叢枝菌根真菌對復合鹽脅迫下草莓根系礦質元素吸收的影響*

樊 麗，李石恒，唐 悅，薛紅飛，鬧干朝魯，王 振

（內蒙古農業大學園藝與植物保護學院，呼和浩特 010018）

隨著生活水平的提高，人們對健康更加重視。草莓（Fragaria×ananassa Duch.）作為一種外觀鮮美、口感香甜，富含營養的水果，逐漸成為人們日常餐桌水果的重要品類之一[1]。礦質營養是植物生長的必要成分，參與植物生長發育中幾乎所有的生物物理和生物化學過程，如植物缺少鉀，植株易倒伏，葉色枯黃，鉀能促進淀粉的生成，促使果個增大[2]；磷在糖代謝、蛋白質代謝和脂肪代謝中起著極其重要的作用[3]；氮有“生命元素”的美稱，植物缺氮，葉片發黃，植株矮??；鈉是一種強力細胞復活劑，在植物體內維持細胞內的滲透壓，保持細胞的完整，Na+過多也會對植物造成鹽害[4]；缺鈣會使植物出現壞死癥狀，鈣與酸結合可使細胞壁加厚，提高植物抵御病害的能力[5]。

鹽漬土易板結，礦質元素活動性差，嚴重影響植物對礦質元素的吸收。草莓根系淺，對鹽脅迫敏感，自身抵御鹽脅迫的能力差[6]。我國大面積的鹽堿土和設施農業的次生鹽堿化限制了草莓生產的發展。菌根真菌是自然界中普遍存在的一種共生真菌，植物可以在菌根共生體中獲得所需要的水分與營養物質，真菌也可以獲得其中的碳水化合物等營養物質。菌根是真菌專一性與植物根系特性的高度結合，能夠促進植物根系對水分、礦質營養的吸收，緩解鹽漬土壤對植物生長的抑制，提高植物的抗鹽性[7]，從而提高植物在鹽漬土中的生活力，是解決鹽堿脅迫的一種簡便易行、兼具經濟效益和生態效益的新方法。

目前，關于鹽脅迫下接種叢枝菌根真菌（AMF）對植物的影響研究多集中在單鹽對植物地上部生長及生理特征等方面，如光合作用[8]、酶活性[9]、滲透調節物質[10]等，尚未見有接種AMF 與復合鹽脅迫對草莓根系礦質營養的影響相關研究。因此，本試驗采用人工模擬復合鹽脅迫的方法，研究接種AMF后，草莓根系礦質元素的吸收對復合鹽脅迫的應答機制，明確AMF 緩解草莓復合鹽脅迫的生理機制，以期為草莓生產的可持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以‘甜查理’草莓為試驗材料，摩西球囊霉（Glomus mosseae）為試驗菌種，用經過玉米擴繁后獲得含有孢子、菌絲的菌土混合物作為接種菌劑。選取苗齡一致、生長整齊、無病蟲害的健壯草莓苗移栽到經高錳酸鉀消毒的花盆中，供試土壤為花卉營養土、沙子，經高溫滅菌后，按滅菌土∶沙為2∶1 混合。同時接種AMF，待AMF 與供試草莓成功建立共生關系后，開始進行不同濃度的鹽處理。

1.2 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，即AMF 和鹽濃度2 個因素，AMF 處理包括接菌與未接菌2 個水平；鹽濃度處理為NaCl 與Na2SO4摩爾比為1∶1 的混合鹽，包括0、50、100 mmol/L 3 個濃度。共設置6 個處理，每個處理6 個樣本，3 次重復。6 個處理分別命名為：NN（未接菌、鹽濃度為0）、NY50（未接菌、鹽濃度為50 mmol/L）、NY100（未接菌、鹽濃度為100 mmol/L）、YN（接菌、鹽濃度為0）、YY50（接菌、鹽濃度為50 mmol/L）、YY100（接菌、鹽濃度為100 mmol/L）。所有烘干樣重量均在0.6 g 以上，其中3 個樣本測定氮和磷含量，另3 個樣本測定鉀、鈉、鈣含量。鹽脅迫時間共28 d，分別于脅迫后第7 d（W1）、第14 d（W2）、第21 d（W3）、第28 d（W4）進行測定。

