球囊霉素被分为4类.docx

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球囊霉素被分为4类

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球囊霉素被分为4类，分别为总提取球囊霉素（ｔotaｌgｌomaｌｉn，TG）、易提取球囊霉素（easilｙ　extractable　gloｍalin,EEＧ）、免疫反应总球囊霉素（ｉmmuｎorｅactiｖetotalglomａlｉn,IＲTＧ）和免疫反应易提取球囊霉素（iｍmunoreaｃtiveｅasｉlyextracｔablｅglomaliｎ,IREEＧ）

（2）外源EＥ-GＲSP对枳生长、土壤结构和土壤肥力的影响

目前,GRＳP对土壤团聚体的重要作用主要是对土壤中的ＧRＳP含量和水稳性团聚体的含量之间的通过通径分析或是相关性分析得到。

迄今为止,还没有直接证据证明GＲSP可以促进土壤团聚体的稳定性。

鉴于此,我们从土壤中提取易提取球囊霉素相关蛋白（EE－GRSP，一种呈现活性和不稳定的球囊霉素相关蛋白），分析不同强度的EE-GRSP溶液对枳（Poncirustriｆｏlｉata）实生苗生长和根际土壤特性的影响,探讨外源GRＳP对植株生长、土壤特性和土壤肥力的影响。

试验主要研究的内容和结果如下:

经过3个月的外源EE－GRＳＰ处理后，分析植株生长、根际土壤中球囊霉素含量、水稳性土壤团聚体的含量、团聚体的稳定性以及相关土壤酶活性等的变化，探讨外源EE-GRSＰ对植株生长、土壤特性和土壤肥力的影响。

结果表明，1／４和1/2强度的EＥ-GＲSP溶液显著促进枳实生苗的营养生长、植株生物量，且植物的生物量与外源EE-GRSP之间存在显著的曲线相关关系。

３种不同浓度的EE－GＲSP都显著提高了枳根际水解碳水化合物含量，1/2强度浓度和全强度EE-GRSＰ溶液显著提高了枳实生根际的土壤有机碳的含量，但是只有1／２强度的EE－ＧRSP土壤热水提取碳水化合物的含量。

所有的外源EＥ-GＲSP溶液的处理都显著提高了枳根际土壤中的内源GＲSＰ的含量。

外源EE-GRSP处理显著提高了水稳性团聚体的含量和土壤团聚体的平均质量直径（ＭＷＤ）和几何平均直径（ＧＭＤ）,显著降低了土壤团聚体的分形为数（Ｄ）,其中以1／2强度浓度的EE－GRSP处理的效果最好。

此外，团聚体MWD和外源EE－ＧRSP之间存在显著的曲线相关关系。

这暗示GRSP确实可以促进良好土壤结构的形成，但是当土壤中的GRSP超过一定的范围，增加的GRＳＰ含量不会再对土壤团聚体起到额外的作用。

所有的外源EE-ＧRSP处理都显著提高了枳根际的土壤过氧化物酶的活性。

除了1/4强度的EE-GＲSP处理对枳根际的酸性磷酸酶没有显著影响外，其他的处理都显著提高了枳根际的酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶和总磷酸酶的活性。

其中,全强度EＥ-GRSP溶液对枳根际的磷酸酶的活性的影响最大。

这些结果暗示外源ＥE-GRSP的施加可以改善枳根际的土壤结构，提高土壤肥力,从而促进植物的生长，其中1/2强度的EE-GＲＳＰ处理呈现出最好的促进效果。

但是当团聚体的稳定性达到一定程度时，团聚体的稳定性就不再随GRＳP含量的增加而增加。

出现这样的现象对于农业土壤来说也许是好的，但是在大多数的农业土壤中土壤团聚体的稳定性都非常的低,随着土壤中GＲSＰ的增加团聚体的稳定性也会随着增加。

有几种原因或许可以解释为什么土壤中的GRSP和团聚体的稳定性存在反曲线的相关性。

第一,当土壤中GＲSP含量非常高时，可能团聚体中的大部分的孔隙都被这种物质堵塞了，从而减缓了水分向团聚体中的渗透[31]。

第二，GＲSP中含有大量的胡敏酸和碳水化合物,这些物质也会促进团聚体的稳定性，但是当团聚体的稳定性达到一个阀值后，这些物质的增加也不会再促进团聚体的稳定性的提高［24］。

