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Botanical Research
Vol. 08  No. 03 ( 2019 ), Article ID: 30525 , 8 pages
10.12677/BR.2019.83036

Distribution of Mycorrhizal Fungi in Poplar Communities in Jilin Province

Dawei Zhang1, Yifei Zhang1, Shuchun Li2, Liming Pan1, Yanyan Pan1*

1Jilin Provincial Academy of Forestry Sciences, Changchun Jilin

2Tree Seedling Management Station, Forestry Department of Jilin Province, Changchun Jilin

Received: May 8th, 2019; accepted: May 22nd, 2019; published: May 29th, 2019

ABSTRACT

The species and distribution of mycorrhizal fungi were investigated in 13 natural communities in 7 regions of western Jilin province. 8 mycorrhizal fungi species were found which belong to 3 genera. There were the most abundant species of Glomus, 75% of all species. The maximum species richness of mycorrhizal fungi was 5, and the highest frequency of species of Glomus was 76.92%. The average infection frequency, infection intensity and spore density of mycorrhizal fungi on poplar roots was 49.44%, 37.59% and 22.08, respectively. There were significant positive correlations among infection frequency, intensity and spore density; the maximum correlation coefficient was 0.863. The results showed that there were abundant mycorrhizal fungi resources in poplar communities in Jilin province, which provided a theoretical basis for further utilization of poplar to improve saline-alkali land.

Keywords:Mycorrhizal Fungi, Populus, Species Richness, Correlation Analysis

吉林省杨树群落中菌根真菌 资源分布

张大伟1，张义飞1，李树春2，潘丽铭1，潘艳艳1*

1吉林省林业科学研究院，吉林 长春

2吉林省林木种苗管理站，吉林 长春

收稿日期：2019年5月8日；录用日期：2019年5月22日；发布日期：2019年5月29日

摘 要

本研究在吉林省西部7个地区13个群落中，调查了杨树菌根真菌的种类和分布，共鉴定出菌根真菌3属8种，其中最多的是球囊霉属，占总种数的75%，在所有调查样点中，菌根真菌物种丰富度最大值为5，球囊霉属物种出现的频度最高为76.92%，各样点菌根真菌对杨树根系的侵染频率平均值为49.44%，侵染强度平均值为37.59%，孢子密度平均值为22.08，各样点菌根真菌侵染频率、侵染强度与孢子密度三者之间均呈极显著正相关，相关系数最大值为0.863。结果表明在吉林省西部杨树群落中存在较丰富的菌根真菌资源，为进一步利用杨树改良盐碱地提供理论依据。

关键词 :菌根真菌，杨树，物种丰富度，相关性分析

Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

丛枝菌根真菌是迄今为止发现的广泛分布于土壤中且与植物关系最为密切的微生物之一，能与绝大多数的高等植物形成共生体系 [1]。由于地区生存条件的差异，在不同区域的菌根真菌的种类和分布也不同，能够表现出地域和生境差异，从而形成丰富的种质资源 [2] [3]。在不同生境中，菌根真菌的物种丰富度、孢子密度、侵染频度以及侵染强度也不同。菌根真菌的资源分布不仅受宿主植物影响外，还受到气候、土壤等环境因子的影响 [4] [5]。近年来，AM真菌在盐碱地、荒漠土地、退化草地、以及工业污染区等生境中的分布问题已成为研究热点 [6]。了解菌根真菌的资源分布，利用菌根真菌修复退化生态系统 [7]，具有较高的应用价值，是进一步开发利用菌根真菌的基础。

吉林省西部由于过度开垦放牧，加上全球气候变暖等因素的影响，生态系统退化严重，主要表现为不同程度的盐碱化 [8]。由于杨树具有较强的适应性，是吉林省西部造林绿化的主要树种，杨树菌根资源丰富，是菌根营养型树种 [9]。本研究开展吉林西部杨树菌根真菌资源调查，了解侵染杨树根系的AM真菌种类和分布，为进一步利用杨树改良盐碱地提供理论依据。

2. 材料与方法

2.1. 采样地点

本次实验开始于2017年9月，对吉林省西部7个地区13个群落(见表1)进行调查研究，按林龄对所调查的群落进行划分，包括长春市农安县开安镇成过熟林、长春市农安县开安镇中幼龄林、长春市农安县哈拉海镇成过熟林、长春市农安县哈拉海镇中幼龄林、松原市长岭县中幼龄林、松原市前郭县王府站镇中幼龄林、松原市前郭县王府站镇成过熟林、松原市长山镇中幼龄林、松原市长山镇成过熟林、大安市中幼龄林、大安市成过熟林、大安市舍力镇成过熟林和大安市舍力镇中幼龄林。

2.2. 采样方法

对当地具有代表性的杨树群落进行调查，按照25 cm × 25 cm的取样面积，移除羊草地上部分后，去掉表层土2 cm，根系和土壤利用撬挖深20~30 cm，取土约2 Kg，装入已经准备好的取样袋中，袋上标明采样时间、地点、周围环境同时注明采样人员。为了将取得的新鲜杨树根系带回实验室进行实验，需将其立即置于配好的福尔马林：冰醋酸：酒精(FAA固定液)中，样品确保3次重复。

