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Uptake of ammonium and nitrate by external hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi

丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收能力的比较


采用空气隔板分室法并结合15N标记技术,以玉米为宿主植物并接种Glomus mosseaeGlomus intraradices,比较了这两种真菌根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收传递能力的差异。结果表明,丛枝菌根根外菌丝吸收传递氮的能力因菌种和氮素形态而异。两种真菌根外菌丝吸收传递NH4+-N能力均高于NO3--N;G. intraradices根外菌丝吸收传递氮的能力高于G. mosseae,这可能与两种真菌根外菌丝生长量有关。

A two-compartment incorporating an air-gap device technique was used to compare the uptake of NH4+-N or NO3--N by two Glomus isolates of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). Maize (Zea mays L.) was inoculated with G. mosseae, or G. intraradices or without. NH4+-15N or NO3--15N was supplied to the hyphae compartment 48 h before harvesting. The N uptake capability of AMF varies with fungi species and N forms supplied. The uptake and translocation of NH4+-N by AMF are higher than those of NO3--N. N uptake capability by G. intraradices is higher than that of G. mosseae, and this may be related to the growth of external hyphae of the two fungi isolates in the substrate.


全 文 :收稿日期:!""#$"%$"& 接受日期:!""#$"#$!’
基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(()*)(!"")+,-"(*"");国家自然科学基金(*"!""-%#)资助。
作者简介:李侠(-(#-—),女,山西稷山人,硕士,助教,主要从事环境生态过程与调控研究。./0:"*’!$)%’(&*%,123450:05654#-"’"&7-%*8 9:3;
! 通讯作者 ./0:"-"$%!)**&"%,123450:;<=05=>?7 94<@ /A<@ 9=
丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮
吸收能力的比较
李 侠-,!,张俊伶!!
(-山西大同大学农学院,山西大同 "*)""(;!中国农业大学资源环境学院,北京 -"""(&)
摘要:采用空气隔板分室法并结合-’B标记技术,以玉米为宿主植物并接种 !"#$%& $#&&’(’ 和 !"#$%& )*+,(,(-).’&,比
较了这两种真菌根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收传递能力的差异。结果表明,丛枝菌根根外菌丝吸收传递氮的能
力因菌种和氮素形态而异。两种真菌根外菌丝吸收传递 BCD& 2B能力均高于 BE$* 2B;! / )*+,(,(-).’& 根外菌丝吸收
传递氮的能力高于 ! / $#&&’(’,这可能与两种真菌根外菌丝生长量有关。
关键词:丛枝菌根根外菌丝;铵态氮;硝态氮;玉米;-’B