虽然一些研究ＧRＳP对团聚体稳定性的作用可能与其天然的疏水特性有关。

但是到目前为止,有关GRSP促进团聚体的形成和稳定的机制还不清楚。

AM真菌一般消耗宿主植物的４～20%光合产物[45]，然后通过根外菌丝的周转把C转运到土壤中储存起来,据估计AＭ真菌对土壤生态系统有机碳的贡献为54~９00kg/hm2［4４]。

GRSＰ也普遍存在于各种土壤中,在农田、草原、森林、河漫滩、沙漠土壤中均测定到ＧＲＳP[4３，40,46,3８,42，４７]。

因为ＧRSP可以提高团聚体的稳定性，从而促进土壤C的固定。

土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量明显高于其自然背景值,并造成生态破坏和环境质量恶化的现象[53]。

土壤重金属污染的危害不仅仅取决于重金属在土壤中的总量,还取决于其存在形态和各形态所占的比例［５4］。

研究发现土壤有机质（ＳＯＭ）和蛋白质可以螯合土壤中的潜在的有毒元素，从而降低土壤中的重金属的毒性和控制重金属的形态[5５]。

如富里酸、胡敏酸和胡敏素都对土壤中的重金属具有潜在的螯合作用[56]。

GRSP作为ＡＭ真菌分泌的一种糖蛋白,也是土壤有机质的重要组成部分，可能也可以螯合土壤中的重金属,从而达到土壤修复的作用。

Rillig和Sｔｅinbｅrｇ实验也证明随着丛枝菌根真菌菌丝生长空间的增加，而土壤中的ＧＲSP含量却在不断的减少[6５]。

他们的实验首次表明不利的生长环境可以促进GRＳP的分泌。

因此他们认为AM真菌分泌GRＳP是为了给自身提供有力的生长条件,GRSP对土壤的生态功能可能只是次要的作用或是两种作用是同等重要的[６4]。

在特定的条件下，土壤中GRSP的含量主要是取决于ＡＭ真菌产GＲSＰ的速率和GＲSP的降解速率［６６]。

因此，只要是影响GRSＰ的产生和GRSP的降解的因素都会影响到土壤中GRＳP的水平。

影响土壤球囊霉素相关土壤蛋白产生和功能的因素

1.在特定的条件下，土壤中GRSＰ的含量主要是取决于AM真菌产GRSP的速率和GRSP的降解速率[66]。

2.因为植物提供给AM真菌相当多的C都用于GRSP的产生，因此植物的生产力是控制GＲSP含量的一个重要的因素。

3.Wilsｏn等[69]报道植物的生物量和凋落物的数量和质量都会影响ＧRＳP的含量。

这可能是由于ＡM真菌对植物的丰富度和植物的净生产力的依赖性。

4.Tｒesedｅr和Tｕrner认为在那些水分和养分缺乏的环境中，植物对AＭ真菌的依赖性越强,GRＳP的产量也就会越高[６６]。

5.大气中的ＣO2含量是影响GRSP含量的另一个重要的因素［７0]，因为CO2浓度的提高会影响C的循环。

CO2浓度提高会增加光合速率、水、光和养分利用效率和减少气孔导度和蒸腾作用从而提高植物的净初级生产力。

大气中CO２浓度的升高会提高土壤中GRSP的含量[７０]。

6.土壤生物提高菌根侵染,可能也会提高ＧＲSＰ的含量。

因此，所谓的“菌根-促生细菌”可以刺激孢子的萌发、菌丝的生长,AM真菌的建立从而提高GRSP的含量。

像线虫和弹尾目这样的微生物也会对GRSP的产量产生积极或是消极的作用。

例如，弹尾目对菌根菌丝的啃食,可能会减少菌丝的繁殖和扩散。

7.种植制度和土地管理措施也会影响ＧRSＰ的水平。

耕作减少ＧRSP的产量,减少植被和AM真菌的丰富度从而加速ＧRSP的降解［６６]。

8.有趣的是,AM真菌的丰富度并不总是和GＲＳP的含量之间存在相关性[66]。

9.丛枝菌根的活性可能和GＲSP的含量之间没有相关性。

2．１.2试验设计

图2-1根箱

　根箱装置如图2－１所示。

塑料管：

采用规格为外径10　cm，内径9cm，高18cm的PVC塑料水管制成，在管壁四周开10　ｃm×３.5　cm的四个口（距离PVC管底部2cｍ）,并在管壁四周和底部粘上一层37　μｍ的尼龙网（孔径为4０0目）尼龙网可以允许根外菌丝穿过，但是植物根系则不能。

