.152*C143.367±1.108*DP(AM×WS)0.0010.000P(AM×FT)0.0000.000P(FT×WS)0.2170.001P(AM×WS×FT)0.8130.317

同一含水量，隨施肥量增加，植株N、P含量逐漸提高，Mg、K和根部Ca含量先升后降(不接菌株莖葉部Mg含量逐漸增加)，含量規(guī)律為施肥量M>H>L，莖葉部Ca含量依次增加。

同一施肥量，隨含水量降低，植株N、P和K含量逐漸減少，Ca、Mg含量依次增加(施肥量M時(shí)，接菌株莖葉部Mg含量先降后升，不接菌株莖葉部Mg含量依次降低)。

多因素方差分析發(fā)現(xiàn)，接菌和水分組合僅對(duì)植株P(guān)、Ca和莖葉K有顯著交互作用；接菌和施肥組合僅對(duì)植株P(guān)、Mg和根部N、莖葉部K有顯著交互作用；施肥和水分組合僅對(duì)植株P(guān)、Mg、K、Ca和根部N有顯著交互作用；接菌、水分和施肥組合僅對(duì)植株P(guān)、Mg、K、根部N和Ca有顯著交互作用。

2.5.2微量元素

由表6可知，Mn、Fe、Cu和Zn含量為莖葉>根，接種AM真菌顯著提高了植株Fe、Zn含量，降低了Mn、Cu含量。

同一含水量，隨施肥量增加，Mn含量逐漸上升(不接菌，含水量20%時(shí)根部Mn含量先升后降，施肥量M>H>L)；Fe 、Cu和Zn含量先升后降，施肥量M>H>L。

同一施肥量，隨含水量降低，Mn、Zn含量逐漸升高，F(xiàn)e含量先升后降，含水量的影響依次為35%>20%>50%；Cu含量先升后降，含水量的影響依次為35%>50%>20%。

多因素方差分析發(fā)現(xiàn)，接菌和水分組合僅對(duì)根部Mn、Zn和莖葉部Fe有顯著交互作用；接菌和施肥組合僅對(duì)植株Mn、Zn和莖葉部Fe有顯著交互作用；施肥和水分組合僅對(duì)根部Mn、Zn和莖葉部Fe、Cu有顯著交互作用；接菌、水分和施肥組合對(duì)植株Mn、Fe 、Cu和Zn均無(wú)顯著交互作用。

3討論

AM真菌與宿主植物形成良好的共生關(guān)系，在土壤形成龐大菌絲網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大根系吸收范圍，提高植物對(duì)水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[4]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同水肥條件下，土著AM真菌對(duì)黃芩根系有不同程度侵染，接種AM真菌后顯著提高了菌根侵染率和植株生長(zhǎng)量。氮肥利于黃芩對(duì)葉綠素合成和累積，能促進(jìn)對(duì)養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累，磷肥在光合產(chǎn)物生產(chǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中能夠促進(jìn)有機(jī)物積累，鉀肥對(duì)黃芩生長(zhǎng)量影響較小，但三者對(duì)黃芩生長(zhǎng)呈交互作用，隨施肥量增加，黃芩生長(zhǎng)迅速，但隨后增幅變小，與肥料效應(yīng)報(bào)酬遞減律相符。配施氮磷鉀肥可以促進(jìn)黃芩生長(zhǎng)——增加株高和干重，而施肥缺乏或水分脅迫會(huì)抑制植株生長(zhǎng)，且兩者疊加會(huì)加重這種抑制效應(yīng)，接種AM菌能緩解脅迫，在低水低肥條件下較明顯，高肥時(shí)靠根系直接吸收營(yíng)養(yǎng)，滿足植株生長(zhǎng)需要，此時(shí)菌根效應(yīng)不明顯。

