楊艷，胡成銀，陳強，張曉平，肖家欣

（安徽師范大學生命科學學院，重要生物資源保護與利用研究安徽省省級重點實驗室，安徽 蕪湖241000）

我國許多柑橘產(chǎn)區(qū)的土壤酸性強，有效鎂或硼含量不足[1-2]。‘紐荷爾’臍橙[Citrus sinensis(L.)Osbeck cv.Newhall]是我國柑橘產(chǎn)區(qū)的主栽品種之一，在其生長發(fā)育期內(nèi)經(jīng)常表現(xiàn)出嚴重的葉片黃化和葉脈腫裂等缺鎂或缺硼癥狀[2-3]，然而，其他品種如‘椪柑’（Citrus reticulataBlanco cv. Ponkan）因缺鎂或缺硼而表現(xiàn)出的黃化現(xiàn)象并不明顯[4]?？梢?，不同柑橘品種對缺鎂或缺硼的敏感性存在差異。叢枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）是AM真菌與寄主根系形成的互惠互利的共生體，它可通過改善寄主營養(yǎng)狀況來抵御生物或非生物逆境的危害[5]。生產(chǎn)上‘紐荷爾’臍橙與‘椪柑’主要以枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]為砧木。枳雖然是柑橘產(chǎn)區(qū)應用較為普遍的砧木之一，但由于其根毛短或極少，因而主要依賴于AM 真菌來維持其正常生長[6]。我們前期研究表明，在低鎂條件下，AM 真菌地表球囊霉（Glomus versiforme）顯著促進了枳砧‘紐荷爾’臍橙與‘椪柑’的生長及對鎂的吸收與分布，尤以‘紐荷爾’臍橙明顯[7]。然而，這2個柑橘品種對低鎂處理所表現(xiàn)出的生長及對鎂吸收的差異，是否與它們對其他元素吸收差異存在聯(lián)系，以及在低鎂條件下，AM真菌是否也對其他相關元素的吸收具有影響都還不清楚。這2個品種由于對鎂與硼、磷、鉀和鈣之間存在促進或拮抗作用，因此，在低鎂條件下，AM 真菌是否也會影響枳砧‘紐荷爾’臍橙與‘椪柑’對相關礦質(zhì)元素如硼、磷、鉀和鈣的吸收與分布還值得深入探討。而關于在低鎂條件下柑橘砧穗互作及不同柑橘品種對AM 真菌的差異性反應還鮮見報道。因此，本研究旨在揭示低鎂條件下AM真菌對枳砧‘紐荷爾’臍橙與‘椪柑’礦質(zhì)營養(yǎng)（如硼、磷、鉀和鈣）吸收與分配的影響，以期為柑橘栽培中通過平衡施肥來克服因缺素而導致的黃化癥狀提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗基質(zhì)為V（田園土）∶V（石英砂）∶V（蛭石）=3∶1∶1 的混合物，經(jīng)0.11 MPa、121 ℃高壓蒸汽滅菌2 h后備用。該基質(zhì)的理化性質(zhì)如下：pH值6.85，含有機質(zhì)13.80 g/kg，全氮0.238 g/kg，有效磷10.55 g/kg，有效鉀17.18 g/kg，有效鈣356.18 g/kg，有效鎂11.25 g/kg，有效鋅0.32 g/kg，有效銅0.112 g/kg。

供試的AM 真菌菌劑為地表球囊霉（G.versiforme，編號BGC HUN02B），由北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所“中國叢枝菌根真菌種質(zhì)資源庫（BGC）”提供。二年生枳（P. trifoliata）砧‘紐荷爾’臍橙（C.Sinensis）與‘椪柑’（C.reticulata）苗（無菌）由湖北省秭歸縣良種繁育中心提供。

