VA菌根真菌提高玉米耐盐性机制与农田土壤微生物多样性研究

VA菌根真菌提高玉米耐盐性机制与农田土壤微生物多样性研究

论文摘要

本文研究了甘肃、宁夏和内蒙古代表性盐碱土中柠条、砂柳、胡杨、椿树、沙枣、白刺、枸杞、水稻、玉米、小麦、棉花、芦苇、向日葵、葱、乌拉尔甘草、骆驼刺、苜蓿、冰草、羊草、芨芨草、大米草、盐角草、筛草、寸草苔和马蔺等25种主要植物根际的VA菌根真菌资源及土壤因子对VA菌根真菌的影响,探索了盐胁迫条件下接种VA菌根真菌提高玉米耐盐性的内在机制。同时,本文还研究了土壤类型、土壤理化性质以及气候条件对加拿大萨斯卡彻温省农田生态系统中微生物多样性的影响,构建了VA菌根真菌和土壤理化性质对小麦N、P吸收的贡献模型。得出以下主要结论:1.VA菌根真菌的种类从25种植物根际土中分离并鉴定出浅窝无梗囊霉、皱壁无梗囊霉、细凹无梗囊霉、刺无梗囊霉、格氏原囊霉、薄壁原囊霉、幼套多孢囊霉、地表多孢囊霉、聚丛球囊霉、白色球囊霉、澳洲球囊霉、近明球囊霉、明球囊霉、缩球囊霉、副冠球囊霉、透光球囊霉、聚生球囊霉、地球囊霉、根内球囊霉、木薯球囊霉、摩西球囊霉、膨果球囊霉、具疱球囊霉、网状球囊霉、荫性球囊霉、三壁球囊霉、疣壁球囊霉和泡囊球囊霉等28种VA菌根真菌,分别隶属于球囊霉属、多孢囊霉属、原囊霉属和无梗囊霉属等4个属。其中泡囊球囊霉和三壁球囊霉为我国新记录种,球囊霉属、多孢囊霉属和原囊霉属为优势属,缩球囊霉、地球囊霉、根内球囊霉、地表多孢囊霉和薄壁原囊霉为优势种。2.菌根植物的多样性和VA菌根的结构类型所调查的14科25种植物全部被VA菌根真菌侵染。在以前研究认为没有或很少有VA.菌根真菌侵染的莎草科植物中发现寸草苔和筛草有菌根侵染现象。除筛草不能确定菌根结构类型外,其余24种植物的菌根结构类型以A型为主,占66.7%,少数为P型,占33.3%,没有发现I-型菌根结构。3.VA菌根真菌生态分布的影响因素VA菌根真菌侵染率与土壤pH和CO32-含量呈显著负相关,与HCO3-含量呈极显著负相关。Cl-、CO32-、K+、Ca2+和有机质含量通过直接作用影响VA菌根真菌的侵染率,SO42-、HCO3-、Na+、Mg2+、水溶性全盐、速效P、速效K、速效N含量和土壤pH则通过间接作用影响VA菌根真菌的侵染率。VA菌根真菌孢子密度与土壤中SO42-含量呈显著负相关,与真菌和细菌数量呈显著正相关。SO42-、速效P、速效K、速效N含量和土壤pH通过直接作用影响孢子密度,Cl-、CO32-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、水溶性全盐和有机质含量则通过间接作用影响孢子密度。植物种类不同其根际VA菌根真菌种的丰度及优势种不同。盐土、碱土和盐化灌淤土中的VA菌根真菌种的丰度不同,分别为24、18和17,但优势种、属相同。土壤理化性质影响着VA菌根真菌的物种多样性、种的丰度及相对多度。4.VA菌根真菌提高玉米耐盐性的机制在盐胁迫下接种VA菌根真菌促进了玉米植株的生长和干物质的累积,提高了玉米的耐盐能力。主要由于接种VA菌根真菌①提高了玉米叶片的组织含水量和水分利用效率,降低了水分饱和亏;②增加了玉米叶片的叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光化学和非光化学效率,降低了胞间CO2浓度和Fo,调节能量在光化学和非光化学过程中的分配,提高了植株的光合作用能力;③降低了玉米植株的根冠比、比根长和细根(0~0.2 mm)占总根长的比例,增加了根系的平均直径、根系体积和根系活力;④提高了玉米叶片的过氧化氢酶活性,降低了玉米叶片中O2-、H2O2、丙二醛的含量和电解质透出率,增加了细胞膜的稳定性;⑤提高了玉米叶片的还原糖、可溶性糖、可溶性蛋白和游离有机酸含量,增加了植株的渗透调节能力。5.加拿大萨斯卡彻温省农田土壤中微生物多样性及其影响因素不同土壤类型的微生物群落结构存在显著差异。变性土的VA菌根真菌、真菌(除VA菌根真菌,下同)、G+细菌的生物量和微生物总量最高,褐灰钙土的真菌和细菌生物量之比及真菌的相对多度最高。真菌生物量及真菌和细菌生物量之比与土壤中Cu2+含量呈正相关,与7月、8月的平均降雨量和土壤中速效N、Mn2+、Zn2+、有机质含量呈负相关;G+细菌的生物量与土壤中速效P含量呈正相关,与土壤容重呈负相关;G-细菌的生物量与土壤中速效P含量呈负相关,与土壤容重呈正相关。VA菌根真菌的生物量与5~8月的平均气温和5月的平均降雨量呈正相关,与8月的平均降雨量、土壤容重以及土壤中Mn2+、Zn2+含量呈负相关。从49个农田土壤样品中鉴定出何氏球囊霉、摩西球囊霉、Glomus sp.1和G.sp.24种VA菌根真菌。G.sp.1和何氏球囊霉主要分布于灰色淋溶土中;摩西球囊霉主要分布于暗棕钙土中;G.sp.2主要分布于灰漠钙土中。何氏球囊霉在土壤中的分布主要受5~8月的平均气温和土壤中Cu2+含量的影响,摩西球囊霉主要受5~8月的平均降雨量和土壤容重的影响,G.sp.1和G.sp.2主要受土壤中速效N、速效P、Mn2+、Zn2+和有机质含量的影响。VA菌根真菌和土壤理化性质对小麦N、P吸收的贡献模型为:Y1=1.36350-0.00132X11+0.06304X12-1.64599X13+18.39645 X14模型1Y2=0.27405-0.00014X21-0.01429X22+0.00184X23模型2

