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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizae fungi,amf)是自然界中分布广泛的土居微生物,能够与地球上约90%的植物的根系形成共生体[1]。它能够促进宿主对土壤中矿质元素如氮、磷、钾等的吸收[2],丛枝菌根真菌通过扩大植物根系吸收面积,并凭借强大的菌丝的吸收和运输能力[3],可以增加菌根周围分泌物的活化作用,从而改善植物营养状况。目前对于丛枝菌根在矿质元素的吸收上研究最多的研究是以n、p、k为主的,且p的研究最为深入。根瘤菌是一类能与豆科植物共生固氮的细菌,它能与植物根系形成共生体,通过固氮作用为植物生长提供所需的氮源,促进多种非豆科植物的生长[4]。目前,研究较多的是丛枝菌根真菌、根瘤菌(rhizobiumleguminosarum) 等根际微生物如何互作共同影响植株的生长[5]。对豆科植物同时接种根瘤菌和 amf,形成双重共生关系[6],根瘤菌能促进植株根系菌根的形成、amf的侵染;同时amf能促进植物根瘤的形成从而提高固氮能力[7],并且能增加根瘤菌与植株细胞间的识别。梨树根毛较少,其营养吸收在很大程度上依赖土壤微生物的帮助。梨树为菌根植物[8][9],amf能促进梨苗的生长以及它对n、p、k等矿质元素的吸收,并且根瘤菌也能促进梨树的生长[10]。
本试验选用丛枝菌根真菌funneliformis caledonium与根瘤细菌rhizobium sp.w33为菌剂接种于杜梨苗根际,通过测量接种杜梨的生理生化特性,对比未接种的植株的数据。揭示amf与土壤功能细菌共同调控梨树对养分吸收的效应。为梨园土壤养分的高效利用提供一条新的途径,为以后梨树生产提供更好的经济价值。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究目标:
本试验以我国梨优势区域典型梨园土壤为研究材料,选用丛枝菌根真菌funneliformis caledonium与根瘤细菌rhizobium sp.w33为菌剂接种于杜梨苗根际,通过测量杜梨的生理生化特性,对比未接种的植株的数据。揭示amf与土壤功能细菌共同调控梨树对养分吸收的效应。
2.研究内容:
3. 研究的方法与方案
1.研究方法:
试验设2种土壤,4种不同的处理,5次重复,大棚培育,接种3个月后取样进行各种理化指标测定。
2.技术路线:
3.实验方案:
(1)梨苗培育
采自南京农业大学白马试验基地和湖熟试验基地梨园的土壤,自然风干后过25目筛子,与河沙1:3混匀。栽培容器为18cm*15.1cm的塑料钵。
试验设每种土壤共设4种不同的处理:不接种(CK)、单接种Funneliformis caledonium(F.c)、单接促生细菌(W33)和双接种Funneliformis caledonium与促生细菌(F.c W33),每个处理作5次重复。将事先沙藏好的杜梨苗种植于含有菌剂的周转箱中,种植一个月后测定根系的侵染率,侵染率大于30%后,取生长一致的杜梨苗移栽到两种营养土的盆栽中,按照5%的接种量接种AMF菌剂,接种量为每株15 g。根瘤菌W33采用细菌菌悬液(1.14×108 CFU/ml)灌根接种,接种量为每株10 ml,对照(CK)为不接种任何菌剂。试验于2018年6月至2018年9月在南京农业大学园艺学院梨中心的塑料大棚进行,自然温度和光源,人工控水,接种3个月后取样进行各种理化指标测定。
(2)植株株高、根长及地上部、地下部生长量的测定
试验结束后将植株样品分别洗净、烘干,称量植株的地上、地下部干重,并采用常规方法测定杜梨苗的株高及根长。
(3)侵染率测定
采用曲利苯胺蓝染色法对菌根侵染频率及侵染强度进行测定,将采集的杜梨苗根透化染色:10% KOH在90℃,透化60min,而后用10%H2O2清洗15 min,加2%盐酸酸化;加入含有0.05%翠盘蓝的乳酸甘油溶液;在水浴锅里90℃染色1h,最后用乳酸甘油混合液(1︰1,体积比)脱色,显微镜下进行镜检观察。根据Trouvelot的方法,按照菌根侵染和丛枝丰度分级的标准,输入等级参数,用“mycocalc”软件,计算整个根系的菌根侵染强度。
(4)植株矿质元素N、P、K的测定
将杜梨苗叶片和根研细、恒重干燥,准确称取0.2g,微波消解。消解完毕后,取出消解罐,将消解液转移至50mL容量瓶中,用2%硝酸多次洗涤消解内罐,洗液合并于容量瓶中,定容至标线,摇匀,用0.45 μm 微孔尼龙滤膜过滤,待测。制作P、K的混合标准溶液浓度,ICP上测量。N送去生物公司进行检测。
(5)土壤酶活测定
土壤蔗糖酶的测定采用Solarbio的试剂盒;土壤脲酶的测定采用Solarbio的试剂盒;土壤中性磷酸酶的测定采用磷酸苯二钠法(李莹飞 等,2016)。
(6)数据分析
采用SPSS 22.0软件进行数据统计,检验处理间的差异显著性。GraphPad Prism 6.0进行制图。
4.可行性分析:
1、现研究已证明AMF、根瘤菌对于植物具有促生作用。
2、实验室在杜梨培育以及微生物相关领域的研究上经验丰富。
3、梨苗种植所需土壤、地点条件充足,实验数据测量所需相关设备齐全。
4. 研究创新点
该项目的选题来自梨产业发展需求和生产实践。针对我国梨园土壤养分利用率低的特点,提出利用微生物之间的协同作用来调控梨树生长和提高养分利用率。为梨园土壤养分的高效利用提供一条新的途径,为以后梨树生产提供更好的经济价值。相关研究在国内鲜有报道,此为本项目创新之一。
5. 研究计划与进展
2018.06查阅相关文献,初步制定实验安排并完善方案
2018.06-2018.09种苗育苗,接入菌种,进行四种处理的梨苗培育
2018.09-2018.11 收集梨苗、根际土壤,进行各数据测量