1.3 測定指標

復合鹽處理后，每周觀察不同處理草莓的生長情況，作鹽害指數評價，并進行1 次樣品采集，測定AMF 侵染率[11]和根系氮、磷、鉀、鈉、鈣元素含量以及葉片鈉元素含量。

1.3.1 AMF 侵染率

菌根染色采用醋酸墨水染色法[12]，顯微鏡下觀察，并使用根段侵染率加權法計算每周各處理的AMF 侵染率。

1.3.2 鹽害指數

在開始復合鹽脅迫后，每周按照鹽害分級標準記錄其鹽害級別，并計算出每個處理的鹽害指數。鹽害分級標準[13]：0 級，生長正常，無黃葉和干葉；1 級，輕微鹽害，約1/3 葉尖、葉緣出現黃色；2 級，中等鹽害，約1/2 葉尖、葉緣出現焦枯；3 級，鹽害較重，2/3 以上葉片失水萎蔫、焦枯；4 級，鹽害極重，大部分葉片和枝條干枯、死亡。

1.3.3 礦質元素含量

氮元素含量的測定采用凱氏定氮法[14]，磷元素含量的測定采用紫外分光光度計法[15]，鉀、鈉、鈣元素含量的測定采用原子吸收光譜法[16]。

1.4 數據處理

采用Excel 2016 進行柱狀圖的制作，采用SPSS 18.0 進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同復合鹽濃度脅迫下草莓菌根侵染率的變化

從表1 可看出，接菌處理草莓的AMF 侵染率隨著鹽脅迫程度的加重不斷降低。W1 時期3 個處理菌根侵染率差異不顯著，W2 時期YY50 和YY100處理菌根侵染率均顯著低于YN，W3 和W4 時期YY100 處理菌根侵染率均顯著低于YN 和YY50 處理。說明鹽脅迫在一定程度上抑制AMF 的增殖。

表1 不同時期不同處理下草莓植株的菌根侵染率

2.2 不同復合鹽濃度脅迫下草莓鹽害指數的變化

由表2 可知，隨著鹽脅迫時間的延長，未接菌組草莓的鹽害指數均有不同程度的增加，且同一脅迫時期內，隨著鹽濃度的升高，各處理草莓的鹽害指數不斷增大，而接菌組草莓的鹽害指數變化各異。在W1、W3 時期同一鹽濃度下，接菌組的鹽害指數均比未接菌組低，并且接菌組草莓植株的平均鹽害指數低于未接菌組，說明接種AMF 可緩解復合鹽脅迫對草莓的傷害。

表2 不同時期不同處理下草莓植株的鹽害指數

2.3 不同復合鹽濃度脅迫下草莓根系氮元素含量的變化

由圖1 可知，隨著復合鹽脅迫時間的延長，4個時期測得的氮元素含量顯示，草莓根系對氮元素的吸收差異顯著。同一時期隨著復合鹽脅迫程度的加深，接菌組與未接菌組草莓根系對氮的吸收均呈現下降趨勢，且同一時期同一鹽濃度下接菌組氮元素含量均高于未接菌組。接菌組草莓根系氮元素含量在W4時期最高，YN、YY50、YY100分別為1.19%、1.13%、0.95%，而未接菌組草莓在W4 時期氮元素含量低，NN、NY50、NY100 分別為0.77%、0.72%、0.67%。隨著處理時間的延長，接菌組草莓根系對氮元素的吸收呈增加趨勢，且與未接菌組相比差值逐漸增大。說明復合鹽脅迫抑制草莓根系對氮元素的吸收，接菌可有效促進草莓根系對氮元素的吸收，接菌時間越久，AMF 促進草莓根系對氮元素的吸收效果越好。

