CN103703966A - 一种观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收的方法，(1)菌剂的繁殖：对易感植物三叶草进行接种菌根真菌，收获后剪去地上部分，包含白三叶根系，真菌孢子的土壤将作为接种菌剂；(2)植物种植：将植物定植于观测装置中，观测装置由两部分组成，上部为塑料盆，下部为玻璃杯，塑料盆底部开有孔隙，孔隙上方铺有一层尼龙网，植物种植在塑料盆中，在塑料盆中加入栽培基质，栽培基质中含有菌剂，玻璃杯上标有刻度；(3)在植物生长一个月后，就可以定时量取玻璃杯内水分的重量，计算菌丝对水分的消耗量。本发明的方法不仅避免了植物根系的干扰，而且可以很好地量化丛枝菌根根外菌丝对土壤和植物水分含量的影响，具有很好的科学研究价值。

Description

一种观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收的方法
技术领域
本发明涉及植物技术领域，尤其涉及一种观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收的方法。
背景技术
1885年，德国植物生理学和森林学家Frank首创“菌根”(Fungus-root即Mycorrhiza)这一术语。菌根是自然界中一种普遍的植物与真菌共生现象，它是土壤中的菌根真菌与高等植物营养根系形成的一种联合体。共生表现在共生真菌必需从宿主植物体内获取必要的碳水化合物，而宿主植物也从真菌那里得到所需的营养及水分等，从而达到一种互利互助、互通有无的高度统一。它既具有一般植物根系的特征，又具有专性真菌的特性。
菌根是植物在长期的生存过程中，与菌根真菌一起共同进化的结果。它的存在，既有利于提高植物抗御不良环境的能力，促进植物生长，也有利于菌根真菌的生存。这种关系有时会发展到双方难分难舍的程度，植物缺乏菌根无法生存下去，而菌根真菌缺乏必需的植物根系共生则无法完成生活史，不能继续繁殖。
1989年，Harley根据参与共生的真菌和植物种类及它们形成共生体系的特点，将菌根分为7种类型，即丛枝菌根、外生菌根、内外菌根、浆果鹃类菌根、水晶兰类菌根、欧石楠类菌根和兰科菌根。
早在1900年，人们就知道分布最广、与农业生产关系最密切的一种内生菌根真菌，它们能在植物根细胞内产生“泡囊”(vesicles)和“丛枝”(arbuscles)两大典型结构，名为泡囊-丛枝菌根(vesicular-arbuscular mycorrhiza，VAM)。由于部分真菌不在根内产生泡囊，但都形成丛枝，故简称丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza，AM)。植物根系被丛枝菌根真菌感染形成丛枝菌根后，用肉眼一般很难区别出根系有无丛枝菌根的形成。丛枝菌根真菌进入植物根系皮层细胞后，在适当条件下原初的菌丝可发育成泡囊、丛枝、根内菌丝或(和)根内孢子等结构，经曲利苯蓝染色等技术处理后，在显微镜下才能观察到它的存在。
丛枝菌根真菌与植物形成的互惠共生体丛枝菌根，它可以扩大根系对土壤水分和营养的吸收范围，发达的根外菌丝能伸展到根系难以到达的土壤孔隙，从而增加植物对磷素等养分和水分的吸收，促进了植物的生长量和植株的水分含量。此外，由于丛枝菌根的发达根外菌丝能够吸收根系难以吸收的水分，菌根化的植株蒸腾速率、水分传导率高于非菌根化植株。但是，关于菌丝对水分吸收，大多数研究都是间接的观测菌根真菌对植株和土壤水分变化的影响，而关于如何量化菌丝对水分的吸收，以及根外菌丝吸收和释放水分的特点仍然没有被报道过。
发明内容
本发明提供了一种可以直接观测根外菌丝对植物水分吸收的方法，避免了植物根系的干扰。
本发明采取的技术方案是：
