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作为植物生物刺激剂的菌根真菌

作者:Youssef Rouphael,意大利那不勒斯联邦第二大学农业系Youssef Rouphael,意大利那不勒斯费德里科二世大学农业系
电邮:youssef.rouphael@unina.it

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臂杆菌根真菌(AMF)是农业中用作生物刺激剂的更有益的微生物之一。与大多数同样有益的共生体相比,AMF的使用更为广泛,因为它们能够与几乎所有的高等植物建立共生关系,并能在广泛的气候条件下生长。菌根真菌增加了宿主根系的延伸,通过作为植物和它在土壤中无法到达的矿物质之间的联系,增强了植物的营养摄取。

AM真菌在有宿主植物的情况下发芽。宿主植物根的存在打破了它们的休眠状态,形成了一个将植物与真菌联系起来的结构。随后,在植物细胞中形成吸虫结构和富含脂质的储存器官。

为了获得最佳效果,人工引入AM真菌到土壤中,应加入具有以下特点的接种物。

  • 多于一个AMF物种
  • 大量的感染性真菌繁殖体
  • 没有害虫和病原体
  • 存在有益的细菌(菌根辅助细菌),加强AMF的根部定植和营养吸收
  • 使用干燥的固体繁殖剂,因为它们已被证明具有较长的保质期

作物管理措施(轮作、使用有机肥料和有机生产)直接或间接地影响AMF的根部定植。直接影响发生在真菌被破坏时。另一方面,间接影响是创造有利于或不利于AMF的条件的做法的结果。虽然不同的农业实践对AMF的影响还没有得到充分的探讨,但研究人员已经发现轮作和有机生产可以促进土壤的生物多样性并增加孢子数量。

有负面影响的做法包括土壤耕作,增加营养物质的供应,特别是可溶性磷(减少对共生的需求),以及使用杀菌剂。

接种的作物对诸如干旱、盐度、营养缺乏、重金属的存在和不利的土壤pH值等非生物胁迫有不同的反应,但反应将部分取决于AMF的繁殖地点和方式。然而,一般来说,面对上述压力的接种作物往往表现出独特的方式。

干旱。众所周知,AMF在植物的根部形成菌丝,这增加了根部的表面积。这就意味着表面积增加,植物可以通过它吸收更多的营养和水。

盐度。盐度被认为会对AMF产生负面影响。作为回报,AMF已被证明可以抑制盐度对作物的不利影响。虽然在盐碱地上繁殖的AMF的大部分影响被抵消了,但你更有可能体验到作物性能的改善。

营养物质的缺乏。最近的几项研究发现,AMF接种与园艺作物的养分吸收增强之间存在正相关关系。如上所述,这部分是与增加的根系表面积有关的。事实上,AM真菌更适应于吸收某些营养类型,也可能是一个促成因素。

重金属。AMF通过将矿物质固定在其生物质中,给植物一个额外的表面来分配毒性,从而损害了重金属对作物的典型表现。

不利的土壤pH值。 在相同的土壤pH值条件下,接种AMF的作物比未接种的植物产生更高的生物量和可销售的产量,并改善酸性土壤通常含量较低的钾、钙和镁阳离子的营养状况。AMF接种还可以增加铁、锌、钾、磷和锰阳离子的营养状况;增加叶绿素含量;改善植物体内的二氧化碳同化。

AMF可以刺激植物的初级和次级代谢,因此,植物化学物的生物合成和积累也被称为次级代谢物。这发生在植物的防御被AMF根系定植所触发的结果。对几种芳香和园艺植物进行了研究,监测AMF接种后植物化学物的生产变化,记录了亲脂和亲水抗氧化剂积累的净增加。一些植物显示出精油的浓度增加,而其他植物产生更多的假高丽参和高丽参。总的来说,不同的植物物种对接种不同种类的AMF有不同的反应,因此准确地选择带有AMF菌株的物种是获得营养丰富的作物必须的。

AMF与其他生物刺激剂的区别在于,它们不受环境因素的抑制,几乎所有的植物物种都能形成。通过配合使用有机肥料和轮作等有利做法,用户可以使菌根真菌成为大量园艺投入的有效替代品。 

 

请您在这里申请访问本主题的整个研究文章:
Rouphael, Youssef, et al. "Arbuscular Mycorrhizal Fungi Act As Biostimulants In Horticultural Crops."Scientia horticulturae,第196期,第91-108页。 Doi:10.1016/j.scienta.2015.09.002