植株遭受水分脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基產(chǎn)生和清除代謝平衡受到破壞，導(dǎo)致自由基含量累積引發(fā)細(xì)胞膜脂過(guò)氧化，進(jìn)而傷害植物。此時(shí)，植株能夠啟動(dòng)保護(hù)酶系統(tǒng)有效防御和清除自由基，保護(hù)細(xì)胞免受膜脂過(guò)氧化傷害[16- 17]。本試驗(yàn)中，接種AM真菌顯著提高了葉片POD、CAT和SOD活性，改善了植株酶促反應(yīng)系統(tǒng)，降低MDA含量，減少了因水分脅迫引起的活性氧積累，從而減輕因水分脅迫造成的膜傷害，提高了黃芩抗旱能力，與Porcel等人[18- 19]研究結(jié)果一致。接菌株耐旱性增強(qiáng)是通過(guò)干旱避免機(jī)制，如AM真菌菌絲加強(qiáng)對(duì)水分?jǐn)z取，菌根化根的形態(tài)及菌根化土壤結(jié)構(gòu)利于植物水分吸收[20]。

表5　不同水肥條件下AM真菌對(duì)黃芩大量元素含量的影響

表6　不同水肥條件下AM真菌對(duì)黃芩微量元素含量的影響

本試驗(yàn)中，接種AM真菌降低了脯氨酸含量，且施肥量過(guò)高較施肥量略低時(shí)脯氨酸含量高，可能是土壤肥量高，土壤滲透壓增大，一定程度上限制了植物對(duì)土壤水分的吸收。水分缺乏時(shí)，可溶性糖和可溶性蛋白累積以降低植株滲透勢(shì)，進(jìn)而從土壤吸收水分。Kubikova等人研究羅勒和臺(tái)灣青棗后發(fā)現(xiàn)，接種AM真菌植株能夠體現(xiàn)出更大程度的滲透調(diào)節(jié)作用，提高植株耐旱能力[21- 22]。

研究表明，AM真菌能夠影響植物次生代謝，通過(guò)改進(jìn)植物重要活性成分生產(chǎn)和積累，從而優(yōu)化藥用植物不同活性成分的組合物，提高藥材質(zhì)量[23]。本試驗(yàn)中，適宜水肥條件下，接種株黃芩苷含量顯著高于對(duì)照株，可能是由于AM真菌作為一種生物誘導(dǎo)子通過(guò)提高糖中間代謝產(chǎn)物來(lái)提高黃芩苷含量。張榕等人[24]研究表明，水分脅迫下，黃芩可溶性糖含量增加與其黃酮類成分含量降低呈正相關(guān)，與本試驗(yàn)結(jié)果兩者含量變化相同。土壤肥力較低時(shí)，黃芩苷隨施肥量增加而上升，超過(guò)一定濃度后黃芩苷含量變化不大，這與曹鮮艷[25]對(duì)氮、磷和鉀肥對(duì)黃芩苷含量累積效應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果一致。

研究表明，叢枝菌根能夠通過(guò)提高親和力、降低吸收臨界濃度、產(chǎn)生菌絲分泌物、增加吸收面積、縮短擴(kuò)散面積和降低離子擴(kuò)散系數(shù)等機(jī)制來(lái)促進(jìn)植株礦質(zhì)元素吸收[26]。氮磷鉀增加會(huì)逐步提高礦質(zhì)元素含量，除N、P元素，其它礦質(zhì)元素含量在高施肥量時(shí)增幅略有下降，可能與植株對(duì)不同礦質(zhì)元素累積量的作用有關(guān)。不同礦質(zhì)元素在黃芩各器官分布具有差異性，莖葉>根，這可能與植株在生長(zhǎng)期間有機(jī)物累積有著密切關(guān)系。AM真菌對(duì)黃芩莖葉和根元素吸收的不同效應(yīng)，可能是由于菌根改善礦質(zhì)元素吸收和促進(jìn)植物細(xì)胞物質(zhì)循環(huán)的結(jié)果[27]。

綜上結(jié)果表明，AM真菌與黃芩根系能形成良好共生關(guān)系，AM真菌、水分、肥料梯度組合對(duì)黃芩生長(zhǎng)和品質(zhì)總體上表現(xiàn)出顯著交互作用。水分脅迫、低肥或高肥都會(huì)影響黃芩植株正常生長(zhǎng)，接種AM真菌能有效提高植株礦質(zhì)元素和水分的吸收和運(yùn)輸，促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，改善黃芩品質(zhì)，并有明顯的節(jié)水節(jié)肥作用，其中50%相對(duì)含水量，施肥量N 0.383 g、P 0.564 g、K 0.251 g 時(shí)，接種AM真菌的促進(jìn)效應(yīng)最佳。

參考文獻(xiàn)(References):

[1]中國(guó)植物志編委會(huì). 中國(guó)植物志. 北京: 科學(xué)出版社, 1977.