有机玻璃箱:

长×宽×高为17.5×17.5×15ｃm,为了保持自然排水,在塑料箱子的底部打4个孔径为0.5mm的小洞。

这样PＶＣ管就作为根室,有机玻璃箱作为菌丝室。

实验为双因素试验,采用完全随机设计。

因素一为接种丛枝菌根真菌,包括接种Funnelifｏｒmｉs mｏsseae　（Ｆ.　ｍossｅａe）和不接种F. ｍoｓｓeａe　２个处理,接种菌种处理的接种计量是每盆100g菌剂,采用“二层接种法”进行接种。

因素二为对PVC管进行定期旋转（菌丝破坏）和不旋转（菌丝原位释放）两种处理。

供试植物种于PVC管中，每个PVC管中装入1.２kｇ的供试土壤并种植2株枳实生苗,然后将PＶC管插入有机玻璃箱子的正中间，然后再在塑料箱子中装入3Ｋｇ的供试土壤，并在有机玻璃的箱子外面贴上报纸。

在枳幼苗移栽定植6　w后,每个星期将需要旋转处理的PＶＣ管沿垂直方向的轴顺时针旋转180°以破坏根外菌丝。

试验共４个处理，每个处理重复5次，总计20个PVC管，随机排列。

将此模拟装置至于长江大学园艺园林学院的玻璃温室中,供应充足的水使其正常生一长,并随时注意杂草的清除和虫害的防治。

２.3.１旋转处理对枳菌根侵染率和土壤菌丝密度的影响

本研究结果显示,旋转处理可以显著的降低菌根的侵染率与根室和菌丝室土壤中的菌丝密度（表2-1）,说明PVC管旋转处理（模拟田间条件下根外菌丝的破坏）,抑制了土壤菌丝的发育。

这些结果与Johnsoｎ等[8８]的研究结果一致。

他们研究了菌丝的定期破坏对菌根的侵染、菌根的发育、土壤菌丝和菌丝对土壤中Ｐ的传递的影响。

2.3．2旋转处理对枳生长的影响

本研究发现,枳接种G． mosｓeae后,显著提高了枳实生苗的地上部分鲜重、地下部分鲜重、地上部分干重和地下部分的干重（表２-3）。

接种促进了枳生物量的增加可能得益于土壤结构的改善或是水分和养分的吸收。

2．3.3旋转处理对枳实生苗根系形态的影响

　例如，Wu等研究发现在枳壳上接种G.ｍosseae、Ｇ.veｒｓｉfoｒｍe、P.ｏｃcultum都显著提高了枳壳实生苗根系的投影面积、表面积和根系体积[9９］。

此外,他们的研究还发现接种AM真菌显著降低了枳实生苗根系的平均直径

旋转处理显著降低了枳实生苗根系的投影面积和表面积（表2-4），暗示菌丝的破坏不利于良好根系构型的建立。

这可能是由于旋转处理破坏了土壤中的菌丝,土壤中菌丝的减少就会降低菌丝向植物根系运送水分和养分,最终导致植物生长的减缓和根系构型的变化。

2.3.4旋转处理对菌根化枳实生苗根际土壤GRSＰ含量的影响

研究发现8０％的ＧＲSP包裹在丛枝菌根真菌的菌丝和孢子壁上而不是直接降解到土壤中[28],这强烈暗示GRSＰ对土壤团聚体的作用可能依赖于AＭ真菌土壤菌丝。

我们测定土壤中的的T-ＧＲSＰ的含量范围在1.68～1.８8mg/g土壤，显著低于对小麦接种G.mosseae后根际的7.33~8．04　mg／g土壤[101]。