中图分类号:F-’&8* 文献标识码:G 文章编号:-""#$’"’H(!""()"*$"%#*$")
!"#$%& ’( $))’*+,) $*- *+#.$#& /0 &1#&.*$2 30"3$& ’(
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$#&&’(’,:Q ! / )*+,(,(-).’& :Q O5NS:R/UN5=> @ .S/ B 5 UP/95/U 4=A B W:Q3U UBCD& 2B XY GZ[ 4Q/ S5>S/Q NS4= NS:U/ :W BE$* 2B@ B S/Q NS4= NS4N :W ! /
$#&&’(’,4=A NS5U 34Y X/ Q/04N/A N: NS/ >Q:ONS :W /6N/Q=40 SYPS4/ :W NS/ NO: W<=>5 5U:04N/U 5= NS/ U9&0 :’.-4:4QX菌根是植物与菌根真菌形成的一类互惠互利的
共生体,丛枝菌根(GQX是其中最古老的、分布最广泛的一类菌根。丛枝菌
根真菌(GQX5,简称 GZ[)一方
面从宿主植物体内获取碳水化合物用来构建生命体
及维持自身生长发育;另一方面可以促进宿主植物
吸收营养元素,尤其是土壤中移动性较低的元素如
磷、锌和铜等,其中对土壤中磷的吸收作用最为显
著[-]。此外,接种丛枝菌根真菌还可提高宿主植物
的抗逆性,如抗旱性和抗病性等[!]。
植物对氮素需求量大,土壤供应量相对较小,供
求间存在着尖锐矛盾;而丛枝菌根真菌吸收传递氮
素可能是促进植物吸氮的一个有效途径[*]。C45=/U
和 ,/UN[&]发现,G)H%)-($I(, &+:,(.)@"%( 接种 !"#$%&
$#&&’(’ 后,减少了土壤中 BCD& 、BE$* 以及 BE$! 的淋
洗损失,之后陆续开始了丛枝菌根吸收氮素的研究。
然而相对于菌根的吸磷作用,有关丛枝菌根吸氮的
研究较少,其原因主要是土壤中氮素,尤其是硝态氮
的移动性强[’],而且土壤中氮素形态易发生转化(如
铵态氮硝化)[%]。因而如何有效控制氮素在土壤中
植物营养与肥料学报 !""(,-’(*):%#*$%#(
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
\04=N B的转化和移动是研究 !"#根外菌丝吸收氮的关键
因素。
研究表明,!"#可以促进宿主植物吸收无机氮
(如 $%&’ ($和 $)*+ ($)[,*-.],提高宿主植物体内的含
氮量和硝酸还原酶[--]活性,还可以提高宿主植物耐
受干旱胁迫的能力[-/],并且加速土壤中矿质态氮的
消耗。然而,这些研究大多采用的是传统的隔网分
室法。该方法仅仅将菌丝和根系从空间上实行分
离,无法阻止氮素在菌丝室和根室间的扩散,因而无
法判断宿主植物体内增加的氮素是菌丝本身吸收 $
素引起的还是由于 !"#的侵染引起植株本身吸收
能力的改变而造成的。在隔网分室的基础上产生了
一些新的方法,如空气隔板、石蜡或谷物油隔层[-+]、
土壤桥[-’]及聚四氟乙烯斥水膜[-0]等,这些方法在
一定程度上抑制了氮素在根室和菌丝室间的扩散和
质流。应用这些方法发现,丛枝菌根根外菌丝可以
吸收氮素,并向植株转移和传递,然而比较不同丛枝
菌根根外菌丝吸收不同形态氮素能力研究较少,且
探讨其与 !"#根外菌丝之间关系的研究更少。本
研究采用空气隔板分室法并结合-0$标记技术,比较
两种 !"#根外菌丝对两种无机态氮素的吸收能力。
采用空气隔板分室可以有效地抑制氮素在根室和菌
丝室的转移,珍珠岩添加外源营养液的方法可以在
短期内抑制铵态氮的硝化作用,因而可以防止氮素
形态之间的相互转化[-1]。
! 材料与方法
!"! 试验材料
供试 !"# 菌种为 !"#$%& $#&&’(’($2345 6 7
89:;6)89:;9<=>> 7 ?:=@@9(AB8-1,)和 !"#$%& )*+
,-(-(.)/’& C3D9>3E 7 C<2FD(AB8-’-)。! 0 $#&&’(’ 原
种分离于新疆干旱地区,是我国土壤中出现频率最
高、分布最广泛的一种丛枝菌根真菌;! 0 )*+
,-(-(.)/’&原种分离于法国温带农田土壤,由法国国
家农业研究所提供,是菌根研究中常采用的一种菌
种,侵染植株根系后,根内孢子较多。两个菌种均在
试验室进行扩繁,宿主植物为玉米(1’( $(2& G6)和
红三叶草( 3-)4#")%$ 5-(,’*&’ G6),所得菌剂为含有