圖1 不同時期不同處理下草莓根系氮元素含量

2.4 不同復合鹽濃度脅迫下草莓根系磷元素含量的變化

由圖2 可知，隨著復合鹽脅迫時間的延長，4個時期測得的磷元素含量顯示，未接菌組草莓根系對磷元素的吸收差異不顯著，接菌組草莓根系對磷元素的吸收差異顯著。同一時期隨著復合鹽脅迫程度的加深，接菌組與未接菌組草莓根系對磷的吸收均呈現下降趨勢，且同一時期同一鹽濃度下接菌組磷元素含量均高于未接菌組。接菌組草莓根系磷元素含量在W4 時期最高，YN、YY50、YY100 分別為0.52、0.40、0.31 mg/g，而未接菌組草莓在W4 時期磷元素含量低，NN、NY50、NY100 分別為0.35、0.31、0.29 mg/g。從W3 時期開始，50 mmol/L 復合鹽脅迫下接菌處理與未接菌處理對磷元素的吸收差異顯著。說明復合鹽脅迫抑制草莓根系對磷元素的吸收不顯著，但接菌可促進草莓根系對磷元素的吸收，接菌時間越長，AMF 促進草莓根系對磷元素的吸收效果越好。

圖2 不同時期不同處理下草莓根系磷元素含量

2.5 不同復合鹽濃度脅迫下草莓根系鉀元素含量的變化

由圖3 可知，隨著復合鹽脅迫時間的延長，4個時期測得的鉀元素含量顯示，草莓根系對鉀元素的吸收差異顯著。同一時期隨著復合鹽脅迫程度的加深，接菌組與未接菌組草莓根系對鉀的吸收均呈現下降趨勢，且同一時期同一鹽濃度下接菌組鉀元素含量均顯著高于未接菌組。接菌組草莓根系鉀元素含量在W4 時期最高，YN、YY50、YY100 分別為5.33、4.66、4.21 mg/g，而未接菌組草莓在W4 時期鉀元素含量低，NN、NY50、NY100 分別為5.27、4.02、3.50 mg/g。說明復合鹽脅迫抑制草莓根系對鉀元素的吸收，接菌可有效促進草莓根系對鉀元素的吸收。

圖3 不同時期不同處理下草莓根系鉀元素含量

2.6 不同復合鹽濃度脅迫下草莓根系鈉元素含量的變化

由圖4 可知，隨著復合鹽脅迫時間的延長，4個時期測得的鈉元素含量顯示，草莓根系對鈉元素的吸收差異顯著。同一時期隨著復合鹽脅迫程度的加深，接菌組與未接菌組草莓根系對鈉的吸收均呈現上升趨勢，且同一時期同一鹽濃度下接菌組鈉元素含量均低于未接菌組，隨著處理時間的延長，接菌組與未接菌組草莓根系對鈉元素的吸收均呈現上升趨勢。

圖4 不同時期不同處理下草莓根系鈉元素含量

2.7 不同復合鹽濃度脅迫下草莓根系鈣元素含量的變化

由圖5 可知，隨著復合鹽脅迫時間的延長，4個時期測得的鈣元素含量顯示，草莓根系對鈣元素的吸收差異顯著。同一時期隨著復合鹽脅迫程度的加深，接菌組與未接菌組草莓根系對鈣的吸收均呈現下降趨勢，且W3、W4 時期同一鹽濃度下接菌組鈣元素含量均顯著高于未接菌組。接菌組草莓根系鈣元素含量在W4 時期高，YN、YY50、YY100 分別為17.80、15.06、14.11 mg/g，而未接菌組草莓在W4時期鈣元素含量低，NN、NY50、NY100 分別為14.20、13.45、13.22 mg/g。隨著處理時間的延長，接菌組與未接菌組草莓根系對鈣元素的吸收變化不顯著。說明復合鹽脅迫抑制草莓根系對鈣元素的吸收，接菌可有效促進草莓根系對鈣元素的吸收，接菌時間對草莓根系對鈣的吸收影響不顯著。

