全 文 :湖 北 农 业 科 学 2016 年
收稿日期:2015-09-24
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31360173);2014 大学生国家级创新训练项目(003010151035);2014 校级研究生创新科研项目
(Hsyx2014-47)
作者简介:王晓龙(1989-),男,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事植物学恢复生态学研究,(电话)18208945189(电子信箱)340902@qq.com;
通信作者,张世杰(1986-),男,湖北荆州人,助教,硕士,主要从事红树林景观设计,(电子信箱)76365626@qq.com。
第 55卷第 8 期
2016年 4 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 55 No.7
Apr.,2016
2
1
1
Jan
17 期
9
Vol. 5 No.1
Sep
丛枝菌根真菌 (Arbuscular mycorrhizal fungi,
AMF)是一种普遍存在的内生共生菌,能与 80%的
陆生植物形成共生体 [1],AMF 在盐渍条件下与植物
共生最早是在 1928 年由 Mason 提出 [2]。 AMF 还具
有提高植物对氮、磷、钾的吸收,缓解盐胁迫对其生
长的影响[3-6]。随着对红树植物与 AMF共生的探究,
其作用也越来越广泛,研究其对提高红树植物耐盐
能力的作用和机制具有重要的生态学意义 [7]。
红树林是生长在热带亚热带海岸潮间带的木
本植物群落,具有防风消浪、促淤护岸、净化生态环
境和维护生物多样性 [8]等重要作用 。 尖瓣海莲
(Bruguiera sexangula var. rhynchopetala)是红树科
木榄属常绿乔木,高可达 15 m,分布于海南岛东海
岸。 目前,盐胁迫对尖瓣海莲生长的影响有少量研
究, 但关于 AMF 侵染尖瓣海莲后可提高其耐盐能
力的研究还未见报道。 本研究通过盐胁迫下 AMF
对尖瓣海莲幼苗氮磷钾的吸收和积累情况来了解
其缓解盐胁迫的能力,为提高红树植物耐盐性提供
盐胁迫下AMF对尖瓣海莲幼苗氮磷钾含量的影响
王晓龙 1,张晓楠 1,严廷良 2,张 颖 1,叶绵源 1,杜佳男 1,张世杰 1
(1.海南师范大学生命科学学院,海口 571158;2.海南鸿丰源农业开发有限公司,海口 571158)
摘要:以红树植物尖瓣海莲幼苗为研究对象,采用盆栽方法,研究丛枝菌根真菌(AMF)侵染后,不同浓度
盐胁迫对尖瓣海莲幼苗氮、磷、钾含量的影响。 结果表明,盐胁迫抑制尖瓣海莲幼苗对营养元素氮、磷、钾
的吸收和积累,接种 AMF 后能提高幼苗对 3 种营养元素的吸收和积累,说明 AMF 对促进幼苗生长和缓
解盐胁迫毒害有重要意义。
关键词:丛枝菌根真菌(AMF);尖瓣海莲;盐胁迫;氮;磷;钾
中图分类号:S606 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)17-4394-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.17.010
Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) on Concentrations of Nitrogen,
Phosphorus and Potassium of Bruguiera Sexangula var. Rhynchopetala seedings under
Salt Stress
WANG Xiao-long1,ZHANG Xiao-nan1,YAN Ting-liang2,ZHANG Ying1,YE Mian-yuan1,DU Jia-nan1,ZHANG Shi-jie1
(1.College of Life Science,Hainan Normal University,Haikou 571158,Hainan,China;
2.Hainan Hong Fengyuan Agricultural Development Co.,Ltd,Haikou 571158,Hainan,China)
Abstract: Taking Bruguiera sexangula var. rhynchopetala as the research object, the effects of arbuscular mycorrhizal fungi
(AMF) on the concentrations of nitrogen and phosphorus and potassium of mangrove Bruguiera sexangula var. rhynchopetala
under salt stress were estimated by using pot-cultivated experiments. Results showed that, the salt stress had inhibited all the
absorption and accumulation of nutrient elements N,P,K in Bruguiera sexangula var. rhynchopetala seedlings. However the op-
posite results could be found in the seedlings after inoculation of AMF. It showed that the AMF could promote seedlings`
growth and alleviate the destruction of salt stress.