!"#孢子、菌丝和根段的土壤。标记的-0$ 化学试
剂购自上海化工研究所,试剂纯度为 HIJ0K。
供试植物为玉米(1’( $(2& G6,农大 -.I),选取
饱满的种子,用 -.K %/)/ 表面消毒 -. <2>,去离子
水漂洗净,室温催芽备用。
培养基质为珍珠岩。将珍珠岩过 - <<筛,用
自来水反复冲洗多次,再用去离子水漂洗净,晾晒,
-/-L高温灭菌 / D,晾干备用。
供试营养液基于修正的 G!$C营养液[-1],其组
成为大量营养元素(<<45 M G):$ ’(根据试验处理变
换形态)、$=%/N)’ .J.H’、$=/%N)’ .J..1、O/C)’ /、
"PC)’ -J0、Q=Q5/ ’;微量营养元素(!<45 M G):%+A)+
-+I、">C)’ /.JI、R>C)’ /J’、QSC)’ +J’、$="4)’ .J/1、
#9BT?! .J1。用 "BC(O)%(.J-0 <<45 M G)使营养液
@%保持在 1J.左右。
!"# 试验设计
采用改进的空气隔板分室装置(图 -)[-1],所用
材料为 / <<厚的有机玻璃板。该装置设两个培养
室,分别为根室(:44F 34<@=:F<9>F,UQ)和菌丝室(DV(
@D=9 34<@=:F<9>F,%Q)。根室大小为 /J0 3< W -. 3<
W -/ 3<,相应的菌丝室为 0 3< W -. 3< W -/ 3<。根
室和菌丝室之间设一 / <<厚的有机玻璃隔板,其
上钻有直径为 0 <<的圆孔(孔间距 -. <<),隔板两
侧覆有孔径为 +.!<的尼龙网,形成一个空气隔层。
空气隔层的作用是减少养分在根室和菌丝室之间流
动,尼龙网的作用则是阻止植株根系通过,而允许丛
枝菌根根外菌丝自由穿过。
图 ! 隔板分室装置
$%&’! ()* +,-./01-*21 3*4%+*
试验在中国农业大学植物营养培养室进行,生
物镝灯补充光照,光照强度为 /0.!<45 M(<
/·X)。室
内温度保持在 /.!/0L之间,室内相对湿度约为
1.K。
整个试验过程持续 1. ;,分为前期和后期两个
阶段(表 -)。前期指从种子出芽到植株收获前 ’I
D,持续 0I ;;后期则从植株收获前 ’I D 到植株收
获,持续 / ;。两个阶段的划分主要从两方面考虑,
’I1 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 -0卷
一是菌根真菌能大量侵染植物根系;二是要保证标
记时间足够长从而能在植物体内检测到!"#,同时还
要尽量避免!"#在菌丝室和根室的扩散。试验的两
个阶段均向根室供应半强度的 $%#&营养液(其中 ’
为! ( !)强度),其中氮形态为 #*+#,-.#(/ 0012 ( $)。
前期阶段向菌丝室分别供应含 #*+ 3 .#(#*+42,+
0012 ( $)或 #,5- .#[46(#,-)/,+ 0012 ( $]的全强度
$%#& 营养液;后期阶段在菌丝室分别进行
#*+ 3 .!"#[(#*+)/&,+,丰度为 7789:]或 #,5- .!" #
(;#,-,丰度为 778/+:)标记,标记的!"#形态与前
期阶段向菌丝室供应的营养液中氮形态相一致,标
记溶液浓度为 " 0012 ( $,体积为 /) 0$。在此基础
上设接种菌根真菌 ! " #$%%&’&、! " ()*+’+’,(-&% 及不
接种处理( 5 <),每处理重复 +次,共 /+盆(/ = - =
+)。
每个根室装 !" >灭菌珍珠岩和 -) >灭菌(不接
种处理)或未灭菌(接种处理)的菌剂;每个菌丝室
装 -) >灭菌珍珠岩。试验过程中利用称重法监控
并及时补充相应的营养液,使基质水分维持在 !/:
!/):(? ( ?)之间。
表 ! 试验处理
"#$%& ! ’()&*+,&-.#% .*&#.,&-./
前期阶段营养液氮形态
# @ABB2C D1E0@,F6E2C BG6@H 后期阶段,菌丝室标记
!"#形态
!"# 26IH2JK> D1E0@ JK GCBG6H L10B6EM0HKM,$6MH BG6@H
根室(半强度)
N11M L10B6EM0HKM
菌丝室(全强度)
*CBG6H L10B6EM0HKM
氮形态
# D1E0@
氮浓度
# L1KLO
(0012 ( $)
氮形态
# D1E0@
氮浓度
# L1KLO
(0012 ( $)
氮形态
# D1E0@
氮浓度