Table 1. The information of sites where mycorrhizal fungi resources was investigated in rhizosphere of Populus

表1. 杨树根际土壤菌根真菌资源调查地点基础情况

2.3. 样品处理

2.3.1. AMF孢子分类及计数

AM孢子进行分离采用湿筛倾析–蔗糖离心法 [10]。利用四分法称取100 g土样，放入准备好的烧杯中加水进行搅拌，然后浸泡30 min，分别过0.8 mm，0.25 mm和0.05 mm的筛子，将筛出物装入离心管中，转速调至3000 r/min，离心3 min，去掉上清液，加入50%的蔗糖溶液搅匀，同样转速调至3000 r/min离心1.5 min。把上清液过0.05 mm筛子后获得孢子。得到的孢子在体视显微镜下于培养皿内分格计数，测定孢子密度(SD, spore density)和物种丰度(SR, species richness)。

孢子密度：采用每100 g观测土样内AM真菌孢子总数。

SD = AM真菌所有物种的孢子总数/100g土壤

物种丰富度：即统计某样点100 g土壤中含有的AM真菌物种的数目

SR = AM真菌所有物种的数目

在体视显微镜下先观察并记录孢子的大小、颜色、连孢菌丝特征等。再用移液枪挑取孢子放置于载玻片上，用PVLG、PVLG和Melzer试剂制成标本，根据孢子的大小、颜色、类型、厚度、内含物性质等特征，并参考Schenck和Perez [11] 的“VA菌根真菌鉴定手册”，以及国际丛枝菌根真菌保藏中心(INVAM)网站上提供的鉴定图片对AMF进行鉴定，按照Morton和Redecker [12] 的分类系统对AMF进行鉴定分类。

2.3.2. 杨树根系透明、染色和侵染情况

对杨树根系采用KOH透明–乳酸甘油酸性品红染色法进行染色 [12]。首先将选出的根系切成1~2 cm的根段，蒸馏水冲洗5次，将根段放入10% KOH溶液中，溶液完全淹没根段，放置于90℃水浴锅中60 min，蒸馏水冲洗5次，放入碱性双氧水(H2O2)中软化20 min后，用清水清洗干净，放入2%的盐酸(HCl)中酸化4 min，盐酸倒出，加入配置好的酸性品红溶液(85%乳酸500 ml + 甘油500 ml + 水500 ml + 酸性品红0.75 g)，然后在90℃水浴锅中继续染色30 min。取出样根，放在乳酸甘油溶液(1:1)中浸泡脱色。将根样从乳酸甘油溶液中取出进行压片，每个样品随机选取50条根段，在显微镜下观察每条根的侵染长度(以mm记录)，并记录侵染根段数和总根段数。按照公式计算侵染频率(Colonization Rate, CR %)和侵染强度(Infection Intensity, II %)，如下：

侵染频率 = (侵染根段数/总根段数) × 100

侵染强度 = (侵染根长/总根长) × 100

2.4. 分析方法

数据使用SPSS 19.0进行处理，同时利用线性回归法，分析了侵染频率、侵染强度与孢子密度三者之间的关系。

3. 结果与分析

3.1. 杨树AM真菌种源分布

通过对吉林省西部7个地区13个群落中杨树林进行根际丛枝菌根真菌资源调查，初步了解了该地区杨树AM真菌的种类，结果见表2。共鉴定出AM真菌3属8种，其中球囊霉属(Glomus) 6种，球囊霉属包括聚生球囊霉(G. fasiculatum)、聚丛球囊霉(G. aggregatum)、摩西球囊霉(G. mossea)、近明球囊霉(G. claroideum)、地球囊霉(G. geosporum)、微丛球囊霉(G. microaggregatum)，占总种数的75%；无梗囊霉属(Acaulospora) 1种，为光壁无梗囊霉(A. laevis)，占总种数的12.5%；类球囊霉属(Paraglomus) 1种，为隐类球囊霉(P. occultum)，占总种数的12.5%。在所有调查样点中，AM真菌物种丰富度最小值为1，出现在地块2(农安县开安镇中幼龄林)中；最大值为5，出现在地块3 (农安县哈拉海镇成过熟林)中。在所有鉴定出的杨树根际土壤的 AM真菌中，球囊霉属物种出现的频度最高，其中聚生球囊霉在10个调查样点中出现，频度达到76.92%，其次是聚丛球囊霉和摩西球囊霉，出现频度均为46.15%，双型球囊霉的出现频度最低，仅为7.69% (见表2)。

Table 2. The resources and distribution of AM fungi in Populus

表2. 杨树土壤 AM 真菌资源及地区分布

3.2. 杨树AM真菌侵染情况及影响因素

在所调查的杨树群落中，各样点AM真菌对杨树根系的侵染频率范围为30.00%~71.33%，平均值为49.44%，侵染强度范围为9.33%~50.67%，平均值为37.59%，孢子密度范围为12.33%~35.33%，平均值为22.08 (见表3)。