Key words: Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF); Bruguiera sexangula var. rhynchopetala; salt stress; nitrogen; phosphorus;
potassium
第 17 期
理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1)试验所用尖瓣海莲胚轴采自海南东寨港红树
林保护区,挑选生长状况良好的个体,用 1%的次氯
酸钠溶液消毒 5 min, 再用清水和蒸馏水各冲洗 3
次。 供试基质采用高温高压灭菌过的河沙。 试验在
海南师范大学生命科学学院实验室内进行,采用盆
栽法,将胚轴插入完全 Hoagland 营养液生根和长叶
培养,每 7 d 换营养液一次,待胚轴长出 4 片真叶后
将小苗移到高温高压灭过菌的河沙和 Hoagland 营
养液混合基质中进行培养[9]。
2)在东寨港红树林采集植物的细根和土壤,用
样品袋将根际土样和根样一起带回实验室, 并在
24 h内对样品进行前处理。
1.2 丛枝菌根侵染
首先将采集的红树植物的根样用自来水冲洗
干净,保存于 FAA固定液中。选择合适的根部,剪成
约 1 cm 的根段,放入含有 8%的 KOH 的锥形瓶内,
90 ℃水浴 40 min,加 2%的 HCl 酸化 5 min,用0.01%
酸性品红乳酸甘油染色液在 90 ℃水浴中染色约
40 min,之后用水分色;挑取 30 条根段整齐摆放在
载玻片上,滴加乳酸甘油,盖上盖玻片并小心压片。
在显微镜下观察根段 AMF 侵染的情况 [10],侵染率
在 80%以上的根段剪碎保留。
采用根段侵染法将已充分形成菌根的根段剪
成 1 cm小段,每盆培养沙内接种 0.5 g 新鲜根段,将
含有 AMF 的根段埋于培养沙里,AMF 即可侵染尖
瓣海莲幼苗根系。 经过一段时间的培养,取尖瓣海
莲幼苗部分根段在显微镜下观察菌根侵染情况。
1.3 试验方法
AMF 侵染尖瓣海莲幼苗后,将其移栽到经高温
高压灭菌的河沙中进行培养,一周后开始进行不同
浓度的 NaCl 溶液胁迫处理, 所加溶液体积刚好淹
没河沙基质。 试验设 2 因子(AMF 和盐分含量 0%、
1%、2%和 3%)、2水平[AMF侵染组(AM)和无 AMF
侵染组(NAM)]两个处理。 每隔 3d 补充一次 NaCl
溶液,使河沙基质含盐量分别保持在 0(不加 NaCl
的对照)、1%、2%、3%,胁迫时间为 90d。
1.4 尖瓣海莲幼苗全氮、全磷、全钾含量测定
全氮采用 FOSS 8400 全自动凯氏定氮系统 [11]
测定;全磷采用钼锑抗分光光度法测定;全钾采用
火焰光度法[12]测定。
1.5 数据处理
采用 SPSS 10.0 和 Microsoft Excel 2003 进行
数据处理和统计分析,显著水平设定为 5%。
2 结果与分析
2.1 AMF对尖瓣海莲幼苗侵染结果
在显微镜下观察 AMF 在尖瓣海莲幼苗根系上
的侵染情况, 并拍照记录观察到的典型 AMF 结构
(图 1)。
AMF 侵染尖瓣海莲幼苗后盐胁迫前, 囊泡侵
染率为 66.67%,菌丝侵染率为 86.67%,总侵染率为
93.33%。 侵染率=侵染根段数量 /根段总数量×100%
从表 1 可以看出, 每个盐浓度 AMF 都能成功
