一种利用丛枝菌根真菌提高小麦生长和抗旱能力的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用丛枝菌根真菌有效提高小麦的抗旱能力和产量的方法，以合理、高效的发挥干旱胁迫下AM真菌与宿主植物的互惠共生关系。该方法有选择的利用与小麦有密切共生关系的丛枝菌根真菌，并通过条件控制方式，建立丛枝菌根真菌与小麦的共生关系，促进小麦生长，提高干旱适应性。该方法使用的AM真菌包括单孢球囊霉（Glomus?monosporum）或光壁无梗囊霉（Acaulospora?laevis）中的一种，利用红三叶草在扩繁基质中分别扩繁两种AM真菌，然后将两种丛枝菌根菌根真菌接种剂分别与小麦在共生培养基质中共培养，提供了提高AM真菌与宿主在逆境条件下有益共生的有效途径，通过人为方式改善AM真菌对宿主植物的侵染共生关系，提高了旱地作物产量。
【专利说明】一种利用丛枝菌根真菌提高小麦生长和抗旱能力的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农业生态微生物的应用技术，具体涉及到利用与植物具有密切共生关系的丛枝菌根真菌，通过共培养建立互利共生关系以提高小麦产量和抗旱能力的方法。
【背景技术】[0002]小麦是人类的主要粮食作物之一，世界上70%的小麦种植面积分布在干旱半干旱地区，干旱成为制约其产量的最重要因素。发展灌溉技术可以有效的缓解干旱威胁，但是淡水资源短缺是一个世界性的问题；转基因技术虽然在一定程度上能提高作物的抗旱性，但是转入抗旱基因提高作物抗旱性的同时不一定提高产量，再加之该技术还存在争议，尚不能受到全民接受；而改进耕作栽培技术，例如保护性耕作、地面覆盖等抗旱性耕作方式，也不能从根本上解决问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种利用丛枝菌根真菌有效提高小麦的抗旱能力和产量的方法，以合理、高效的发挥干旱胁迫下AM真菌与宿主植物的互惠共生关系。
[0004]本发明技术方案如下:一种利用丛枝菌根真菌提高小麦生长和抗旱能力的方法，该方法有选择的利用与小麦有密切共生关系的丛枝菌根真菌，并通过条件控制方式，建立丛枝菌根真菌与小麦的共生关系，促进小麦生长，提高干旱适应性。然后进一步通过控水处理，研究丛枝菌根真菌对宿主干旱应对能力的影响。该方法包括如下步骤:
A、菌根真菌接种剂的获得
AM真菌包括单抱球囊霉(Glomus monosporum)或光壁无梗囊霉(Acaulospora Iaevis)中的一种，
利用红三叶草在扩繁基质中分别扩繁两种AM真菌，接种量以重量比计算为扩繁基质的3%~5%，最终获得菌根真菌接种剂，其含有50-80个孢子/IOg干土以及根内外菌丝和侵染根段；扩繁基质为河沙与土按照1:1的质量比混合后灭菌使用；
B、共同培养
将两种丛枝菌根菌根真菌接种剂分别与小麦在共生培养基质中共培养，共生培养基质为蛭石和营养土按照1:1的体积比混合后灭菌使用，该培养基质的田间持水量为39.2%。
[0005]优选的，所述步骤A中的扩繁基质以及步骤B中的共生培养基质在160°C高温下灭菌4小时。
[0006]优选的，所述步骤B接种方式和接种量是按照IOg/盆的根真菌接种剂平铺在土层5cm以下。
[0007]本发明使用的两株AM真菌购于西澳大学自然农业科学部地球与环境学院，该两株菌均保藏于西澳大学菌种保藏中心，其中单孢球囊霉(Glomus monosporum)保藏号为WUMlI,光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis)保藏号为 Sunsex。
[0008]本发明采用AM真菌与植物有益共生技术，为提高旱地作物产量提供了一种兼顾经济和环境生态效益的新途径。虽然AM真菌与植物之间没有严格的宿主特异性，但是不同的AM真菌对宿主植物有一定的偏好性。
[0009]本发明方法建立在小麦与AM真菌之间的互惠共生关系之上，通过筛选对小麦有一定偏好性的AM真菌，并利用合理的基质和栽培模式获得包含AM真菌孢子、根段和菌丝的接种物，将接种物与小麦共同埋在一起构建菌根化良好的植株，通过从小麦根围土壤分离两株AM真菌，挖掘AM真菌与特定宿主的偏好性关系，提供了提高AM真菌与宿主在逆境条件下有益共生的有效途径，通过人为方式改善AM真菌对宿主植物的侵染共生关系，提高了旱地作物产量。
[0010]本发明的有益效果:
1.通过检测充分供水条件下两种AM真菌都具有较高的菌根侵染率，表明本发明选用的两种AM真菌对小麦具有较高的偏好性；
2.两种AM真菌接种物，不论在充分供水还是严重干旱条件下，均能有效促进小麦生长，两种菌根植物株高、地上部分生物量和穗重都显著高于不接AM真菌的对照组。表明接种AM真菌能促进小麦生长，有助于提高宿主植物的干旱适应性。尤其在低水分胁迫下也能提高宿主植物的抗旱能力。
[0011]3.在充分供水和干旱胁迫条件下，接种两种菌根真菌小麦的光合速率分别高于相同水分处理的对照组。表明AM真菌通过提高宿主植物叶片光合速率来增加有机物的积累，从而提高地上部分生物量和产量。在严重干旱胁迫下，AM真菌影响叶片脱落酸(ABA)的含量减少水分散失，降低细胞膜损伤等，使宿主植物在极度干旱条件下，仍保持一定的生长特性，促进最终产量形成。
