CN105861316A - 一株丛枝菌根真菌及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一株新的丛枝菌根真菌及其应用。该丛枝菌根真菌的保藏编号为CGMCC NO.12157。本发明的丛枝菌根真菌可促进宿主植物吸收磷等矿质元素，对宿主植物的抗逆性有显著的促进作用，如能够提高植物对干旱胁迫和重金属的耐受性，在制备生产土壤调理剂等领域中具有广泛的应用前景。

Description

一株丛枝菌根真菌及其应用
技术领域
本发明属于微生物应用技术领域，特别涉及一株新的丛枝菌根真菌及其应用。
背景技术
丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)是土壤中的真菌与高等植物的根系形成的广泛存在于自然界中的一种共生现象。大量研究发现，丛枝菌根真菌能够提高植物的水分和养分的吸收能力，促进植物生长，增强植物的抗逆性。基于丛枝菌根真菌生物技术形成的多功能高效土壤调理剂还具有改良土壤结构，减少化肥、农药的施用，帮助恢复受损生态系统的功能，对环境保护、园林绿化以及农业的可持续发展具有深远的意义。目前美国、德国、法国、英国、澳大利亚等发达国家都在加紧研究丛枝菌根真菌在农业生产、环境保护、园林绿化等领域中应用的技术和方法，近年来已取得了较快的发展。目前，在我国的丛枝菌根真菌资源使用中，菌株和相关应用产品品种较少，因此，基于农业可持续发展和生态环境保护的背景，研发无毒无害、环境友好的丛枝菌根真菌菌株及其应用技术十分必要和迫切。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一株新的丛枝菌根真菌及其应用。研究表明，本发明的丛枝菌根真菌可促进宿主植物吸收磷等矿质元素，对宿主植物的抗逆性有显著的促进作用，如能够提高植物对干旱胁迫和重金属的耐受性，在制备生产土壤调理剂等领域中具有广泛的应用前景。
本发明的第一方面提供一株丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01，其保藏编号为CGMCC NO.12157。
本申请的申请人从铜尾矿植物根际的土壤中分离获得一株丛枝菌根真菌菌株，命名为AH01，经鉴定为Rhizophagus irregularis。
本发明所述菌株的孢子具有下述特征：颜色为黄色至棕色，成熟孢子颜色较浅，大多无色透明或呈白至淡黄；大小为(41-)99(-191)；孢壁为易逝壁－层状壁结构；孢子大都在根内，内壁色深，壁伸入连丝且在连点处呈喇叭形火焰状。
本发明的第二方面提供一种生物土壤调理剂，其包括如下组分：按重量份计，有机堆肥40-60份，草炭粉25-50份，磷矿粉15-30份，丛枝菌根真菌菌剂2-5份；
其中，所述的丛枝菌根真菌菌剂由下述方法获得：在灭菌的扩繁基质上接种上述保藏编号为CGMCC NO.12157丛枝菌根真菌，种植玉米和/或三叶草，使所述丛枝菌根真菌在扩繁基质和植物根系间充分繁殖，最终收获由扩繁基质干土、根外菌丝、根内菌丝和被侵染根段组成的丛枝菌根真菌菌剂，每克所述丛枝菌根真菌菌剂中含有50～80个丛枝菌根真菌孢子。
其中，所述扩繁基质为本领域常规，较佳地由河沙和土按照质量比1:1组成。所述在灭菌的扩繁基质上接种上述保藏编号为CGMCC NO.12157丛枝菌根真菌的接种量为本领域常规，较佳地为以重量比计算，所述接种量为扩繁基质的3～5％。在本发明的一较佳实例中，在1.5L由河沙和土按照质量比1:1组成的扩繁基质中接种400个丛枝菌根真菌孢子。
所述有机堆肥为本领域常规，即本领域一般的有机堆肥均适用于本发明。较佳地，当其满足下述条件时效果更佳：pH为5.5～8.5，有机质含量不低于55％，速效磷含量为1％～3％。
所述的草炭粉为本领域常规所指，较佳地，当其满足下述条件时效果更佳：pH为4.5～5.5、腐殖酸含量不低于60％、水分含量不高于15％、细度为180～220目。
本发明的第三方面提供上述保藏编号为CGMCC NO.12157丛枝菌根真菌在农业生产或生态环境修复领域中的应用。
相比现有技术，本发明的丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01具有下述有益效果：
1)显著促进植物生长，提高植物对多种重金属(镉、砷、铬等)的耐受性，并可增强植物的抗旱性，与目前已经公开的丛枝菌根真菌菌株相比效果更好。
2)进一步基于丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01可以制备成固体生物土壤调理剂。效应评价显示，该产品能够显著促进植物生长，对提高植物的抗逆性也具有较好的应用效果。
3)无毒无致病性，对人畜安全、对环境友好，极具应用前景。
综上所述，本发明所提供的丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01在农业生产、污染或退化土壤的生态恢复方面具有广泛的应用价值，且无毒无致病性，对人畜安全、对环境友好，具有重要的应用前景。