侵染幼苗,最低侵染率为 83.3%,达到试验要求。 在
盐胁迫下,AMF 对幼苗的侵染率随着盐浓度的增加
而降低,在 3%盐浓度时侵染率为 80%。
2.2 盐胁迫下 AMF对尖瓣海莲幼苗全氮、全磷、全
钾含量的影响
在高盐环境中尖瓣海莲幼苗对氮磷钾的吸收
明显下降,但在 AMF 侵染下尖瓣海莲幼苗氮、磷、
钾元素含量较 NAM组明显增加。
2.2.1 盐胁迫下 AMF 对尖瓣海莲幼苗全氮含量的
影响 从图 2 可以看出,AMF 侵染组(AM 组)随着
盐浓度的增加,尖瓣海莲幼苗对氮元素的吸收呈升
高—下降的趋势,在盐浓度增大时会抑制尖瓣海莲
表 1 盐胁迫前后 AMF 对尖瓣海莲幼苗的侵染率
盐浓度//%
对照
1
2
3
盐胁迫前侵染率//%
96.6
100
83.3
86.6
盐胁迫后侵染率//%
86.6
100
83.3
80.0
图 1 尖瓣海莲幼苗根内观察到的 AMF 结构
菌丝
囊泡
对照 1% 2% 3%
NaCl 浓度
2.500 0
2.000 0
1.500 0
1.000 0
0.500 0
0.000 0
全
氮
含
量
//g
/k
g
图 2 盐胁迫下 AMF 尖瓣海莲幼苗全氮含量变化
(AM)
(NAM)
a
b bc
c
d
b
c
b
王晓龙等:盐胁迫下 AMF 对尖瓣海莲幼苗氮磷钾含量的影响 4395
湖 北 农 业 科 学 2016 年
幼苗对氮元素的吸收。 无 AMF 侵染组(NAM 组)的
结果与 AM组一致,但 AMF侵染后幼苗对氮元素的
吸收比无 AMF 侵染时吸收能力增强, 且在 2%和
3%高浓度下 AM组显著高于 NAM组(P<0.05)。
2.2.2 盐胁迫下 AMF 对尖瓣海莲幼苗全磷含量的
影响 从图 3 可以看出,AMF 侵染组(AM 组)随着
盐浓度的增加,尖瓣海莲幼苗对磷元素的吸收呈升
高—下降趋势, 当盐度为 3%时尖瓣海莲幼苗对磷
元素的吸收最低。 无 AMF 侵染组(NAM 组)的结果
与 AM 组一致, 但 AMF 侵染后幼苗对 P 吸收的强
度比 NAM 组强,即 AMF 侵染可提高幼苗对 P 的吸
收, 在对照、1%、2%盐浓度时 AM组显著高于 NAM
组 (P<0.05)。 同时, 在浓度为 3%时,AM 组高于
NAM组,但无显著差异。
2.2.3 盐胁迫下 AMF 对尖瓣海莲幼苗全钾含量的
影响 从图 4 可以看出,AMF 侵染组(AM 组)随着
盐浓度的增加,尖瓣海莲幼苗对钾元素的吸收与对
照组比较有所加强, 但在 3%盐浓度时又降低。 在
1%、2%和 3%盐浓度下 AM 组显著高于 NAM 组(P<
0.05)。 无 AMF侵染组(NAM组)的结果与 AM组一
致,但 3%浓度时明显低于 AM 组,可见 AMF 侵染
可提高幼苗对钾的吸收。
3 小结与讨论
氮磷钾是植物生长所需的大量元素,而盐分能
降低植物对营养元素的吸收 [13]。 研究表明,盐胁迫
能降低植物体对氮元素的吸收和积累,这是因为在
盐胁迫下大量钠离子进入植物体引起细胞膜去极
化[14]。 在本研究中,随着盐浓度的升高,尖瓣海莲幼
苗含氮量均显著下降,说明盐胁迫可抑制尖瓣海莲
幼苗对氮元素的吸收,从而影响了幼苗的生长。 但
在 AMF 侵染的 AM 组的幼苗全氮含量显著高于无
AMF侵染的 NAM 组,说明 AMF 能提高幼苗对氮元