[2]國(guó)家藥典委員會(huì). 中華人民共和國(guó)藥典. 北京: 科學(xué)出版社, 2005.

[3]Lee E H, Eo J K, Ka K H, Eom A H. Diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and their roles in ecosystems. Mycobiology, 2013, 41(3): 121- 125.

[4]Smith S E, Read D J. Mycorrhizal Symbiosis. 3rd ed. London: Academic Press, 2008.

[5]Zeng Y, Guo L P, Chen B D, Hao Z P, Wang J Y, Huang L Q, Yang G, Cui X M, Yang L, Wu Z X, Chen M L, Zhang Y. Arbuscular mycorrhizal symbiosis and active ingredients of medicinal plants: Current research status and prospectives. Mycorrhiza, 2013, 23(4): 253-265.

[6]賀學(xué)禮, 馬麗, 孟靜靜, 王平. 不同水肥條件下AM真菌對(duì)丹參幼苗生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)成分的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(18): 5721- 5728.

[7]趙金莉, 賀學(xué)禮. AM真菌對(duì)白芷抗旱性和藥用成分含量的影響. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2011, 20(3): 184- 189.

[8]劉盛林, 賀學(xué)禮. 水分脅迫下AM 真菌對(duì)甘草生長(zhǎng)的影響. 核農(nóng)學(xué)報(bào), 2009, 23(4): 692- 696.

[9]賀學(xué)禮, 馬麗, 王平, 趙麗莉. AM真菌和施P量對(duì)黃芩生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收和微量元素的影響. 中國(guó)中藥雜志, 2011, 36(16): 2170- 2175.

[10]王平, 賀學(xué)禮, 趙麗莉, 馬麗, 郭輝娟. AM真菌和施氮量對(duì)黃芩幼苗生長(zhǎng)和微量元素的影響. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2012, 27(增刊): 259- 263.

[11]陳偉燕, 賀學(xué)禮, 程春泉, 姜橋. 不同水分和雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉對(duì)黃芩生長(zhǎng)和養(yǎng)分含量的影響. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 23(4): 173- 177.

[12]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000.

[13]王學(xué)奎. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù) (第二版). 北京: 高等教育出版社, 2006.

[14]陳宇鴻, 沈仁富, 陳海紅. 黃芩中微量元素的測(cè)定與分析. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2009, 19(12): 3008- 3009.

[15]Biermann B, Linderman R G. Quantifying vesicular-arbuscular mycorrhizae: a proposed method towards standarization. New Phytologist, 1981, 87(1): 63- 67.

[16]張中峰, 張金池, 黃玉清, 楊慧, 羅亞進(jìn), 羅艾瀅. 叢枝菌根真菌對(duì)植物耐旱性的影響研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)雜志, 2013, 32(6): 1607- 1612.

[17]DaCosta M, Huang B R. Changes in antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation for bentgrass species in response to drought stress. Journal of the American Society for Horticultural Science, 2007, 132(3): 319- 326.

[18]Porcel R, Barea J M, Ruiz-Lozano J M. Antioxidant activities in mycorrhizal soybean plants under drought stress and their possible relationship to the process of nodule senescence. New Phytologist, 2003, 157(1): 135- 143.

[19]李州, 彭燕, 蘇星源. 不同葉型白三葉抗氧化保護(hù)及滲透調(diào)節(jié)生理對(duì)干旱脅迫的響應(yīng). 草業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 22(2): 257- 263.

[20]Marulanda A, Azcon R, Ruiz-Lozano J M. Contribution of six arbuscular mycorrhizal fungal isolates to water uptake byLactucasativaplants under drought stress. Physiologia Plantarum, 2003, 119(4): 526- 533.

[21]Kubikova E, Jennifer L M, Bonnie H O. Mycorrhizal impact on osmotic adjustment inOcimumbasilicumduring a lethal drying episode. Journal of Plant Physiology, 2001, 158(9): 1227- 1230.

