不同水分和养分条件下内生真菌感染对天然禾草羽茅的影响

摘要

由于内生真菌与植物共生对宿主植物的显著影响，内生真菌-宿主的共生关系引起了国内外学者的广泛关注，成为近20年来国内外研究的热点之一。对于人工禾草如高羊茅、黑麦草等的研究发现，内生真菌与人工禾草通常表现为典型的互利共生关系，即内生真菌感染增强了宿主的营养生长，提高了宿主抵抗生物胁迫和非生物胁迫的能力。但目前关于内生真菌-天然禾草共生关系的研究还较少。　　 羽茅Achnatherum sibiricum(L.) Keng是禾本科芨芨草属中的一种多年生草本植物，内蒙古的各类草场中均较为常见。生长于我国不同地理种群的羽茅均感染有内生真菌，且感染率普遍较高。实验室前期研究及野外观测发现，内生真菌对宿主羽茅适应生物胁迫的贡献并不明显，因此推测内生真菌能提高宿主适应非生物胁迫的能力，从而使得天然禾草羽茅与内生真菌能够长期共存。本论文从宿主羽茅生长方面入手，重点研究在不同水分和养分条件下，内生真菌对宿主植物羽茅的影响，以期解答Neotyphodium内生真菌对羽茅的贡献，从而为进一步认识内生真菌和宿主植物的共生关系提供依据。同时，为了寻求构建禾草内生真菌不感染种群的方法，本文还研究了高温处理对内生真菌和宿主活力的影响。结果如下：　　 1．本论文发现60℃高温处理30d能有效杀灭羽茅种子内的内生真菌，所有检测幼苗均为无菌。同时，高温处理对种子发芽率、发芽势和发芽指数均无显著影响，且在幼苗生长初期对幼根的生长有促进作用。此外，温度处理与其它杀菌方法相比具有成本低、技术简单、环境友好等优点。因此就目前看来，是最具有应用潜力的一种杀菌方法。　　 2．在充足水分高养分条件下，内生真菌对宿主的有益贡献最大。而在水分或养分胁迫条件下，内生真菌对宿主的有益影响有所降低。在正常水分低养分条件下，EF植株将更多的养分分配于光合，而EI植株则更侧重于防御。无论内生真菌感染与否，干旱胁迫对羽茅的生长均具有显著的抑制作用，在干旱高养分条件下，相比于EF植株，EI植株具有显著较高的根冠比，并分配较多的叶氮于光合器官，因此具有相对较高的净光合速率；而在干旱低养分时，内生真菌对宿主并无显著作用。总之，内生真菌对宿主羽茅的有益效应随干旱胁迫的影响而降低，并与共生体所处环境的养分条件密切相关。　　 3．在充足供水条件下，当单一缺氮或者单一缺磷时，内生真菌对宿主的有益贡献最明显。在缺氮条件下，内生真菌感染能够改变宿主的氮素分配，将有限的氮分配于宿主植物的光合器官，从而帮助宿主适应缺氮胁迫。在缺磷条件下，内生真菌通过增加宿主根系分泌酸性磷酸酶的活性来提高其适应缺磷胁迫的能力。　　 4．总之，内生真菌感染对宿主羽茅的有益作用与共生体所处环境的水分和养分条件有关，在本研究连续两年的、不同水分和养分处理的实验中，并未发现内生真菌感染对宿主植物有任何不利的影响，这一结果可能为内生真菌能够在羽茅植株体内长期共存的现象提供了一定的理论依据。