柳敏+黃文麗+王瀟+萬(wàn)瑞涵+王海++嚴(yán)鑄云
[摘要]該文對(duì)丹參主產(chǎn)區(qū)涉及的8個(gè)省20個(gè)采樣點(diǎn)丹參根圍叢枝菌根真菌(AMF)的種屬構(gòu)成、侵染情況、種類組成相似性進(jìn)行研究。結(jié)果表明:丹參根圍AMF種類豐富,共分離出7屬27種AMF,分別為無(wú)梗囊霉屬Acaulospora、球囊霉屬Glomus、管孢囊霉屬Funneliformis、兩性囊霉屬Ambispora、根生囊霉屬Rhizophagus、和平囊霉屬Pacispora、近明囊霉屬Claroideoglomus。無(wú)梗囊霉屬(9種,333%)、球囊霉屬(8種,296%)兩屬是優(yōu)勢(shì)屬;光壁無(wú)梗囊霉A laevis(90%)、木薯根生囊霉R manihotis (80%)、雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉A brieticulata (75%)、疣狀無(wú)梗囊霉A tuberculata(70%)等4種AMF是丹參根圍的優(yōu)勢(shì)種。丹參普遍受AMF侵染,但侵染強(qiáng)度不高,侵染率1092%~2593%。各主產(chǎn)區(qū)之間的AMF物種組成相似性系數(shù)為020~057,相似性普遍較低。丹參根圍AMF種類總體上表現(xiàn)出豐富的多樣性,不同產(chǎn)區(qū)的AMF物種分布存在相似性和地域性。
[關(guān)鍵詞]叢枝菌根真菌; 丹參; 多樣性; 侵染率; 形態(tài)鑒定
叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然界中分布最廣泛的植物營(yíng)養(yǎng)專性共生菌,能與80%以上的陸生高等植物共生形成菌根結(jié)構(gòu)[1]。AMF與植物共生后,能夠促進(jìn)宿主植物吸收及利用礦質(zhì)元素與水分[23],調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)代謝[4],增強(qiáng)抗逆性[57],促進(jìn)植物生長(zhǎng),提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[78]。研究表明,丹參能與AMF形成良好的共生關(guān)系,促進(jìn)宿主根系吸收水分及礦質(zhì)元素,改善體內(nèi)生理代謝,促進(jìn)丹參生長(zhǎng)[8],緩解連作障礙[7]等作用。
丹參屬多道地藥材,AMF群落分布受地理環(huán)境影響明顯[9]。然而,不同地域丹參根圍AMF群落的多樣性研究較少,AMF與各產(chǎn)區(qū)藥材質(zhì)量的關(guān)系有待闡明。因此,本研究采集丹參主產(chǎn)區(qū)涉及的8個(gè)省、20個(gè)采樣點(diǎn)的丹參根圍土,進(jìn)行丹參主產(chǎn)區(qū)AMF物種多樣性調(diào)查,以期弄清丹參根圍AMF組成,為AMF菌劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用提供一定的參考依據(jù),并為AMF資源保護(hù)和利用奠定基礎(chǔ)。
1材料與方法
11樣品的采集及預(yù)處理2007年11月,于山東、河南、四川、陜西、山西、安徽、河北和江蘇8個(gè)省的20個(gè)縣采集丹參根圍土樣及植物樣品。采用多點(diǎn)混合法與平行采樣對(duì)照法,輕輕地去掉丹參周圍的枯枝落葉層,用小鏟輕輕挖掉表面的浮土,運(yùn)用抖根法收集20~25株植株根圍的土樣,最后經(jīng)四分法保留2 kg,土樣裝入牛皮紙袋中于4 ℃冰箱保存,并記錄采樣信息(表1)。每個(gè)樣本平行采集3個(gè)土樣,同時(shí)隨行采集丹參根2 kg。取丹參的須根,將根樣清水洗凈后剪成1~15 cm長(zhǎng)的根段,置于標(biāo)準(zhǔn)固定液(FAA固定液)中保存?zhèn)溆谩?/p>
2土壤理化分析參考文獻(xiàn)[1012]的方法,進(jìn)行測(cè)定。pH用電位測(cè)定法,有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀法,全氮用CuSO4K2SO4混合消煮液,凱氏定氮法。全磷用Na2CO3熔融法。速效鉀用NH4OAc浸提,AA300火焰原子吸收分光光度儀測(cè)定。
13根段侵染率測(cè)定采用堿解離乳酸甘油酸性品紅染色法[1]測(cè)定根段侵染率。
14AMF形態(tài)鑒定采用濕篩傾注蔗糖離心法[1],從丹參根圍土壤中分離AMF孢子。在顯微鏡下觀察AMF孢子形態(tài)特征,利用染色試劑,觀察孢子的特異反應(yīng)。綜合以上觀察結(jié)果,參照各屬特征及檢索表,和近幾年發(fā)表的新種、新記錄種,同時(shí)參照http://invamcafwvuedu和http://schuessler.userweb.mwn.de/amphylo/種的描述、圖片及相應(yīng)分類單元的原始發(fā)表進(jìn)行鑒定。
15數(shù)據(jù)分析分離頻度(isolation frequency,IF):IF=×100%。IF≥50%為優(yōu)勢(shì)屬(種),IF=10%~50%為常見(jiàn)屬(種),IF<10%為偶見(jiàn)屬(種)[1]。 Sorensen 群落相似性系數(shù)(C):C=j/ (a+b),式中j為2個(gè)不同產(chǎn)區(qū)AMF共有物種數(shù),a,b 分別為2個(gè)產(chǎn)區(qū)全部 AMF物種數(shù)。AMF群落物種相似度劃分為極低(<020)、 低(021~040)、中(041~060)、高(061~080)、極高(080~100)[13]。
2結(jié)果與分析
