兴安落叶松幼苗外生菌根真菌促生与提高抗病性研究

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兴安落叶松(Larix gmelini)是东北地区主要针叶用材林树种之一,其树干通直,枝叶清秀,秋季叶色变黄,非常美观,常被用在公园及风景区做观赏树种,不仅如此,其木材重而坚实,耐腐朽,因此也有很大的经济效益。然而近年来大兴安岭林区自然灾害严重,生态系统遭到破坏,且土壤异质性严重,作为主要成分的兴安落叶松无法自我恢复亟待人工解决,且兴安落叶松在幼苗阶段猝倒病爆发严重,普通的化学防治如喷洒农药会产生一定的副作用,因此需要寻求新的解决方法。土壤病原菌通过侵染植物根系抑制植物生长,外生菌根真菌(Ectomycorrhizal Fungi,ECMF)可通过与植物共生,促进植物的生长发育,提高植物的抗病能力。本研究通过温室盆栽控制试验的方法,以兴安落叶松幼苗为宿主植物,利用常见且易于分离的6种外生菌根真菌,探究不同菌根真菌在不同土壤养分条件下的菌根效应,通过对侵染情况、地上地下部分生物量、根系系统、叶部指标、营养元素含量及功能性指标进行测定,筛选出优良菌种,进一步开展抗病性研究,通过测定植物叶片相关酶的活性,探讨抗病性机理,为今后兴安落叶松幼苗在园林应用实践及森林恢复提供了理论依据。本论文得到的主要研究结果如下:(1)未施肥情况下,6种菌根真菌均与兴安落叶松良好共生,促进了植株根叶生长及营养元素的吸收,增加了植株生物量和根重密度,降低了比根长和根冠比,其中施加Gr促进作用最显著,总生物量增加了 104%,株高增加了 27.56%,叶面积增加了44.19%,根面积增加了 55.26%,根长增长了 59.12%,总氮含量增长了 20%,总磷含量增长了 1 6.42%,总钾含量增长了 21.73%。(2)菌根效应受到养分含量的影响,当养分胁迫时(未施肥时)植物与菌根真菌共生效果较好,当养分充足时(施肥时),植物对外生菌根真菌的依赖性降低,除Gr、Be外,其余菌种都表现为负效应。其中,Gr-F与CK-F相比,总生物量增加了 20.66%,株高增加了 1 8.49%,根长增加了 15.90%,根面积增加了 17.79%,总磷含量增加了 28.40%,总钾含量增加了 23.73%;Be-F与CK-F相比,总生物量增加了 34.87%,株高增加了22.40%,根长增加了 1.72%,根面积增加了 13.74%,总氮增加了 4.32%,总磷增加了38.88%,总钾增加了 50.67%。(3)外生菌根真菌能通过与兴安落叶松共生从而增强抗病性,表现在施加菌根真菌的植株与CK相比,降低了 MDA含量,增加了 SOD、POD、PPO、单宁的含量。组合处理(Gr+Be)与对照、单菌种处理相比均表现出较高的优势,且这种优势在有无施肥处理及有无病原菌处理下均存在。(4)养分与外生菌根真菌共同存在更有利于减轻植物的受害状况。接种病原菌会减少兴安落叶松幼苗的生物量,且施加病原菌后增加养分有利于菌根植物幼苗生物量的增加,尤其是接种Gr的植株,生物量与养分施加前达到显著水平,增加了 119.38%。但是,增加养分后对CK处理的生物量累积没有显著的促进作用,甚至生物量有变小的趋势。而从落叶松菌根苗的酶指标来看,病原菌胁迫条件下,施肥显著降低了菌根植物丙二醛含量,说明施肥能够促进菌根苗的生物量和各项生长指标,从而提高了植物的抗病能力,减轻了植物的受害状况,进而降低了植物体内相关酶的含量。证实了外生菌根真菌与植物的共生可以降低病原菌的抑制作用,并在土壤养分条件较好的条件下作用更强。综上所述,施肥前,外生菌根真菌可以与兴安落叶松幼苗良好共生从而促进其幼苗生长,但菌根效应受到土壤养分含量的影响,优良菌种可以提高幼苗的抗病性,并且不同处理下菌种组合抵抗病害胁迫效果最佳。
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