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 VA菌根真菌的分类简史
  • 1.2 盐碱土中VA菌根真菌资源及其分布
  • 1.2.1 盐碱土中vA菌根真菌资源
  • 1.2.2 盐碱土中vA菌根真菌的生态分布
  • 1.3 VA菌根对植物耐盐性的影响
  • 1.3.1 不同生态型VA菌根真菌对植物耐盐性的影响
  • 1.3.2 养分状况对VA菌根真菌提高植物耐盐性的影响
  • 1.3.3 其它因素对vA菌根真菌提高植物耐盐性的影响
  • 1.4 VA菌根真菌提高植物耐盐性的机制
  • 1.4.1 促进植物对矿质营养元素的吸收
  • 1.4.2 改变植物体内离子平衡
  • 1.4.3 增加植物对水分的吸收和利用能力
  • 1.4.4 诱导植物生理代谢发生变化
  • 1.4.5 与植物根际其他微生物协同作用
  • 1.4.6 改善土壤团粒结构
  • 1.4.7 植物耐盐性研究中的问题与展望
  • 1.5 农田土壤的微生物多样性
  • 1.5.1 土壤微生物多样性的评价方法
  • 1.5.2 农田土壤微生物多样性的影响因素
  • 1.6 研究目的和意义
  • 1.6.1 盐碱土中VA菌根真菌资源及其提高玉米耐盐性机制研究
  • 1.6.2 农田土壤中微生物多样性研究
  • 第二章 盐碱土中VA菌根真菌资源
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 样本采集
  • 2.1.2 VA菌根真菌的分离
  • 2.1.3 VA菌根真菌的鉴定
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 VA菌根真菌鉴定结果
  • 2.2.2 VA菌根真菌形态特征
  • 第三章 盐碱土中VA菌根真菌侵染和产孢的影响因素
  • 3.1 材料和方法
  • 3.1.1 标本采集
  • 3.1.2 菌根侵染率、侵染强度及菌根结构类型的确定
  • 3.1.3 VA菌根真菌孢子密度的测定
  • 3.1.4 盐碱土理化性质的测定
  • 3.1.5 真菌、细菌和放线菌总数的测定
  • 3.1.6 数据分析
  • 3.2 结果与分析
  • 3.2.1 菌根化植物的多样性
  • 3.2.2 宿主植物与VA菌根真菌之间的关系
  • 3.2.3 土壤因子与VA菌根真菌之间的关系
  • 3.2.4 真菌、细菌和放线菌数量与VA菌根真菌的关系
  • 3.2.5 VA菌根真菌孢子密度和侵染率与各因子间的关系
  • 3.3 讨论
  • 第四章 盐碱土中VA菌根真菌分布的影响因素
  • 4.1 材料和方法
  • 4.1.1 标本采集
  • 4.1.2 VA菌根真菌的分离和鉴定
  • 4.1.3 盐碱土理化性质的测定
  • 4.1.4 统计方法
  • 4.1.5 数据分析
  • 4.2 结果与分析
  • 4.2.1 盐碱土中VA真菌真菌的组成
  • 4.2.2 宿主植物与VA菌根真菌多样性
  • 4.2.3 盐碱土类型与VA菌根真菌多样性
  • 4.2.4 土壤理化性质对盐碱土中VA菌根真菌的影响
  • 4.3 讨论
  • 第五章 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米光合特性和水分状况的影响
  • 5.1 材料和方法
  • 5.1.1 试验材料
  • 5.1.2 研究方法
  • 5.1.3 数据分析
  • 5.2 结果和分析
  • 5.2.1 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米水分状况的影响
  • 5.2.2 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片的叶绿素相对含量的影响
  • 5.2.3 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片光合气体交换参数的影响
  • 5.2.4 接种VA菌根真菌对盐胁迫下玉米叶片叶绿素荧光参数的影响
  • 5.3 讨论
  • 第六章 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米根系特征和生物量的影响