圖5 不同時期不同處理下草莓根系鈣元素含量

2.8 不同復合鹽濃度脅迫下草莓鈉元素含量葉根比的變化

由圖6 可知，隨著復合鹽脅迫時間的延長，4個時期測得的鈉元素含量葉根比顯示，草莓鈉元素含量葉根比差異顯著。隨著復合鹽脅迫程度的加深，接菌組與未接菌組草莓鈉元素含量葉根比均呈現下降趨勢，草莓對鈉離子表現出區隔效應且逐漸增強，阻止鈉離子由根向葉片的運輸。接菌組草莓鈉元素含量葉根比高于未接菌組，AMF 打破鈉離子的區隔效應，提高了草莓鈉元素的葉根比，阻止了草莓根系的鈉離子向上運輸，緩解了復合鹽脅迫對草莓根系的傷害。

圖6 不同時期不同處理下草莓鈉元素含量葉根比

3 討 論

付紅麗[17]研究發現，鹽脅迫使得羊草的AMF 侵染率顯著降低，本試驗與其研究結果相同，在同一脅迫時間內，隨著鹽濃度的升高，接種AMF 植株的菌根侵染率不斷降低，這與楊瑞紅等[18]、徐瑤[19]在草莓、麻瘋樹幼苗和紅花上的研究結果一致。本試驗結果表明，在同一鹽濃度脅迫水平下，接菌組草莓植株的鹽害指數低于未接菌組，說明接種AMF 可緩解植株的鹽害程度，這與盛敏等[20]在玉米上的研究結果一致。

本試驗結果表明，復合鹽脅迫嚴重影響草莓根系的生長，降低草莓根系對氮、鉀、鈣元素的吸收，鹽脅迫下接種AMF 可有效提高草莓根系對礦質營養的吸收。這與吳強盛等[21]對水分脅迫下紅橘實生苗根系礦質營養的研究結果相似，與肖家欣等[22]對鋅污染下枳苗礦質營養的影響研究結果相同。

本試驗結果表明，與氮、磷、鉀等元素相比，復合鹽脅迫下草莓根系對鈉的吸收呈相反的變化趨勢，NaCl 與Na2SO4脅迫下，草莓對鈉離子表現出較強的區隔化能力，隨著鹽濃度升高，鈉離子在草莓根系不斷積累，而鈉元素的葉根比卻隨鹽濃度上升而下降。說明鹽濃度越高，鈉離子在草莓根中的積累大于葉片中的積累，草莓根系對復合鹽脅迫更為敏感。接種AMF 可提高草莓鈉元素的葉根比，打破鈉離子的區隔效應，鈉離子由根系向地上部輸送，減少了復合鹽脅迫對草莓根系的傷害。張愛霞等[23]、牛清東[24]對甘草耐鹽性及Na+響應的研究結果顯示，低鹽濃度不會對甘草生長造成影響，而在高鹽濃度下，脹果甘草更加偏重于對鈉離子的區隔化，烏拉爾甘草則更加側重對鈉離子凈吸收的控制，脹果甘草的區隔化更加有效。鄧林[25]在胡楊與鹽敏感楊樹離子區隔化及抗鹽性研究中發現，胡楊在高鹽生境中也能將體內大部分鹽離子隔離在液泡中，以降低細胞質中鹽離子的濃度，減少離子毒害作用，具有離子區隔化效應，本試驗與其結果相似。此外，鈉離子的吸收途徑和在草莓體內的流動還需要進一步研究。

4 結 論

復合鹽脅迫下，AMF 菌根侵染率下降，草莓鹽害指數增加，復合鹽脅迫抑制草莓根系對氮、磷、鉀、鈣等礦質元素的吸收，增加草莓根系中Na+的含量。接種AMF 可提高草莓根系對氮、磷、鉀、鈣等礦質元素的吸收，降低草莓根系中Na+含量，打破鈉離子的區隔效應，提高草莓鈉元素的葉根比，從而減輕鹽脅迫對草莓根系的傷害。