素的吸收,从而提高植物的抵逆性。
磷在植物体内以多种形式参与植物的新陈代
谢和生长发育[15]。 土壤中全磷含量较高而有效磷含
量较低,致使植物对磷的利用率大大降低,而 AMF
可以从土壤中吸收和转化大量的磷元素,从而提高
植物对磷的利用率,促进植物生长[16]。 本研究中,盐
胁迫下 AMF 侵染尖瓣海莲幼苗后磷的含量显著高
于无 AMF 侵染的 NAM 组,这与前人的研究结果基
本一致。
钾在调节植物叶片、气孔运动和维持渗透压中
起着重要作用。 在盐胁迫下植物最常见的元素缺乏
为钾和铁等的缺乏 [17]。 前人在盐胁迫下 AMF 对植
物大量营养元素影响的研究主要集中在氮磷两种
元素上,对钾元素的研究相对较少。 本研究中,AMF
对尖瓣海莲幼苗钾元素含量的影响,在 3 个盐浓度
下都较 NAM 组显著提高, 说明钾元素也能够抵抗
盐对其的毒害。
可见当红树植物尖瓣海莲根系存在 AMF 时,
能提高尖瓣海莲在盐胁迫下的抗逆性,通过加强对
营养元素氮磷钾的吸收从而增强尖瓣海莲在逆境
下的生长,这对缓解盐胁迫对尖瓣海莲的毒害具有
重要意义。
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对照 1% 2% 3%
NaCl 浓度
2.000 0
1.500 0
1.000 0
0.500 0
0.000 0
全
磷
含
量
//g
/k
g
(AM)
(NAM)a
b
ab
c c
图 3 盐胁迫下 AMF 侵染尖瓣海莲幼苗全磷含量变化
c c
c
对照 1% 2% 3%
NaCl 浓度
1.000 0
0.500 0
0.000 0
全
钾
含
量
//g
/k
g
(AM)
(NAM)a
b bc c
d
bab
图 4 盐胁迫下 AMF 侵染尖瓣海莲幼苗全钾含量变化
bc
(下转第 4401页)
4396
第 17 期
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(上接第 4396页)
2)新鲜牛粪氮素流失形态主要为 NH4+-N、
NO3--N,分别占 44.0%、25.6%,腐熟牛粪氮素流失形
态主要为 NO3--N,占 88.1%。 在一次完整降雨过程,
径流中 TN 浓度的变化呈明显的山峰形, 浓度峰值
早于流量峰值约 35 min 出现。
3)当降雨量达到 25 mm 时,新鲜牛粪和腐熟牛
粪 TN、NH4+-N、NO3--N 流失量分别为 11.79、4.17、
3.02 和 18.58、0.65、12.99 g / t; 当降雨量为 50 mm
时,新鲜牛粪和腐熟牛粪 TN、NH4+-N、NO3--N流失量
分别为 51.75、22.75、11.63 和 96.87、4.78、85.30 g/t;
腐熟牛粪氮素流失量高于新鲜牛粪 1倍左右。 降雨
量由 25 mm 增加为 50 mm,氮素的流失量增加 4 倍
以上。
4)在正常年份,洱海流域露天堆放的牛粪每年
随降雨径流流失的氮素约为 1 451.3 t,占牛粪中总
含氮量的 6.09%, 其氮素流失主要发生在大雨条件
下。 可将牛粪堆放在带有雨棚的收集池里,同时减
少降雨前将畜禽粪便还田,以最大程度减少降雨径
流造成的养分流失及其对水体环境造成的污染。
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