# L1KLO
(0012 ( $)
!"#丰度
!"# 6IAKPO
(:)
标记液体积
?12A0H 1D !"# @12AMJ1K
(0$)
#*+#,-.# / #*3+ .# + #*3+ .!"# " 7789 /)
#*+#,-.# / #,5- .# + #,5- .!"# " 778/+ /)
!01 测定项目与方法
玉米生长两个月后,分别收获地上部和根系。
用去离子水洗净根系后,剪成 ! L0左右的根段,随
机取 )8"!! >,用曲利苯蓝染色—方格交叉法测定
根系侵染率。菌丝密度测定参照 Q6R1I@HK 等[!9]的
真空泵微孔滤膜抽滤方法。具体操作是先将菌丝室
珍珠岩风干,称取约 )8- >,放入搅拌机并加 /") 0$
水搅拌 -) @,将搅好的悬浊液转移至 -)) 0$的三角
瓶中,剧烈摇晃,接着静置 ! 0JK,然后用移液枪在液
面以下同一深度处吸取 !) 0$悬浊液,进行抽滤,将
滤膜取下置于滴有甘油溶液(-):)的载玻片上,待
滤膜较干燥时,滴加 !!/滴 )8)":的曲利苯蓝,最
后将所得的滤膜置于 /)) 倍显微镜随机选取 /" 个
点进行观察,并记下菌丝与网格的交叉点数。
植株地上部和剩余根系样品 !)"S杀青 -) 0JK,
9)S烘干、磨碎,干灰化—钒钼黄比色法测定植株全
磷含量;用质谱仪测定植株!"#丰度和全氮,并计算
植株!"#百分超差值、%丝吸收传递!"#速率。
有关指标的计算公式:
菌丝密度(0 ( L0-)U !! ( !+ = 总交叉点数 = 网
格单元格长度(0)= 滤膜上样块面积(L0/)([网格
面积(L0/)=所称珍珠岩体积(L0-)];
植株!"#百分超差值(:)U[接种植株!"#丰度
(:)5 植株!"# 自然丰度(:)]5[不接种植株!"#
丰度(:)5植株!"#自然丰度(:)];
%)U 植株
!"# 百分超差
值(:)=植株吸氮量(0>)= !)- (肥料!"#原子百分
超(:);
菌丝室菌丝长度(0)U菌丝密度(0 ( L0-)= 菌
丝室珍珠岩体积(L0-);
单位菌丝吸收!"#速率[K012 ((0·G)]U %收传递!"#量(!>)= !)
- ([菌丝室菌丝长度(0)= !"#
原子质量(> ( 012)= +V(G)]。
试验数据应用 &%&统计软件进行方差分析,应
用 WAKL6K多重比较检验样本平均数的显著性差异
(&%& XK@MJMAMH XKLO,46EC,#4,Y&%)。
2 结果与分析
20! 植株侵染和生长状况
表 /看出,两种 %菌根共生体。接种 ! " ()*+’+’,(-&% 植株根系侵染率
"VZ-期 李侠,等:丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收能力的比较
显著高于接种 ! " #$%%&’& 植株,分别为 !"#$%和
"!#"%;接种 &’(对植株根系干重没有显著影响,
却显著降低了地上部干重;两种 &’(处理间植株
干物重的差异未达显著水平。菌丝室供氮形态对植
株根系侵染率和植株地上部及根系干重均无显著影
响。
!"! 植株氮、磷营养状况
表 $还看出,接种和菌丝室供氮形态均显著影
响植株地上部含氮量。接种植株地上部含氮量显著
低于对照,且接种 ! " #$%%&’& 植株地上部含氮量显
著低于接种 ! " ()*+’+’,(-&% 处理。菌丝室供 )*+, -)
植株地上部含氮量显著高于供 )./0 -)处理。接种
和菌丝室供氮形态均未显著影响植株根系含氮量。
接种显著影响植株地上部和根系含磷量,接种
植株地上部含磷量显著高于对照,但两种 &’(处理
间植株地上部含磷量差异未达显著水平。接种 ! "
()*+’+’,(-&% 植株根系含磷量显著高于对照和接种! "
#$%%&’& 植株。
表 ! 接种和菌丝室供氮形态对玉米植株根系侵染率、植株生长和植株含氮、含磷量影响
#$%&’ ! ())’*+, -) ./-*0&$+.-/ $/1 2 )-34, ./ 5675$’ *-47$3+4’/+ -/ 3--+ ./)’*+.-/ 3$+’,%.-4$,,,
2 $/1 8 *-/*’/+3$+.-/, ./ ,5--+ $/1 3--+ -) 4$.9’
项目
12345
菌根侵染率
6772 89:3;2879 <=23
(%)
干物量 >874=55
(? @ A72,BC)
含氮量 ) ;79;D
(%)
含磷量 E ;79;D
(? @ F?)