[0012]4.本发明采用宿主依赖性的AM真菌接种剂提高小麦抗旱性的方法，也可以将AM真菌菌剂以拌种的方法用于田间生产。
[0013]本发明方法效果明显，简单实用，绿色环保。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是一种丛枝菌根真菌提高小麦干旱能力的原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例和【具体实施方式】对本发明作进一步详述。
[0016]实施例1
以单孢球囊霉(Glomus monosporum)作为真菌接种物，采用直径为21cm、高16cm的塑料盆作为培养容器。
[0017]A、实验处理
以六倍 体小麦cv.L8275为宿主植物。挑选饱满、均一、健康的小麦种子，采用浓度为0.1%的次氯酸钠消毒2min，然后用蒸馏水清洗干净。
[0018]以蛭石和营养土 (蛭石和营养土的体积比为1:1)的混合物为栽培基质(该基质的田间持水量为39.2%)，其中蛭石和营养土于市场购买。
[0019]在接种前，对所用基质进行160°C干热灭菌4h，自然降温后装入用巴氏消毒液灭菌的培养容器内，播种时，每盆先装3kg灭菌基质,然后将IOg/盆的真菌接种物平铺在土层5cm以下，对照放IOg灭菌的接种物，对照组和接菌实施例组各处理12盆。每盆分别播种14粒小麦种籽，出苗I周后定苗，保留10株/盆。实验期间，采用自然光照，在遮雨棚中进行。实验期间根据需要浇水，在播种后40天、60天分别给每盆浇施100ml营养液(NH4N03:5.415 g/L, KH2P04: 2.32 g/L)。
[0020]实施例2
实验处理方式与实施例1操作相同，与实施例1不同之处在于使用光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis)作为菌根真菌接种剂。
[0021]接种效果实验
实验中的水分梯度控制和时间是指当旗叶出现时利用每天称重浇水的方法进行控水处理，其中充分供水为田间持水量的80%,干旱处理为田间持水量的30%。
[0022]采样处理具体指控水结束后，将实验处理分成两组，一组取样分析共生关系、生长和生理生化指标；另一组恢复正常供水，直到小麦成熟收获产量。
[0023]对照组:与实施例1不同之处在于播种时，每盆先装3kg灭菌基质，然后在每个盆中将IOg灭菌的真菌接种物(使得菌种失活)平铺在土层5cm以下，对照组和接菌实施例组各处理12盆。
[0024]下面进行盆栽控水方法以有效、定量的研究AM真菌提高小麦抗旱的效果:
对于实施例1和对照组的旗叶出现时利用每天称重浇水的方法进行控水处理，其中充分供水为田间持水量的80%，干旱处理为田间持水量的30%，每个处理6盆重复。控水实验两周后，根据植物的干旱生理生态衡量指标分别取3盆测定气体交换参数、株高，叶面积、地上部分生物量和叶片理化特性和菌根侵染率。剩余每个处理三个重复恢复充分供水直到成熟，测定其穗重。
[0025]表1示出了实施例1和对照组不同处理方式对菌根侵染率以及小麦生长和产量形成的影响，结果表明，虽然土壤干旱显著降低单孢球囊霉菌根侵染率、小麦株高、地上部分生物量和穗重；但是接种单孢球囊霉不论在充分供水还是干旱胁迫条件下，均能提高小麦的生长特性和穗重，表明单孢球囊霉在充分供水和干旱胁迫下，均能促进小麦生长，提高最终产量。也可以说，接种单孢球囊霉通过促进小麦整体生长而提高其系统抗旱能力，有利于产量积累。
【权利要求】
1.一种利用丛枝菌根真菌提高小麦生长和抗旱能力的方法，其特征在于该方法包括如下步骤: A、菌根真菌接种剂的获得 AM真菌包括单抱球囊霉(Glomus monosporum)或光壁无梗囊霉(Acaulospora Iaevis)中的一种， 利用红三叶草在扩繁基质中分别扩繁两种AM真菌，接种量以重量比计算为扩繁基质的3%~5%，最终获得菌根真菌接种剂，其含有50-80个孢子/IOg干土以及根内外菌丝和侵染根段；扩繁基质为河沙与土按照1:1的质量比混合后灭菌使用； B、共同培养 将两种丛枝菌根菌根真菌接种剂分别与小麦在共生培养基质中共培养，共生培养基质为蛭石和营养土按照1:1的体积比混合后灭菌使用。
2.根据权利要求1所述的一种利用丛枝菌根真菌提高小麦生长和抗旱能力的方法，其特征在于:所述步骤A中的扩繁基质以及步骤B中的共生培养基质在160°C高温下灭菌4小时。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用丛枝菌根真菌提高小麦生长和抗旱能力的方法，其特征在于:所述步骤B接种方式和接种量是按照IOg/盆的根真菌接种剂平铺在土层5cm以下。
【文档编号】A01G7/06GK103828618SQ201410115596
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】祝英, 熊友才, 陈应龙, 王兆滨, 王建永 申请人:兰州大学