生物材料的保藏
本发明的丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01，于2016年3月2日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所，保藏号为CGMCC NO.12157，名称为Rhizophagus irregularis。
附图说明
图1是实施例1中AH01与相关菌株的系统发育关系图谱；
图2是实施例2中接种AH01对干旱胁迫下甘草生长影响的结果图；
图3是实施例2中接种AH01对干旱胁迫下甘草磷浓度影响的结果图；
图4是实施例3中接种AH01对Cu胁迫下玉米根系生物量影响的结果图；
图5是实施例3中接种AH01对Cu胁迫下玉米根系与地上部Cu浓度比值影响的结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
下述实施例中，部分实验材料的来源如下：
对照菌株丛枝菌根真菌菌株Rhizophagus irregularis M1购自北京市农林科学院中国丛枝菌根真菌种质资源库。
草炭粉和磷矿粉购自中蔬大森林花卉市场。
其余实验材料或试剂若无特殊说明，均为常规市售可得。
实施例1
菌株的分离鉴定
本申请的申请人从铜尾矿植物根际的土壤中分离获得一株丛枝菌根真菌菌株，命名为AH01，后经鉴定为Rhizophagus irregularis，其与相关菌株的系统发育关系如图1所示。
菌株的保藏
本申请的申请人于2016年3月2日将上述菌株保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所，保藏号为CGMCC NO.12157，名称为Rhizophagus irregularis。
实施例2
本实施例中，供试AM真菌为根内球囊霉Rhizophagus irregularisAH01。丛枝菌根真菌菌剂通过如下方法获得：在灭菌的扩繁基质上接种AH01，接种量为每1.5L扩繁基质中接种400个孢子，然后种植上玉米和/或三叶草，扩繁基质由河沙和土按质量比1:1组成。待丛枝菌根真菌在扩繁基质和植物根系间充分繁殖后，自然干燥，最终收获由扩繁基质干土、根外菌丝、根内菌丝和被侵染根段组成的丛枝菌根真菌菌剂，每克所述丛枝菌根真菌菌剂中含有50～80个丛枝菌根真菌孢子。
供试土壤为砂壤土，pH值为7.02(水土比为2.5：1)，有效磷含量为6.73mg kg–1。土壤过2mm筛后，辐照灭菌(60Co，25kGy)。甘草种子经表面灭菌、催芽后，挑选发芽一致的种子栽植到装有400ml培养基质的塑料盆(直径14cm，高12cm)中。接种处理每盆加入20g真菌菌剂，不接种处理每盆加入20g经高压灭菌的真菌菌剂和10ml真菌菌剂水滤液，以保证除丛枝菌根真菌之外，接种和不接种处理有基本一致的微生物群落。接种和不接种处理均下设两种水分处理：植物生长期间全程正常供水和前期(4周)正常供水后期(4周)干旱处理。试验共有4个处理，每个处理重复4次，共计16盆。干旱处理4周后收获，先将植株地上部分自茎基部剪下，洗净，烘干，称重。植物样品烘干称重后粉碎，称取0.3g的样品用5ml的HNO3和HClO4混合酸(HNO3：HClO4＝4：1)于160℃消煮，制备待测溶液。利用等离子体电感耦合发射光谱仪(ICP-OES，Optima2000DC，Perkinv Elmer Co U.S.A)测定植物样品中的磷元素的浓度。
结果(如图2和图3所示)表明，干旱胁迫抑制了甘草的生长，而在正常水分和干旱处理胁迫下，接种Rhizophagus irregularis AH01均能够显著提高甘草的生物量；接种Rhizophagus irregularis AH01对植株磷浓度的影响表现出与植株生长相类似的效应，有效的缓解了干旱胁迫的负效应。
实施例3
供试的丛枝菌根真菌为对照丛枝菌根真菌菌株Rhizophagus irregularisM1和本发明的菌株Rhizophagus irregularis AH01，丛枝菌根真菌菌剂的制备同实施例1。试验设2个施Cu(CuSO4·5H2O)水平，分别为0、200mg/kg(以Cu0、Cu200表示)。每个施Cu水平下设不接种-M，接种对照菌株，接种AH01菌株等3个处理，每个处理重复4次，共24盆。
供试土壤为取自北京市大兴县庞各庄的砂壤土，pH值为8.26(水土比为2.5：1)，有效磷(P)含量为2.88mg kg–1，全铜(Cu)含量为27.97mg kg–1。试验所用容器为1.5L的塑料盆，每盆装土1.5kg，接种处理每盆加真菌菌剂60g，对照加入等量的灭菌真菌菌剂，与土壤充分混和后装盆，浇水使土壤含水量达到15％。选出芽在1cm左右颗粒饱满的玉米种子，每盆播种4粒，出苗4d后间苗，每盆留长势相近的2棵。试验在日光温室进行，温度控制在15-25℃左右。植物生长6周后收获，先将玉米地上部分自茎基部剪下，洗净，烘干，称重。植物样品烘干称重后粉碎，称取0.3g左右的样品用5ml的HNO3和HClO4混合酸(HNO3：HClO4＝4：1)160℃消煮，制备待测溶液。利用等离子体电感耦合发射光谱仪(ICP-OES，Optima2000DC，Perkinv Elmer Co U.S.A)测定植物样品中的Cu元素的浓度。