21土壤基本理化性質(zhì)丹參生長(zhǎng)土壤pH在56~87,平均值75,主要呈弱堿性至中性;有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在054%~205%,平均121%,其中河北、山東、河南普遍較低,四川較高,總體屬輕度貧瘠;氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在038~129 g·kg-1,平均083 g·kg-1,四川較高,總體屬輕度貧瘠;磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在073~64 g·kg-1,平均3079 g·kg-1,總體屬肥沃。鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)在017~45 g·kg-1,平均2385 g·kg-1,總體屬嚴(yán)重貧瘠,見(jiàn)表2。
22不同產(chǎn)地丹參AMF侵染情況不同產(chǎn)地丹參普遍受AMF侵染,見(jiàn)表2。但侵染強(qiáng)度不高,在不同的立地條件下,丹參的侵染率不同,其中山西芮城AMF侵染率最高,為2593%,江蘇贛榆最低,為1092%,而山東4個(gè)產(chǎn)地的侵染率都比較接近,基本在20%左右。
23不同產(chǎn)地丹參根圍AMF的種類和分布不同產(chǎn)地丹參根圍土壤中AMF總數(shù)和種屬構(gòu)成存在差異,見(jiàn)表3。從山東、河南、四川、陜西、山西、安徽、河北、江蘇8省20個(gè)采樣點(diǎn)根際土壤樣品中共分離出7屬27種AMF,分別是無(wú)梗囊霉屬Acaulospora、球囊霉屬Glomus、管孢囊霉屬Funneliformis、兩性囊霉屬Ambispora、根生囊霉屬Rhizophagus、和平囊霉屬Pacispora、近明囊霉屬Claroideoglomus。其中,無(wú)梗囊霉屬9種,占333%,其次是球囊霉屬8種,占296%,這2屬是丹參根圍土壤中AMF的優(yōu)勢(shì)屬。光壁無(wú)梗囊霉A laevis(90%)、木薯根生囊霉R manihotis(80%)、雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉A brieticulata(75%)、疣狀無(wú)梗囊霉A tuberculata (70%),是丹參根圍土壤中AMF的優(yōu)勢(shì)種,且分布廣泛。8個(gè)省中山西AMF種類最豐富,分離出6屬14種AMF;其次是四川,有6屬12種;再次是山東省和河南省,5屬11種;其余產(chǎn)區(qū)種類相對(duì)較少,各分離出4屬的AMF。
3結(jié)論與討論
丹參能與AMF形成叢枝菌根,是菌根營(yíng)養(yǎng)型植物。本次調(diào)查中,從丹參根圍土壤中共分離鑒別出7屬27種AMF,總體上表現(xiàn)出豐富的多樣性。不同產(chǎn)區(qū)的AMF物種分布存在相似性和地域性,無(wú)梗囊霉屬和球囊霉屬是丹參根圍土壤中AMF優(yōu)勢(shì)屬,與其他學(xué)者的研究結(jié)果相似[14];疣狀無(wú)梗囊霉A tuberculata、雙網(wǎng)無(wú)梗囊霉A brieticulata是丹參根圍土壤中廣布種,而網(wǎng)狀球囊霉G reticulatum、疣壁管孢囊霉F verruculosum等是狹域種。這些差異是由宿主植物的遺傳差異,還是由于地理環(huán)境或耕作制度不同引起,有待進(jìn)一步研究。
丹參的AMF侵染率不高,這種情況與三七[15]、牡丹[16]、黃檗[17]、三角葉黃連[18]等藥用植物的報(bào)道結(jié)果相似。菌根侵染率是描述植物根系與AMF親和力,以及形成共生體能力的指標(biāo)[19]。而藥用植物中AMF侵染率普遍不高是否與藥用植物中某些活性較強(qiáng)的次生代謝產(chǎn)物有關(guān),有待進(jìn)一步研究。研究表明大多數(shù)藥用植物在接種AMF后有效成分含量普遍顯著提高。接種AMF后,黃芪[20]植株中黃酮含量顯著提高,白術(shù)[21]根部揮發(fā)油含量有效提高;王雪[7]、賀學(xué)禮[22]等發(fā)現(xiàn)丹參接種AMF后,能顯著提高丹酚酸B、丹參酮等化學(xué)成分含量,但生物量的變化不明顯。同時(shí),丹參AMF物種存在的地域性差異,為探索道地藥材形成的微生態(tài)機(jī)制提供了線索,也為AMF菌劑開(kāi)發(fā)應(yīng)用時(shí)選擇通用性菌劑還是專屬性菌劑提供了一定的參考依據(jù)。本課題組正以單孢擴(kuò)繁出的8種丹參根圍AMF真菌為實(shí)驗(yàn)材料,探索丹參AMF出現(xiàn)地域性差異的成因,以及它們對(duì)藥材質(zhì)量和產(chǎn)量的影響。
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蔡靜等:茉莉酸甲酯對(duì)明黨參植株和懸浮細(xì)胞中呋喃香豆素積累的影響
[收稿日期]20160820
[基金項(xiàng)目]國(guó)家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201407002);國(guó)家教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(200803150009);江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目(ysxk2010);江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20031s07)
[通信作者]*陳建偉,教授,研究方向?yàn)橹兴幤焚|(zhì)評(píng)價(jià)與中藥生物技術(shù),Tel:(025)85811280,Email:chenjw695@126com