地上部
GH7725
根系
67725
地上部
GH7725
根系
67725
地上部
GH7725
根系
67725
接种处理 197;IJ=2879K)
不接种 )79-4L;7<! " #$%%&’& "!#" Q 0#,N Q K#,$ = $#NR ; K#$! = N#!K = N#"$ Q
! " ()*+’+’,(-&% !"#$ = 0#"" Q K#O! = $#O! Q K#0, = N#!, = N#PN =
菌丝室供氮形态 ) :7<45 89 *S$)
)*+, -) PO#N = 0#O! = K#,K = $#!! = K#0P = N#!K = N#"P =
)./0 -) !N#N = 0#!, = K#O0 = $#OP Q K#$! = N#!N = N#"$ =
&).T& (值
接种处理 197;IJ=2879 !!! !! )G !!! )G ! !
菌丝室氮形态 ) :7<45 89 *S )G )G )G !! )G )G )G
接种处理 U菌丝室供氮形态
197;IJ=2879 U ) :7<45 89 *S )G )G )G ! )G )G )G
注:K)为同一接种处理下所有供氮形态处理观测值的平均值,$)为同一氮形态处理下所有接种处理观测值的平均值;! 表示在 . V N#NO
水平显著性差异,!! 表示在 . V N#NK水平显著性差异,!!! 表示在 . V N#NNK水平显著性差异,)G表示差异不显著,)B未测出;同一列
数值后不同字母表示在 . V N#NO水平差异显著;下同。
)7235:K)’3=95 7: 7Q534392;! B397235 58?98:8;=92 X8::3<39;3 =2 . V N#NO,!! B397235 58?98:8;=92 X8::3<39;3 =2 . V N#NK,!!! B397235 58?98:8;=92 X8::3<39;3 =2 . V N#NNK,
)G:B397235 972 58?98:8;=92 X8::3<39;3,)B:)7 X323<489=2879;T=JI35 :7JJ7Y3X QL X8::3<392 J3223<5 Y82H89 = ;7J749 =479? 2<3=243925 =<3 58?98:8;=92JL X8::3<392 =2
. V N#NO;*S—*LAH=3 ;74A=<24392 D ZH3 5=43 Q3J7YD
!": 植株;<2百分超差值
接种不同 &’(对植株地上部KO)百分超差值影
响未达显著水平,但显著影响了植株根系KO)百分超
差值,表现为接种 ! " ()*+’+’,(-&% 植株根系KO)百分
超差值显著高于 ! " #$%%&’& 处理。菌丝室氮标记
形态显著影响了植株地上部和根系KO)百分超差值,
表现为 )*+, -KO)处理植株地上部和根系KO)百分超
差值均显著高于 )./0 -KO)处理(表 0)。
!"= >?@吸收传递;<2量、菌丝室菌丝密度及单位
菌丝吸收传递;<2速率
表 0还看出,接种不同菌种和菌丝室氮标记形
态均显著影响 &’(吸收传递KO)量,表现为 ! " ()/
*+’+’,(-&% 吸收传递KO)量高于 ! " #$%%&’&,&’(吸收
传递 )*+, -KO)量高于 )./0 -KO)。不同 &’( 在菌丝
室的菌丝密度差异显著,表现为 ! " ()*+’+’,(-&% 菌丝