结果(如图4所示)表明，接种丛枝菌根真菌处理植株的生物量显著高于不接种的对照；另外由接种对照菌株的表现可以看出，Cu200水平下玉米的生物量显著低于Cu0水平，相对而言，接种AH01处理植株生长的Cu抑制效应较小，表现出更佳的植物生长促进效应。
进一步分析不同处理根系和地上部植株的Cu浓度可以发现(如图5所示)，土壤Cu浓度较高的条件下，接种丛枝菌根真菌提高了植株根系Cu含量，而相应的地上部分Cu含量变化较小，接种丛枝菌根真菌能够显著提高根系与地上部Cu浓度的比值。与对照的丛枝菌根真菌相比，AH01能够更加显著地促进Cu在根系中的固持，而降低了Cu由根系向地上部的运输，提高了植物对Cu的耐受性。
实施例4
供试土壤为砂壤土，pH值为7.02(水土比为2.5：1)，有效磷(P)含量为6.73mg kg–1。土壤过2mm筛后，与河沙按照1：1的质量比混合后灭菌处理，作为扩繁基质。将根内球囊霉Rhizophagus irregularis AH01400个孢子加入上述1.5L扩繁基质中，播种玉米和三叶草，于温室中进行培养，昼夜温度为25℃/20℃，每天光照16h，光强约700μmol m–2s–1，相对湿度为70％。根据需要浇水；每两周施加50％的Hoagland营养液10ml。其他均采用常规管理。培养3～4个月后停止浇水，自然干燥后获得由扩繁基质干土、根外菌丝、根内菌丝和被侵染根段组成的丛枝菌根真菌菌剂，其中每克菌剂中含有50-80个孢子。
有机堆肥采用“有机废弃物联合厌氧发酵工艺”，由有机废弃物经过破碎、除砂、制浆等工序，进行水解酸化，厌氧发酵，压滤机脱水后生成，其pH为8.05，有机质21.1％，速效磷171.5mg kg-1。草炭粉的pH为4.5～5.5、腐殖酸含量不低于60％、水分含量不高于15％、细度180～220目。将有机堆肥58份，草炭粉18份，磷矿粉10份，丛枝菌根真菌Rhizophagusirregularis AH01菌剂4份均匀混合后制备成固体生物土壤调理剂。
利用制备的固体生物土壤调理剂与土壤1：10混合后开展甘草育苗移栽试验，以不施用调理剂为对照处理。试验在智能温室中进行，试验期间保持室内温度为日间25℃夜间20℃，空气湿度60％，每天光照时间16h，光照不足时以高压钠灯补充光照。温室常规管理。结果表明，甘草幼苗定植于固体生物土壤调理剂土壤的植株成活率、生物量显著高于对照处理，移栽后缓苗期显著缩短。
选择矿山复垦典型区域作为试验样地，设立固体生物土壤调理剂与不施加对照(CK)各4个小区，每个小区面积10m2。固体生物土壤调理剂以0.5L m-2施入土壤中，按20cm株行距定植甘草(市售)。整个栽培过程中不施或少施速效化肥；根据需要灌溉、灭虫、防病等，其他采用常规栽培管理，直至收获。结果表明，施用固体生物土壤调理剂处理，甘草生物量显著提高，品质和土壤养分状况也得到明显改善。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一株丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01，其特征在于，其保藏编号为CGMCC NO.12157。
2.一种生物土壤调理剂，其特征在于，其包括如下组分：按重量份计，有机堆肥40-60份，草炭粉25-50份，磷矿粉15-30份，丛枝菌根真菌菌剂2-5份；
其中，所述的丛枝菌根真菌菌剂由下述方法获得：在灭菌的扩繁基质上接种保藏编号为CGMCC NO.12157的丛枝菌根真菌，种植玉米和/或三叶草，使所述丛枝菌根真菌在扩繁基质和植物根系间充分繁殖，最终收获由扩繁基质干土、根外菌丝、根内菌丝和被侵染根段组成的丛枝菌根真菌菌剂，每克所述丛枝菌根真菌菌剂中含有50～80个丛枝菌根真菌孢子。
3.根据权利要求2所述的生物土壤调理剂，其特征在于，所述扩繁基质由河沙和土按照质量比1:1组成。
4.根据权利要求2所述的生物土壤调理剂，其特征在于，所述在灭菌的扩繁基质上接种保藏编号为CGMCC NO.12157的丛枝菌根真菌的接种量为：以重量比计算，所述接种量为扩繁基质的3～5％。
5.根据权利要求2所述的生物土壤调理剂，其特征在于，所述有机堆肥满足下述条件：pH为5.5～8.5，有机质含量不低于55％，速效磷含量为1％～3％。
6.根据权利要求2所述的生物土壤调理剂，其特征在于，所述的草炭粉满足下述条件：pH为4.5～5.5、腐殖酸含量不低于60％、水分含量不高于15％、细度为180～220目。
7.保藏编号为CGMCC NO.12157的丛枝菌根真菌在农业生产或生态环境修复领域中的应用。
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