  • 6.1 材料和方法
  • 6.1.1 试验材料
  • 6.1.2 研究方法
  • 6.1.3 数据分析
  • 6.2 结果与分析
  • 6.2.1 不同盐浓度下VA菌根真菌对玉米的侵染率
  • 6.2.2 不同盐浓度下玉米对VA菌根真菌的依赖性
  • 6.2.3 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米生物量的影响
  • 6.2.4 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米根冠比的影响
  • 6.2.5 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米根系活力的影响
  • 6.2.6 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米根系结构的影响
  • 6.3 讨论
  • 第七章 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米渗透调节能力的影响
  • 7.1 材料和方法
  • 7.1.1 试验材料
  • 7.1.2 研究方法
  • 7.1.3 数据分析
  • 7.2 结果与分析
  • 7.2.1 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片淀粉、还原糖和可溶性糖含量的影响
  • 7.2.2 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片游离氨基酸和脯氨酸含量的影响
  • 7.2.3 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片可溶性蛋白的影响
  • 7.2.4 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片中游离有机酸含量的影响
  • 7.2.5 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米盐害级数的影响
  • 7.2.6 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片MDA含量和电解质透出率的影响
  • 2-和H2O2含量的影响'>7.2.7 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米叶片O2-和H2O2含量的影响
  • 7.2.8 盐胁迫下VA菌根真菌对玉米酶活性的影响
  • 7.3 讨论
  • 7.3.1 盐胁迫下VA菌根真菌与渗透调节物质之间的关系
  • 7.3.2 盐胁迫下VA菌根真菌与细胞膜稳定性间的关系
  • 第八章 加拿大农田土壤中微生物多样性研究
  • 8.1 材料和方法
  • 8.1.1 VA菌根真菌菌丝的收集
  • 8.1.2 土壤和小麦样品的采集
  • 8.1.3 土壤理化性质的测定
  • 8.1.4 小麦体内N、P含量的测定
  • 8.1.5 VA菌根真菌菌丝长度的测定
  • 8.1.6 微生物生物量的测定
  • 8.1.7 VA菌根真菌的鉴定
  • 8.1.8 数据分析
  • 8.2 结果与分析
  • 8.2.1 土壤类型对微生物多样性的影响
  • 8.2.2 土壤类型对各类微生物生物量及其相对多度的影响
  • 8.2.3 土壤类型与VA菌根真菌种属分布的关系
  • 8.2.4 土壤理化性质和气候条件对微生物生物量的影响
  • 8.2.5 土壤理化性质和气候条件对VA菌根真菌种属分布的影响
  • 8.2.6 VA菌根真菌菌丝生长状况和土壤理化性质对小麦体内N、P含量的贡献
  • 8.3 讨论
  • 第九章 结论与展望
  • 9.1 研究特色与创新之处
  • 9.2 研究结论
  • 9.3 研究展望
  • 参考文献
  • 附图
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

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