镉、氮对三种外生菌根真菌氮素利用和有机酸分泌的影响

摘要

氮是植物生长需要量最多的营养元素之一。缺氮会严重影响树木的生长发育，造成树木营养不良，生长状况不佳等现象。镉是一种重要的土壤污染源。土壤中存在的过量镉会严重影响森林树木对氮素的吸收利用，造成树木缺氮，但接种外生菌根真菌则可以有效改善树木的缺氮现象。外生菌根真菌作为土壤中一类重要的真菌，不仅可以促进寄主植物的生长，改善营养状况，提高其抗逆抗病能力，还能通过自身的特殊结构、分泌物络合沉淀以及菌丝菌套疏水性等方式减轻重金属毒害，从而提高菌根植物对氮素的利用效率及重金属抗(耐)性。菌根真菌自身的氮素利用也会受镉的影响，为了解外生菌根真菌的氮素营养利用特性，以及在真菌抗(耐)重金属中具有重要作用的有机酸(草酸)的分泌情况，本试验选取采自于西班牙火炬松森林土壤中的土生空团菌Cg SIV[Cenococcum geophilum Fr.(Strain Cg SIV)]，采自于四川西昌桉树林下的红壤的彩色豆马勃Pt715[Pisolithus tinctorius (Pers.)Coker & Couch(Strain Pt715)]和采自于重庆市金佛山马尾松林下的黄壤中的牛肝菌Bo 014[Boletus sp.]为供试菌株，研究了它们在不同氮源[酒石酸铵(NH4+-N)(对照)、L-谷氨酸(Org-N)和硝酸钾(NO3--N)]、不同浓度镉[0 mgCd2+·L-1(对照)、0.097 mgCd2+·L-1、0.485 mgCd2+·L-1、0.970 mgCd2+·L-1、2.910 mgCd2+·L-1]条件下的菌丝生物量、菌丝氮磷钾含量、氮素利用相关酶活性、有机酸分泌情况(草酸分泌量）的变化情况。
　　 实验结果表明：氮源显著影响外生菌根真菌分泌有机酸的情况。不同的氮源条件下，菌根真菌分泌的有机酸种类不同。草酸是菌根真菌分泌的主要有机酸，三种供试真菌均不能分泌甲酸；在镉胁迫下，外生菌根真菌可能会受到刺激作用分泌其它有机酸，如乙酸、柠檬酸、丁二酸等；镉也可能抑制外生菌根真菌分泌某些有机酸，且镉浓度的高低也会影响有机酸的分泌状况。Cg SIV和Bo 014均最适合生长在NH4+-N条件下；Pt715在NO3--N条件下生物量最大，但生长性状发生变化，而它在NH4+-N生长情况稳定，且生长启动快，性状好。总体上看，各供试菌株在以Org-N为氮源时菌丝氮磷钾含量最大。说明在该氮源中，各菌株对氮素的吸收利用较好。供应NO3--N时，菌株Bo 014和Cg SIV草酸分泌量极高，显著高于其它两种供氮情况；Pt715分泌的草酸量受氮源影响相对较小。Pt715的生长受镉抑制程度不大，具有较强的草酸分泌能力；随着试验中镉浓度升高，其生长性状、生长速度、草酸分泌能力等受到的影响也不十分明显，推测该菌株在对镉具有较强的抗(耐)性；CgSIV的生长对镉较敏感；Bo 014生物量虽然总体上较大，但其随着镉浓度升高却快速下降；Bo 014、CgSIV的草酸分泌量均随镉浓度升高而增加。培养液中镉浓度升高时，菌株Pt715菌丝氮含量出现较小幅度降低，钾含量增加，磷含量受影响程度较小；Cg SIV氮、磷、钾含量随着培养液中镉浓度的升高而增加；Bo 014的氮含量也随镉浓度升高出现上升的趋势，但其磷、钾含量则相对稳定。镉显著影响外生菌根真菌对氮、磷、钾元素的吸收。随镉浓度上升，CgSIV氮、磷、钾吸收量及Bo 014氮吸收量呈上升趋势，Pt 715磷、钾吸收量及Bo014磷吸收量相对稳定，Bo 014钾吸收量呈下降趋势，Pt715氮吸收量变化规律不明显。氮源对各供试菌株分泌的氮素利用相关酶活性有明显的影响。
　　 总体而言，Pt 715和Cg SIV的硝酸还原酶、蛋白酶活性相对较高(除供应NO3--N时，Pt715的硝酸还原酶活性极低)，Cg SIV和Bo 014的几丁质酶活性较高。此外，菌根真菌氮素利用酶的活性还受培养液中镉浓度变化的显著影响。随着镉浓度上升，Cg SIV体内硝酸还原酶和蛋白酶活性下降，但其脲酶及几丁质酶活性则出现明显的上升趋势；Pt715蛋白酶、硝酸还原酶及几丁质酶活性均随镉浓度增加而升高，但硝酸还原酶在镉浓度达一定程度后下降，脲酶活性的变化无明显规律；Bo 014的几丁质酶和硝酸还原酶总体上随镉浓度升高而增加，其脲酶及蛋白酶则相对稳定，受影响程度较小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 文献综述

1.1外生菌根概述

1.2外生菌根与植物生长

1.4外生菌根与重金属的相互作用

第2章 研究背景与思路

2.1研究背景

2.2研究内容

2.3技术路线

第3章 材料与方法

3.1供试菌株

3.2试验设计

3.3测定项目与方法

3.4数据处理

第4章 结果与分析

4.1氮源对外生菌根真菌生物量及氮素利用的影响

4.2镉对外生菌根真菌生物量及氮素利用的影响

4.3镉、氮对外生菌根真菌有机酸分泌的影响

第5章 结论

第6章 讨论与展望

参考文献

附录

致谢