水分胁迫下AMF和根瘤菌双接种紫穗槐对根系侵染状况的研究

摘要

紫穗槐是多年生豆科丛生落叶小灌木，具有适应性强、生长迅速、改良土壤等特点，其较强的固氮能力与根瘤菌和丛枝菌根真菌的存在有关。丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhizal fungi，AMF)是一种专性共生真菌，可以和自然界中绝大多数植物形成互惠共生联合体，可以改善紫穗槐的营养状况、促进生长、提高其抗逆性和抗病性。研究人员对紫穗槐进行根瘤菌或丛枝菌根真菌的单接种和双接种的研究，证明了双接种较单接种对紫穗槐生长的促进作用，但是，在不同水分胁迫下，对双接种紫穗槐的菌根、根瘤显微观察和对植株生长的影响差异还尚未报道。本试验以紫穗槐实生苗为试验材料，共设5个水分梯度，每个梯度都设有AMF和根瘤菌双接种和未接种处理，分不同时期对紫穗槐的菌根、根瘤的显微结构、侵染动态进行观察以及对紫穗槐植株生长的影响的研究。主要实验结果如下:
　　(1)双接种紫穗槐具有典型的丛枝菌根结构并且紫穗槐AMF菌根显微结构在各个水分处理下其表现不同。在显微镜下可观察到，AMF和根瘤菌双接种的紫穗槐菌根既有胞间和胞内菌丝，也有菌丝在菌根内形成的丛枝和泡囊结构及孢子果;在其根瘤上发现AMF菌丝和泡囊;其中在各个水分胁迫下AMF不断形成侵入点来侵染紫穗槐根系，但菌丝的丛枝结构和泡囊会缓慢的消解;轻度胁迫下AMF侵染紫穗槐根系先于其它水分胁迫组。轻度胁迫可以在紫穗槐生长前期增加其泡囊丰度，在植株生长后期水饱和处理组和重度胁迫可以增加其泡囊丰度。
　　(2)双接种紫穗槐菌根在不同时期对土壤含水量的需要量不同;其侵染率在同一水分梯度处理下，随着植株的生长时间，呈现先升高再降低的趋势;双接种紫穗槐在生长中期其菌根侵染状况最好。紫穗槐生长前期，轻度胁迫促进了AMF对根系的侵染;在紫穗槐生长的第Ⅲ时期正常浇水条件下泡囊丰度(24％)最高，第Ⅳ时期的水饱和条件下菌根的侵染强度(48.4％)最大。
　　(3)双接种紫穗槐根瘤的显微结构与侧根具有同源性，并且不同水分胁迫下对紫穗槐根瘤显微结构影响不同，且形成时期也有差异;在适当的加水处理可以提高根瘤的固氮能力;紫穗槐生长前期是根瘤形成的重要时期，水分减少抑制根瘤的生长发育。其成熟的根瘤显微结构由皮层组织细胞、分生组织细胞、鞘细胞、维管束系统和中心侵染细胞区组成;紫穗槐根瘤菌的皮层组织细胞、分生组织细胞和中心侵染区最先形成，并且在重度胁迫下抑制其发育;干旱胁迫抑制鞘细胞的发育;鞘细胞随着干旱胁迫的加剧，在中度胁迫开始抑制其生长;维管束系统受水分胁迫影响不大。在水饱和处理下中心组织和侵染细胞都高于正常浇水处理组;显微观察到根瘤细菌数量随着生长时期逐渐增多。
　　(4)AMF和根瘤菌双接种可以缓解或者减弱干旱对紫穗槐植株生长的影响。试验表明无论接种与否，其株高、总生物量、茎粗和叶片数的最大值都出现在正常浇水处理组（未接种组:16.2cm、2.176mm、60.2个;双接种组:18.08cm、2.580mm、65.4个），最小值则出现在重度干旱处理组（未接种组:7.78cm、1.640mm、28.6个;双接种组:9.56cm、1.828mm、34.2个），说明紫穗槐植株在正常浇水下生长良好，过度干旱会抑制其植株的生长，并且通过比较发现双接种紫穗槐的测量指标较未接种紫穗槐都有所提高，并且菌根依赖性随着水分胁迫的增加而升高。

目录

摘要

1 绪论

1．1 根瘤菌的研究现状

1．1．1 植物根瘤菌固氮研究概况

1．1．2 植物根瘤菌显微结构形态特征

1．2 丛枝菌根的研究现状

1．3 AMF和根瘤菌共生的研究现状

1．4 紫穗槐的研究概况

1．4．1 紫穗槐抗性及其用途

1．4．2 水分胁迫对紫穗槐的影响研究

1．4．3 紫穗槐根瘤菌和接种AMF研究

1．5 研究目的与意义

2 水分胁迫下AMF和根瘤菌双接种紫穗槐对根系侵染的显微观察

2．1 材料

2．1．1 供试菌剂

2．1．2 供试植物和土壤

2．1．3 试剂和药品

2．2 研究方法

2．2．1 根瘤菌培养

2．3．2 AMF在紫穗槐根系中的显微观察

2．4 本章小结

3 水分胁迫下AMF和根瘤菌双接种紫穗槐对菌根和植株生长的影响

3．1 材料

3．2 研究方法

3．3 结果与分析

3．3．1 水分胁迫下AMF和根瘤菌双接种对紫穗槐菌根发育的影响

3．3．2 水分胁迫下AMF和根瘤菌双接种对紫穗槐干物质量和菌根依赖性的影响

3．3．3 水分胁迫下AMF和根瘤菌双接种对紫穗槐实生苗生物学形态特征的影响

3．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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