[22]Mathur N, Vyas A. Influence of arbuscular mycorrhizae on biomass production, nutrient uptake and physiological changes inZiziphusmauritianaLam. under water stress. Journal of Arid Environments, 2000, 45(3): 191- 195.

[24]張榕, 李焱, 周銅水. 曬干過(guò)程中黃芩藥材黃酮類成分的動(dòng)態(tài)變化. 復(fù)旦學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2010, 49(5): 575- 581.

[25]曹鮮艷, 徐福利, 王渭玲, 王靜, 黃淑華, 張曉虎. 黃芩產(chǎn)量和黃芩苷含量對(duì)氮磷鉀肥料的響應(yīng). 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 23(8): 2171- 2177.

[26]Strack D, Fester T, Hause B. Arbuscular mycorrhiza: biological, chemical, and molecular aspects. Journal of Chemical Ecology, 2003, 29(9): 1955- 1979.

[27]Atkinson D, Black K E, Forbes P J, Hooker J E, Baddeley J A, Watson C A. The influence of arbuscular mycorrhizal colonization and environment on root development in soil. European Journal of Soil Science, 2003, 54(4): 751- 757.

Interactive effects of arbuscular mycorrhizal fungi under different soil water and fertilizer conditions on the plant growth and nutrients ofScutellariabaicalensisGeorgi

HE Chao, CHEN Weiyan, HE Xueli*, JIANG Qiao, ZHAO Lili

CollegeofLifeSciences,HebeiUniversity,Baoding071002,China

Abstract：Scutellaria baicalensis Georgi is a medicinal plant and perennial herb that could be used for treatment of hepatitis, cirrhosis of the liver, cancer, jaundice, anxiety, and nerve disorders. In recent years, to meet the high demand for medicine, the area of Scutellaria cultivation has increased in Hebei province, but the quality has reduced because of non-standard planting practices and improper use of fertilizer and water. Therefore, increased research attention has been paid to improving the yield and quality of S. baicalensis in China and abroad.Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are beneficial soil microbes that can form good symbiotic relationships with over 80% of all vascular plants. Some studies have shown that AM symbiosis is significantly influenced by variations in water and fertilizer conditions. This study focused on the effects of an AM fungus species (Acaulospora bireticulata) on the growth, nutrients, and secondary metabolites contents of S. baicalensis under different water and fertilizer conditions using a pot experiment in a greenhouse. The experimental design included 18 treatments representing a combination of 2 mycorrhizal states, 3 water regimes, and 3 fertilizer application levels. The results showed that AM fungal inoculation significantly promoted growth of the host plant and the infection rate, but these inoculation effects were influenced by the soil water and fertilizer levels. Under different water and fertilizer conditions, AM fungal inoculation improved the protective enzyme activity and content of osmotic adjustment substances, and decreased proline and MDA contents. AM fungal inoculation significantly increased the contents of baicalin and N, P, K, Ca, Mg, Fe, and Zn, and decreased the contents of Mn and Cu. The contents of N and P increased with improved fertilizer levels, and other mineral elements were the highest when the fertilizer level was 0.383 g N, 0.564 g P, and 0.251 g P. Therefore, AM fungi could form a good symbiotic relationship with S. baicalensis. Inoculation of AM fungi on S. baicalensis showed that the best effect under conditions of a relative water content of 50% and a fertilizer level of 0.383 g N, 0.564 g P, and 0.251 g K.

Key Words:Arbuscular mycorrhizal fungi; water-fertilizer condition; growth quality; nutrient; secondary metabolites; Scutellaria baicalensis Georgi

基金項(xiàng)目:河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(C2010000273)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31470533)

收稿日期:2014- 10- 23; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 10- 10

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: xuelh1256@aliyun.com

DOI:10.5846/stxb201410232077

賀超，陳偉燕，賀學(xué)禮，姜橋，趙麗莉.不同水肥因子與AM真菌對(duì)黃芩生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)成分的交互效應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(10):2798- 2806.

He C, Chen W Y, He X L, Jiang Q, Zhao L L.Interactive effects of arbuscular mycorrhizal fungi under different soil water and fertilizer conditions on the plant growth and nutrients ofScutellariabaicalensisGeorgi.Acta Ecologica Sinica,2016,36(10):2798- 2806.