密度高于 ! " #$%%&’&,最高可达 R 4 @ ;40,表明真菌
在珍珠岩基质中生长良好;菌丝室供氮形态对菌丝
密度影响未达显著水平。不同 &’(根外菌丝在吸
收传递KO)速率间差异未达显著水平;而菌丝室氮
标记形态对菌丝吸收传递KO)速率的影响达显著水
"!" 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 KO卷
表 ! 接种和菌丝室供氮形态对植株"#$百分超差值、%&’吸收传递"#$量、菌丝室菌丝密度和单位菌丝吸收"#$速率影响
()*+, ! -..,/01 2. 342/5+)0324 )46 $ .2781 34 9:;9), /28;)708,40 24 "#$ )028 ,"#$ 5;0)=, *: %&’,9:;9)+ 6,4130: 34 9:;9), /28;)708,40 )46 "#$ 5;0)=, 7)0, ;,7 5430 9:;9), +,4>09
项目
!"#$%
&’(百分超差值())
&’( *"+$ #,-##.#. /#0-#1"
.233#0#1-#
456吸收传递
&’(量
&’( 7/"*8# 9:
456(!;)
菌丝室菌丝密度
<:/=*> .#1%2": 21
=:/=*# -+$/?
($@ -$A)
单位菌丝吸收&’(速率
&’( 7/"*8# 0*"# /#0 712"
=:/=*# >#1;"=
[1$+> @($·=)]
地上部 B=++"% 根系 C++"%
接种处理 !1+-7>*"2+1
! " #$%%&’& DEDDFG * DED&D’ 9 FEH’ 9 AEAI 9 DEDDFG *
! " ()*+’+’,(-% DEDDFI * DEDHDF * &&EIH * FE’G * DEDDFD *
菌丝室供氮形态 ( 3+0$% 21 ((NOA L( DEDDGA 9 DEDDG’ 9 GE’& 9 GEA’ * DEDDI’ 9
4(NP4 6值
接种处理 !1+-7>*"2+1 (B ! ! ! (B
菌丝室供氮形态 ( 3+0$% 21 接种处理 Q菌丝室供氮形态
!1+-7>*"2+1 Q ( 3+0$% 21 平,表现为 (率高于 (NOA L&’(处理。
! 讨论
本试验中不接种植株地上部和根系&’(丰度平
均值分别为 DEAFD)和 DEAFG),接近或略高出植
株&’(自然丰度值(DEAGF)),表明该装置在短时间
内(IM =)在一定程度上有效地抑制了&’(从菌丝室
扩散到根室。试验标记 IM =后 456根外菌丝吸收
传递&’(量并不多,可能是标记时间短和空气隔板的
存在限制了 456根外菌丝的生长。标记时间的长
短与植物生长相关。应用相似的试验装置,<*R821%
和 S#+0;#[&G]用小麦作宿主植物研究发现,IM =根外
菌丝对&’(的吸收传递能力较高。由于玉米个体要
高于小麦,因此在今后的试验中应适当延长标记时
间,但需有效抑制&’(扩散。
本试验中 ! " ()*+’+’,(-&% 吸收传递&’(量显著高
于 ! " #$%%&’&,此结果与采用其他方法的研究相
同[&M]。! " ()*+’+’,(-&% 根外菌丝密度显著高于 ! "
#$%%&’&,而两种 456单位菌丝吸收传递&’(速率却
未达显著水平,表明根外菌丝生长量可能影响不同
456根外菌丝吸收传递氮素能力。此外,! " ().
