適合G. mosseae 擴繁的最佳培養基質和最適宿主植物

郭開發，楊宇彤，陳 慧，劉紅彥，謝 丹，周 琦，金晨鐘

（湖南人文科技學院，農田雜草防控技術與應用協同創新中心，湖南 婁底 417000）

菌根（Mycorrhizae）是自然界中普遍存在的一種共生現象，它是高等植物根系與土壤中一類特定真菌形成的互惠共生體，其中以叢枝菌根真菌在自然界的分布最為廣泛。叢枝菌根（Arbuscular mycorrhizal，AM）真菌可以與地球上大約80%的植物形成共生 體[1]。AM 真菌不僅可以增強植物對土壤中磷[2]、氮[3]、鋅[4]、鐵[5]等營養元素和水分[6]的吸收，提高農作物的產量和品質[7]，增強植物耐鹽堿脅迫[8]、干旱脅 迫[9]、重金屬污染[10]和病蟲害[11]等各種逆境脅迫的能力，而且作為多功能的高效生物肥料還可改良土壤結構，減少化肥、農藥的施用，恢復受損生態系統，對環境保護、園林綠化及農業的可持續發展具有深遠意義[12]。

AM 真菌是共生真菌，不能離體培養，只能與植物共生來進行繁殖。AM 真菌盆栽培養受宿主植物、培養基質成分、溫度、營養、光照等因素[13-15]的影響，其中宿主植物與培養基質是影響AM 真菌培養的主要因素。宿主植物和培養基質與AM 真菌之間存在相互選擇性，對于不同的宿主植物和培養基質AM 真菌會產生不同的響應[14,16]。

試驗在溫室條件下，通過盆栽培養方法，將沙、土壤、珍珠巖、沸石4 種基質按不同比例混合，選取玉米、三葉草和苜蓿3 種宿主植物單獨種植和混合種植，探討不同基質和不同宿主植物對摩西球囊霉（G. mosseae）生長發育的影響，進而篩選出生產優質G. mosseae菌劑的適宜基質，為優質AM 菌劑生產體系的建立提供技術參數和理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試菌種為摩西球囊霉（G. mosseae），由北京市農林科學院植物營養與資源研究所微生物室提供。供試宿主植物為玉米、三葉草和苜蓿，購買于種子市場。試驗前已對宿主植物進行消毒滅菌。供試培養基質有土、沙、珍珠巖和石英砂，均較為便宜且易購買。

1.2 試驗方法

1.2.1試驗設計（1）正交試驗優化基質配方：以G. mosseae為接種菌劑，以玉米為宿主植物，4 種基質按照正交優化設計軟件得出的9 種配比（表1）配制，溫室條件下培養4 個月，記錄不同配比處理下G. mosseae真菌的產孢數量，每個處理重復3 次，將不同配比處理的結果輸入正交優化設計軟件中，得到理論的最佳基質配比。（2）不同宿主植物單獨種植對G.mosseae真菌的影響：選擇玉米、三葉草和苜蓿3 種宿主植物，在最佳基質配比下單獨與G. mosseae真菌共培養4 個月，測定不同宿主植物對G. mosseae真菌孢子繁殖的影響。（3）2 種或多種宿主混合種植對G. mosseae真菌的影響：將玉米、三葉草和苜蓿3 種植物兩兩混合和三者混合種植，在最佳基質配比下與G. mosseae真菌共培養4 個月，測定其對G. mosseae真菌孢子繁殖的影響。

1.2.2收獲與測定播種4 個月后收獲，取植物根周圍 5 cm 基質風干后混勻保存，隨機取 20 g 風干基質，采用濕篩傾析—蔗糖離心法進行孢子分離，體視顯微鏡下觀察、記錄孢子數量。

1.2.3數據分析采用正交分析軟件分析試驗數據，在0.05 水平進行LSD 多重比較，檢驗各處理平均值之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同培養基質配比對G. mosseae 真菌生長發育的影響