本发明的观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收的方法的具体步骤如下：
(1)菌剂的繁殖：对易感植物三叶草进行接种菌根真菌，收获后剪去地上部分，包含有白三叶根系，真菌孢子的土壤将作为接种菌剂，繁殖好的菌剂将用于植物的种植；
(2)植物种植：将植物定植于观测装置中，观测装置由两部分组成，上部为塑料盆，下部为玻璃杯，主要是储放水，可供根外菌丝吸收，塑料盆底部开有孔隙，孔隙上方铺有一层尼龙网，只允许根外菌丝通过，而植物根系是无法通过，植物种植在塑料盆中，在塑料盆中加入栽培基质，栽培基质中含有繁殖好的菌剂，玻璃杯上标有刻度，在玻璃杯中加入水分；
(3)在植物生长一个月后，就可以根据实验的需要，在一个特定的时候定时的量取玻璃杯内水分的重量，计算根外菌丝对水分的消耗量。
步骤(2)中，塑料盆上口径11.5cm，下口径8.5cm，盆高14cm；玻璃杯的口径11cm，高13.5cm，主要是储放水，玻璃杯外部套有一层黑色塑料薄膜，以减少水分蒸发，为了使种植植物盆搁在玻璃杯上面，而不触碰到玻璃杯底部，使植物盆最上方3cm部分向外围伸出2mm宽，此时，植物盆盆底距离玻璃杯杯底距离为2.5cm，玻璃杯装入水之后，水面距离植物盆底部0.5cm。
步骤(2)中，尼龙网的孔径为400目。
步骤(2)中，菌剂在栽培基质中的添加量为500～2000个孢子／盆。
当植物盆中定植植物后(消毒的栽培基质中应接有定量的菌剂)，土壤中的菌根真菌孢子会萌发，侵染植物根系，建立丛枝菌根，形成发达的根外菌丝，菌丝可以穿过植物盆底部的尼龙网进入到玻璃杯，吸收玻璃杯里面的水分，此时，玻璃杯里面的水分含量就会减少(在此之前，玻璃杯内装有已知量的水)，通过计算玻璃杯内水分的减少量就可以算出菌丝吸走的水分量。同时，通过监测玻璃杯内的水分变化还可以知道菌丝在一天之内的水分吸收状况，因此，此项技术可以很好的量化丛枝菌根根外菌丝对土壤和植物水分含量的影响。
本发明的积极效果如下：
本发明的方法简单易行，可以方便直观的观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收，不仅避免了植物根系的干扰，而且可以很好的量化菌根根外菌丝对土壤和植物水分含量的影响，具有很好的科学研究价值。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
(1)菌剂的繁殖：对易感植物三叶草进行接种菌根真菌，培养3～4个月，收获后剪去地上部分，包含有白三叶根系，真菌孢子的土壤将作为接种菌剂，繁殖好的菌剂将用于植物的种植；
(2)植物种植：将植物定植于观测装置中，观测装置由两部分组成，上部为塑料盆，下部为玻璃杯，主要是储放水，可供菌丝吸收，玻璃杯外部套有一层黑色塑料薄膜，以减少水分蒸发，塑料盆底部开有孔隙，孔隙上方铺有一层尼龙网，只允许菌丝通过，而植物根系是无法通过，植物种植在塑料盆中，在塑料盆中加入栽培基质，栽培基质中含有繁殖好的菌剂，玻璃杯上标有刻度，在玻璃杯中加入水分；
(3)在植物生长一个月后，就可以根据实验的需要定时的量取玻璃杯内水分的重量，计算根外菌丝对水分的消耗量。
步骤(2)中，塑料盆上口径11.5cm，下口径8.5cm，盆高14cm；玻璃杯的口径11cm，高13.5cm，主要是储放水，为了使种植植物盆搁在玻璃杯上面，而不触碰到玻璃杯底部，使植物盆最上方3cm部分向外围伸出2mm宽，此时，植物盆盆底距离玻璃杯杯底距离为2.5cm，玻璃杯装入水之后，水面距离植物盆底部0.5cm。
步骤(2)中，尼龙网的孔径为400目。
步骤(2)中，菌剂在栽培基质中的添加量为500～2000个孢子／盆。