*+’+’,(-&%吸收传递&’(能力高于 ! " #$%%&’&,但接种
! " ()*+’+’,(-&% 植株仅根系&’(百分超差值显著高于
接种 ! " #$%%&’& 植株,地上部差异未达显著水平,
可能是接种 ! " ()*+’+’,(-&% 植株侵染率高,根内真菌
组织多[&T],因而滞留了较多的&’(。有研究表明,真
菌细胞壁的主要成分是角质,角质中含有约 G)的
氮[HD]。植株根系&’(百分超差值远高于植株地上部
可能也是类似的原因。即在 IM =这短短时间内,真
菌吸收的&’(仍有大部分储存在根内真菌组织中,尚
未向植株转移,从而使&’( 向植株地上部的转移滞
后。然而在 456整个生长阶段,根外菌丝吸收传递
的氮素对植株体内含氮量也产生了影响,使接种 ! "
()*+’+’,(-&% 植株地上部含氮量高于接种 ! " #$%%&’&
植株。
456根外菌丝吸收传递 ((NOA L&’(,即 456根外菌丝吸收传递 (高于 (NOA L(,这与一些离体和分室试验得出的结果
一致[&M,H&OHH]。本试验仅向根外菌丝供应不同形态
氮素,基本排除了植株生长差异对根外菌丝生长产
生的影响。两种氮素形态下 456根外菌丝密度的
差异未达显著水平,表明 456根外菌丝吸收传递不
同形态氮素能力的差异与根外菌丝的生长量无关,
而是由菌丝自身的生理过程所造成的,即根外菌丝
对 (为单位菌丝吸收传递 (有研究表明,456根外菌丝可能以 行逆电化学梯度的共转运[&T],而且吸收的 (NOA 需
要先通过硝酸还原酶还原成 (途径进行同化。456根外菌丝吸收 (学势梯度的,吸收的 (相比 (FMGA期 李侠,等:丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收能力的比较
更多能量和还原剂[!"]。但也有一些研究却得到相
反的结果[#"],这些研究发现,相比 $%&’ ,植株根系同
化 $()* 需要更多的碳水化合物,而 +,-也需要从
根系中获得碳水化合物进行生长发育。即 $()* 与
+,-竞争根系中的碳水化合物,因而植株供 $()* .$
时会抑制 +,-生长,导致 +,根外菌丝密度减少。
本试验中接种两种 +,-均降低了植株地上部
含氮量和干重,与一些研究结果类似[!/&!0]。由于植
株和真菌生长均需要 $、1等营养物质,因此菌根真
菌可能在吸收磷的同时增加了对 $的消耗。同时,
空气隔板的存在及外源添加营养液可能限制了
+,-根外菌丝的生长,从而低估了菌根根外菌丝对
氮素的吸收作用。此外,由于 +,共生体建成与真
菌生长消耗了大量的碳水化合物,这部分碳水化合
物可占到宿主植物总光合产物的 *2!/2[!"];且
根内真菌组织合成自身的细胞壁的氮素可能来自宿
主植物,而在半液培条件下培养基质中养分有效性
较高,因此可能一定程度上减弱了菌根真菌外延菌
丝对养分的吸收作用而增加了菌丝生长对光合产物
的消耗。然而在自然生态系统中菌丝的生长不受空
气隔板的限制,菌根真菌吸收传递的氮素对植株氮
营养可产生积极作用,程度从可以忽略[/]到相当
高[3],最高可达 ’42[#4]。研究表明,在农田生态系
统中,采用谷类作物和豆科作物间作,豆科植株的氮
素可以通过菌丝桥向谷类作物传递[’4];还有研究
表明在自然生态系统中特别是未扰动的土壤中(菌
丝密度大),通过 +,-调节氮素分配可增加植物生
物多样性[’4];通过 +,-促进宿主植物吸氮作用还
可以恢复和改良退化生态系统等[’#],说明丛枝菌根
真菌对氮素的吸收和利用具有重要的生理和生态意
义。
参 考 文 献:
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[#3] 李侠,张俊伶 ?丛枝菌根根外菌丝对不同形态氮素的吸收能力
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33" 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #L卷
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