基質主要是通過養分、保水性及通氣性等因素來影響宿主植物及AM 真菌的生長發育。通過正交優化設計軟件，將4 因素3 梯度的試驗簡化為表1 的9 個試驗。由表1 可知，當土∶沙∶珍珠巖∶石英砂比例為1 ∶3 ∶3 ∶3（處理3）或者是2 ∶1 ∶2 ∶3（處理4）時，AM 真菌的孢子產量較大，分別為8.1 和8.5 個/g。將9 組試驗結果輸入正交優化設計軟件，得到理論的最佳基質配比為2 ∶3 ∶3 ∶3，后期將進行試驗驗證。

表1 不同基質配比處理下G. mosseae 的產孢量

2.2 不同宿主植物單獨種植對G. mosseae 真菌孢子數量的影響

AM 真菌對宿主植物雖沒有表現出嚴格的專一性，但卻有一定的選擇性。不同AM 真菌對同一宿主植物的依賴性可能存在較大差異，同一AM 真菌對不同宿主植物的選擇性也可能存在較大差異。該試驗采用的是廣幅生態型菌種G. mosseae，能與較多的宿主植物共生。試驗結果顯示，G. mosseae與玉米、三葉草和苜蓿共培養，其平均孢子量分別為7.5、3.9 和2.3個/g，說明G. mosseae真菌與3 種宿主植物都能正常共生，但不同種植物與其共生的效果差異顯著，其中G. mosseae真菌與玉米的共生效果最為理想，測得的孢子量最多，為7.5 個/g。

2.3 不同宿主植物混合種植對G. mosseae 真菌孢子數量的影響

由表2 可知，玉米和苜蓿混合種植時平均孢子量最多，為4.9 個/g，顯著高于其他處理；同時，混合種植的宿主植物越多，AM 真菌繁殖孢子量反而越少。增加豆科植物能增加真菌產孢量，是因為豆科植物的氮營養充足，可促進真菌產孢，這與前人的研究結果一致。但是，混合種植的宿主植物為玉米和三葉草時，AM 真菌的產孢量最少，可能的原因是當養分含量一定時，植物維持生長需要消耗大量的營養物質，因此為AM 真菌提供的養分較少，從而影響產孢量。

表2 混合種植宿主植物對G. mosseae 產孢量影響

2.4 G. mosseae 真菌培養優化條件選擇

按上述試驗獲得的最佳條件進行試驗，結果如表3 所示，當基質配比為2 ∶3 ∶3 ∶3 時，G. mosseae真菌的平均孢子量最多，顯著高于其他基質配比處理，這表明正交試驗獲得的理論最優配比是有效的；同時以玉米和苜蓿為宿主植物時，G. mosseae真菌的平均孢子量最多，為8.5 個/g。

表3 G. mosseae 真菌產孢最佳培養條件優化選擇

3 結論與討論

由于AM 真菌的純培養到目前為止尚未取得成功，無法實現大規模的菌劑生產，因此利用與植物的共生關系來增殖仍然是目前國際通行的菌劑生產方 式[17]。通過共生培養獲得的AM 真菌菌劑有效成分包括孢子、菌絲和受侵染的根段。AM 真菌受培養基質與宿主植物的影響，并且AM 真菌對宿主植物具有選擇性。該試驗中AM 真菌可以與較多的宿主植物共生，但與不同植物的共生效果差異顯著，其中以玉米為宿主植物，G. mosseae真菌產生的孢子量最大。由此可知，玉米比較適宜G. mosseae真菌的擴繁。

基質是培養AM 真菌的載體，適宜的基質可促進AM 真菌的生長繁殖。王幼珊等[18]研究表明，土和沙混合（體積比為1 ∶1）以及沙、壤土、細紅砂石和沸石混合（體積比為2 ∶1 ∶1 ∶1）均較為適合進行植物與真菌的共生培養。該試驗結果表明，土、沙、珍珠巖和石英砂按體積比2 ∶3 ∶3 ∶3 的比例混合，有利于G. mosseae真菌與玉米、苜蓿的共生培養。

綜上所述，G. mosseae真菌最佳的培養基質為土、沙、珍珠巖和石英砂按體積比2 ∶3 ∶3 ∶3 混合，最佳宿主植物為玉米或玉米與苜蓿混合，AM 真菌產生的孢子量較多，為8.4～8.5 個/g。