Table 3. The resources and distribution of AM fungi in rhizosphere of Populus

表3. 各调查地点杨树根系侵染频度、侵染强度和孢子密度

3.3. 杨树AM真菌侵染情况相关性分析

在所调查的杨树群落中，各样点AM真菌侵染频率、侵染强度与孢子密度三者之间均呈极显著正相关，相关系数最大值为0.863 (侵染频率与侵染强度)，即AM菌侵染的杨树根系数量越多，其在每条根上侵染的长度越长(见表4)。

Table 4. Correlation coefficients among infection frequency, intensity and spore density in rhizosphere of Populus

表4. 各调查地点杨树根系侵染频度、侵染强度和孢子密度相关性分析

**在0.01水平(双侧)上显著相关。

4. 讨论

自然界中，广泛存在着 AM真菌与高等植物的共生关系 [13]。AM真菌属于专性共生真菌，宿主植物的多样性在一定程度上决定AM真菌的多样性 [14]，不同宿主植物根围的AM真菌组成和数量不同。杨树是一种内外生菌根植物，AM真菌的共生能够在杨树的苗期发挥重要作用，为后期杨树的健康生长奠定基础，同时也有研究发现AM真菌的共生能够促进杨树生长和营养吸收 [15]。

我国对AM真菌的研究从20世纪80年代开始。已报道发现了7属99种AM真菌 [16]。张美庆 [17] 、王幼珊 [18] 等进行了以北方、东南沿海和西南、华中等地区为主的全国范围的丛枝菌根调查，已报道AM真菌51种，内含一个新种，13个国内新纪录种。

根据孢子的大小、颜色、类型、厚度、内含物性质等特征为主要依据，并参考“VA菌根真菌鉴定手册”，以及国际丛枝菌根真菌保藏中心(INVAM)网站上提供的鉴定图片对AMF进行鉴定。本研究中，根据这个方法，鉴定出AM真菌3属8种，其中球囊霉属(Glomus) 6种，无梗囊霉属(Acaulospora) 1种，类球囊霉属(Paraglomus) 1种。对杨树菌根菌的研究也有很多，利用同样的方法，赵忠等 [19] 在陕西省的杨树中发现外生菌根真菌11种。这种鉴定方法要求熟悉鉴定材料，同时需要对孢子的各项形态特征进行综合分析，反复比较以减少鉴定误差，使鉴定结果较为准确可靠。

对吉林省西部7个地区13个群落杨树根围AM真菌的调查，发现在吉林省西部盐碱化土壤中存在较丰富的AM真菌资源，侵染率很高，根围土壤中的孢子密度大。在所有鉴定出的杨树根际土壤的AM真菌中，球囊霉属物种出现的频度最高，其中聚生球囊霉(G. fasiculatum)在10个调查样点中均出现，频度达到76.92%，可能为此地区的优势菌种，这与王桂君 [20] 对吉林省西部盐碱化羊草草原的研究结果一致。王发园等 [21] 在黄河三角洲盐碱土壤中丛枝菌根真菌的资源状况中也有同样的结论，共分离鉴定出32种菌根真菌，其中球囊霉属(Glomus)有24种。而刘润进等 [22] 对我国盐碱土壤中丛枝菌根菌的种属进行了研究，结果发现盐渍化砂土、壤土和粘土中存在大量的AM真菌，球囊霉属(Glomus)中的摩西球囊霉(G. mosseae)则是分布最为广泛的菌种。摩西球囊霉在本地区数量也较多，一些研究证明摩西球囊霉是重度盐土中最优势的物种 [23] [24]，并且地球囊霉也是重度退化地区的优势种 [25] [26]。

土壤中AM真菌孢子的多少对菌化植物的形成意义重大，本研究表明，各个调查样点的孢子密度变化较大，孢子密度范围为12.33%~35.33%，因此，强烈的土壤干扰和侵蚀可能是影响AM真菌繁殖体数量的主要原因之一。通过相关性分析发现，AM真菌对杨树根系的侵染频率和侵染强度在各个调查样点间变化较大。各样点AM真菌侵染频率、侵染强度与孢子密度三者之间均呈极显著正相关，即AM菌侵染的杨树根系数量越多，其在每条根上侵染的长度越长。不同AM真菌对相同植物的侵染率不同 [27]，这说明植物和AM真菌的亲和性影响侵染速度 [28]，也与根系生长的土壤条件和环境因子有很大关系 [29]。已有研究表明植物对营养元素的选择性吸收受AM真菌的影响，但是植物的生长还与盐碱胁迫有关 [30] [31]，在重度盐碱化草地植被恢复中，只有耐盐能力强的AM菌种才能发挥积极作用 [32]。

基金项目

吉林省公益性行业科研专项促进杨树生长的菌根化造林技术研究；十三五项目：东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范。

文章引用

张大伟,张义飞,李树春,潘丽铭,潘艳艳. 吉林省杨树群落中菌根真菌资源分布
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    33. NOTES

    *通讯作者。

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