当植物盆中定植植物后(消毒的栽培基质中应接有定量的菌剂)，土壤中的菌根真菌孢子会萌发，侵染植物根系，形成发达的根外菌丝，菌丝穿过植物盆底部的尼龙网进入到玻璃杯，吸收玻璃杯里面的水分，此时，玻璃杯里面的水分含量就会减少(在此之前，玻璃杯内装有已知量的水)，通过计算玻璃杯内水分的减少量就可以算出菌丝吸走的水分量。同时，通过监测玻璃杯内的水分变化还可以知道菌丝在一天之内的水分吸收状况，因此，此项方法可以很好的量化丛枝菌根根外菌丝对土壤和植物水分含量的影响。
下面是枳(Poncirus rtifoliata)实生苗接种丛枝菌根真菌Glomusmosseae和Paraglomus occultam后进行正常水分和干旱胁迫处理，得到的一天内根外菌丝水分吸收的数据(表1)：
表1不同水分条件下接种两种丛枝菌根真菌的枳实生苗根外菌丝一天中水分吸收状况
Figure BSA0000098777000000061
注：表中Non-AMF代表没有接种丛枝菌根真菌，AW代表正常水分，DS代表干旱胁迫。每一列数字后不同字母表示差异显著(P<0.05)。根外菌丝水分吸收量=同等条件下接种菌根真菌的玻璃杯失水量-同等条件下不接种菌根真菌的玻璃杯失水量
由表1可知，干旱条件下接种Glomus mosseae的玻璃杯里面水分失去最多，其次是接种Paraglomus occultum，最差的为Non-AMF处理，处理间差异显著；在正常水分条件下，接种丛枝菌根真菌处理的枳实生苗玻璃杯失水量显著高于未接种的植株，且Glomus mosseae>Paraglomus occultum。进一步分析根外菌丝水分吸收量可以知道，在干旱条件下Glomus mosseae和Paraglomus occultum的根外菌丝吸水量比正常条件下的显著高，且Glomus mosseae显著高于Paraglomusoccultum。这些充分说明丛枝菌根根外菌丝水分吸收，也能定量地测定根外菌丝的吸水量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种观测丛枝菌根根外菌丝对水分吸收的方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
(1)菌剂的繁殖：对易感植物三叶草进行接种菌根真菌，收获后剪去地上部分，包含有白三叶根系和真菌孢子的土壤将作为接种菌剂，繁殖好的菌剂将用于植物的种植；
(2)植物种植：将植物定植于观测装置中，观测装置由两部分组成，上部为塑料盆，下部为玻璃杯，主要是储放水，可供根外菌丝吸收，塑料盆底部开有孔隙，孔隙上方铺有一层尼龙网，只允许根外菌丝通过，而植物根系是无法通过，植物种植在塑料盆中，在塑料盆中加入栽培基质，栽培基质中含有繁殖好的菌剂，玻璃杯上标有刻度，在玻璃杯中加入水分；
(3)在植物生长一个月后，就可以定时地量取玻璃杯内水分的重量，计算菌丝对水分的消耗量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，塑料盆上口径11.5cm，下口径8.5cm，盆高14cm；玻璃杯的口径11cm，高13.5cm，主要是储放水，为了使种植植物盆搁在玻璃杯上面，而不触碰到玻璃杯底部，使植物盆最上方3cm部分向外围伸出2mm宽，此时，植物盆盆底距离玻璃杯杯底距离为2.5cm，玻璃杯装入水之后，水面距离植物盆底部0.5cm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，尼龙网的孔径为400目。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，菌剂在栽培基质中的添加量为500～2000个孢子／盆。
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