酸铝胁迫下难溶性磷对外生菌根真菌生长、无机磷形态及抗氧化酶活性的影响

摘要

磷是森林植被生长所必需的大量元素之一，其需求量仅次于氮。而土壤酸化引起的活性铝数量增多是土壤有效磷含量降低的主要原因之一。土壤有效磷的缺乏，严重限制了植物的正常生长。优良的外生菌根真菌（ECMF）可与大多数林木形成共生体，在提高植物抗铝毒能力，促进植物对养分元素特别是磷的吸收方面表现突出。试验选取了3种不同的ECMF—彩色豆马勃（Pisolithus tinctorius715，简称Pt715）、松乳菇的两个株系（Lactarius deliciosus2，简称Ld2；Lactarius deliciosus3，简称Ld3）为研究对象，在液体纯培养条件下，研究了酸铝胁迫下难溶性磷对ECMF的生长、氮磷铝吸收、无机磷形态、抗氧化酶活性的影响，以及进行了菌株吸收铝、磷的动力学研究，以筛选出对难溶性磷利用效率高的优良ECMF，同时探索ECMF对难溶性磷的活化作用及机理，为我国酸性富铝林地上的植被修复提供理论和实践依据。具体的研究结果如下：
　　（1）3种供试菌株均能耐受酸铝胁迫，且Fe-P处理对菌丝体生长的促进效果最明显。其中，Ld2表现出较强的耐铝性，在P0、Na-P、Fe-P和Al-P4种处理下菌丝生物量均显著增加（ P＜0.05），且增幅分别为Fe-P(22.31％)>P0(15.87%)>Na-P(8.87%)>Al-P(6.91%)；Pt715的菌丝生物量在Na-P、Fe-P、Al-P处理下显著增加，且Fe-P(32.84%)>Na-P(15.35%)>Al-P(7.66%)；Ld3的菌丝生物量在Na-P和Fe-P处理下显著增加，且Fe-P(17.19%)>Na-P(14.06%)。铝胁迫时，难溶性Fe-P、Al-P、Na-P处理下的菌株生长均好于P0处理，且Fe-P效果最好，Al-P次之，Na-P最小。3种菌株中，生物量高低依次为Ld2>Ld3>Pt715,即Ld2在酸铝胁迫下各种磷处理中的生长速度均优于Ld3和Pt715。
　　（2）3种菌株使培养液的pH值降低，但铝胁迫下pH升高。铝胁迫时，Fe-P和Al-P处理下的菌液pH值均小于Na-P，推测ECMF可能通过分泌H+或有机酸溶解难溶性Fe-P和Al-P、络合Al3+、调节培养环境的pH值来达到抗铝解磷作用。
　　（3）Fe-P和Al-P均促进菌丝体对铝、总磷、Fe-P、Al-P的吸收，但抑制对氮的吸收。酸铝胁迫下菌株对氮、铝、总磷及Al-P的吸收增加。无铝时，3种菌株在Fe-P处理下菌丝体中Fe-P含量最高，但铝胁迫却使其显著降低，而且各菌株在4种磷源处理下均为Al-P含量及占比最高，推测铝可能竞争铁的吸附位点且与磷结合有优先选择性，进而使Fe-P化合物或其他磷形态含量降低。3种菌株中，菌丝体内含磷量高低依次为Ld3>Ld2>Pt715，即Ld3对磷的利用能力强于Ld2和Pt715。
　　（4）酸铝胁迫显著提高ECMF的SOD、CAT酶活性，但降低POD酶活性（P＜0.05）。难溶性Fe-P、Al-P处理下的菌丝体SOD、POD、CAT酶活性均高于Na-P，说明难溶性磷处理有利于抗氧化酶升高；铝胁迫使Ld2的SOD、CAT酶活性增幅均大于Ld3和Pt715，POD酶活性降幅均小于Ld3和Pt715，推测Ld2的抗铝胁迫能力较强。
　　（5）相关性分析表明，3种ECMF的总P、Al、Al-P含量呈两两极显著正相关（P＜0.01），说明P与Al的吸收有协同促进作用，Al-P随总P和Al含量的增多而增多，推测Al和P在进入菌丝体内仍可能相互结合。SOD与CAT酶活性呈极显著正相关，说明SOD与CAT协同促进消除抗氧自由基。SOD、CAT酶活性与P、Al-P含量呈显著正相关（P＜0.05），说明菌株通过提高SOD、CAT酶活性，抗铝胁迫和活化难溶性磷能力增强。
　　（6）3种菌株的CEC大小依次为Ld3≥Ld2>Pt715，推测Ld3和Ld2对Al3+的吸附量大于Pt715。总的来看，Ld3、Ld2吸收铝的Km大、Imax大，表明松乳菇更能适应高浓度铝的土壤环境。
　　（7）铝胁迫下，除Ld2的Cmin无明显变化外，ECMF吸收磷的Km和Cmin值均减小，Imax值均增大，即铝增强了菌株吸收磷的能力，并且供试菌株均能够适应低磷的土壤环境。松乳菇的两个株系Ld2和Ld3吸收磷的Km和Imax均小于Pt715，说明松乳菇更能适合低磷的土壤环境。
　　综上，试验所用的3种菌株在酸铝胁迫下均能适应高铝低磷环境，活化利用难溶性磷，且Ld2和Ld3的适应能力和活化利用能力均强于Pt715。其中，Ld2生长速度最快、抗铝性最强，Ld3吸收磷的能力最强。3种菌主要通过分泌H+或有机酸、促进Al-P、Fe-P溶解、增加对养分磷的吸收，增加对Al的吸收或吸附，络合Al3+，提高SOD、POD、CAT酶活性，来活化酸性铝胁迫下的难溶性磷。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1铝毒的产生及其对植物的毒害

1.2土壤中的磷

1.3酸铝胁迫下外生菌根真菌对难溶性磷的活化利用

1.4研究展望

第2章 绪论

2.1研究背景

2.2研究内容

2.3技术路线

第3章 材料与方法

3.1供试菌株

3.2试验设计

3.3测定指标与方法

3.4数据分析与处理

第4章 酸铝胁迫下难溶性磷对ECMF生长和培养液pH的影响

4.1研究方法

4.2结果与分析

4.3讨论

4.4小结

第5章 酸铝胁迫下难溶性磷对ECMF氮磷铝含量和无机磷形态的影响

5.1研究方法

5.2结果与分析

5.3讨论

5.4小结

第6章 酸铝胁迫下难溶性磷对ECMF抗氧化酶活性的影响

6.1研究方法

6.2结果与分析

6.3讨论

6.4小结

第7章 ECMF对铝、磷的吸收动力学研究

7.1研究方法

7.2结果与分析

7.3讨论

7.4结论

第8章 结论与建议

8.1主要结论

8.2问题与建议

参考文献

致谢

论文发表情况