可能有多种原因造成这２个实验中ＧRＳＰ的含量存在极大的悬殊,如土壤的理化性质，但是宿主植物的不同可能是其中最重要的一个因素。

因为相比AM真菌,宿主植物对土壤中的GRＳP含量的影响可能更大[６6]。

AM真菌为寄生真菌,必须从宿主植物体内获得自己生所需要的C。

但是不同的宿主植物的光合作用的能力是不同的，所以分配给AM真菌的C的能力也是不同的。

宿主植物的光合作用的能力越强,分配给ＡM真菌的C就越多，那么菌根菌丝降解分泌的GＲSＰ也就越多。

2.３.5旋转处理对菌根化枳实生苗根际土壤结构的影响

这些结果暗示不同成分的GRSP对团聚体稳定性的分工上存在差异[23]。

菌根菌丝将土壤彼此机械的缠绕在一起而形成团聚体，随着菌丝密度的增加,土壤的团聚性也相应增强。

　而旋转处理显著降低了土壤中的菌丝密度，从而导致土壤团聚体稳定性的降低。

旋转处理也还显著降低了土壤中的GRSP的含量，而本研究发现土壤中的GRＳP和水稳性大团聚体的含量和团聚体的稳定性之间存在显著的正相关关系（表2-９）。

2.3.6旋转处理对枳根际土壤有机碳含量的影响

然而，旋转PVＣ管降低了土壤中的有机碳含量，但是还没有达到显著水平（表2-8）。

这可能是由于菌丝密度和土壤中的GRＳP的含量的降低有可能会导致有机碳的降低。

但是PVC管旋转降低了土壤菌丝密度,导致枳分配给菌丝的C下降，因而植物的C可能以其他的方式被植物的根系固定到土壤中,从而使得旋转处理虽然显著降低了土壤中的菌丝密度和ＧRＳP的含量，但还未显著降低土壤中的有机碳。

此外，GRSＰ或者菌丝对C的贡献是需要一个相对较长的时间,本试验只是执行了3个月,执行时间短可能也影响到菌丝对土壤有机碳的贡献。

通径分析表明ＧRＳＰ比菌根侵染对接种G.moｓseａe的枳实生苗的菌根室和菌丝室中的团聚体稳定性的作用更大［33］。

但是当土壤中的GRSP含量超过“饱和”水平后,土壤中的GＲＳP含量的增加不会再增加土壤团聚体的稳定性［３1]。

尽管土壤中的胡敏酸物质可以促进土壤团聚体的形成和植物的生长,而GＲSP中也含有胡敏酸的成分,但是到目前为止GRＳＰ是否可以促进团聚体聚合和植物的生长还没有直接的证据。

外源EＥ-GＲSP的准备:

2０13年３月于荆州市长江大学2６年生柑橘园采集０-20　cｍ土壤（黄壤）。

其中土壤的pH值为6.１，土壤有机碳为９.7　g/kg，有效氮为11.8mg／kg，有效磷为15.3mg／kｇ和有效钾为21.5mｇ/kg。

土壤采集后混合均匀，自然状态下风干,然后再过孔径为４mｍ的筛子去除土壤中的根系、垃圾以及石块。

然后再根据Koｉdｅ和Ｐeoｐles[８6]的方法来提取EE-ＧRSP，提取完成后ＥE-GＲＳP的浓度为０.02２ｍg蛋白/ｍL柠檬酸缓冲液。

实验设计:

试验为单因素试验，采用完全随机设计。

试验包括4个处理,每个处理重复4次，共１6盆。

４个处理为4种不同强度浓度的EE-GＲSP溶液:

（１）零强度浓度的EE-GＲSP溶液（2０mmol/L,ｐH7.0的柠檬酸缓冲液，０EＥ－GRＳP）作为对照;

（2）１／4强度浓度的ＥE-ＧRSＰ溶液（1/4　EE-GRＳP）;（3）１/2强度浓度的EE-GRSP溶液（1/２EE-ＧＲSP）；（4）完全的ＥE-GRSP溶液（１EE-ＧRSP）。

其中1/４　和1/２强度的EE-ＧRSP溶液都是用完全的EE-GRSP溶液加上一定比例的20mmol/L、pH　7.０的柠檬酸缓冲液稀释而成。

将长势大小相似的5叶龄枳实生苗移栽到装有1．５ｋg经过高压灭菌黄壤土的塑料盆中,每个塑料盆中种植2株枳实生苗。

在枳实生苗移栽的前2个月,每盆每隔2天浇５０～1０0mＬ的蒸馏水维持植物的生长（201３年３月到5月）。

在枳实生苗移栽后的3个月（２0１3年５月到8月）,每隔２天给枳实生苗浇灌不同强度浓度的ＥE－GＲＳP溶液,期间根据土壤的水分状况补充一定的蒸馏水维持植物的良好生长,并随时注意杂草的清除和虫害的防治。