1.2 試驗設計

選取砧木直徑相對一致（1.3～1.4 cm）且生長良好的枳砧‘紐荷爾’臍橙與‘椪柑’苗，參照SHENG 等的方法[8]，重剪地上部（保留接穗莖4～5 cm）和主根（以刺激誘導新根的發(fā)育），洗凈附土后移栽于裝有3.5 kg 試驗基質(zhì)的不透光塑料花盆中，每盆1 株，分別進行叢枝菌根真菌接種和不接種處理。其中：接種處理為在移栽時每盆接種地表球囊霉菌劑50 g（約600 個孢子），未接種處理為加入等量的經(jīng)滅菌處理的菌劑。根據(jù)柑橘果園土壤營養(yǎng)標準[9]可知，試驗基質(zhì)中的有效鎂、鋅、鉀、磷和鈣均處于極低量或低量水平。為維持營養(yǎng)供應與平衡，待新梢長至10 cm 時，進行鎂適量處理（Mg-rich,MR），用1/2 濃度Hoagland 和Aron 全濃度營養(yǎng)液澆灌（鎂質(zhì)量濃度達24 mg/L）；以澆灌不含鎂的營養(yǎng)液作為低鎂處理（Mg-poor, MP），為維持離子濃度的平衡和避免硫元素的缺乏，以Na2SO4替代MgSO4·7H2O。每15 d澆灌一次。然后均置于玻璃溫室苗床（通風良好，接近自然條件）上進行培養(yǎng)。試驗共設置8 個處理，分別為MP+‘紐荷爾’+不接種（接種）、MP+‘椪柑’+不接種（接種）、MR+‘紐荷爾’+不接種（接種）、MR+‘椪柑’+不接種（接種）。每個處理6盆，共48盆，隨機區(qū)組排列。6個月后取樣用于試驗分析。

1.3 測定方法

將植株分為根、砧木莖、接穗莖、上部葉（夏秋梢葉）與下部葉（春梢葉）5個部分，洗凈后分別置于105 ℃烘箱中殺青15 min，然后置于75 ℃烘箱中烘至恒量，再用電動不銹鋼粉碎機粉碎過篩后置于干燥器中保存，備用。

采用V（硝酸）∶V（高氯酸）=4∶1消煮樣品，消化液用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Optimal 2100 DV，美國PekinElmer 公司）測定各部位的硼、磷、鉀和鈣含量[7]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0 和Excel 2010 軟件進行統(tǒng)計分析，采用3因素方差分析中最小顯著性差異法（least significant difference,LSD）比較同一指標不同處理間的差異是否達到顯著水平（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 AM 真菌對2 個柑橘品種各部位硼含量及硼積累量分布的影響

由圖1可知：低鎂處理對2個品種上部葉硼含量以及‘椪柑’根部、接穗莖和砧木莖硼含量無顯著影響，卻顯著降低了‘紐荷爾’根部、接穗莖和砧木莖硼含量；與鎂適量條件相比，在低鎂條件下‘紐荷爾’下部葉硼含量升高，而‘椪柑’下部葉硼含量下降。

在鎂適量條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了‘紐荷爾’上部葉硼含量，而對其他部位的硼含量無顯著影響；相反地，AM真菌接種處理對‘椪柑’上部葉硼含量無顯著影響，但顯著提高了其他部位硼含量。在低鎂條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了2 個品種各部位（‘紐荷爾’上部葉除外）的硼含量（圖1）。

圖1 低鎂條件下AM真菌對‘紐荷爾’和‘椪柑’上部葉（A）、下部葉（B）、接穗莖（C）、砧木莖（D）及根部（E）硼含量的影響Fig.1 Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on boron(B)concentration of upper leaves(A),basal leaves(B),scion stems(C),rootstock stems(D)and roots(E)of‘Newhall’navel orange and‘Ponkan’tangerine seedlings under Mg-poor condition

不同部位的硼積累量與總積累量的比例見圖2。以葉片（包括上下部葉）占的比例最大，根部次之。低鎂處理對‘椪柑’各部位硼分配比例的影響較小，但降低了‘紐荷爾’根部、砧木和接穗莖硼分配比例，提高了上下部葉硼分配比例。不論鎂的豐缺狀況，AM 真菌接種處理對2 個品種各部位硼分布比例都有影響。在鎂適量條件下，與非菌根化的植株相比，菌根化的‘紐荷爾’上部葉硼分布比例上升，其他部位硼分布比例下降，而菌根化的‘椪柑’上部葉硼分布比例下降，其他部位硼分布比例有所上升。在低鎂條件下，與非菌根化的植株相比，菌根化的‘紐荷爾’下部葉硼分布比例下降，其他部位硼分布比例上升，而菌根化的‘椪柑’上下部葉硼分布比例下降，其他部位硼分布比例明顯上升。

圖2 低鎂條件下AM真菌對‘紐荷爾’和‘椪柑’上部葉、下部葉、接穗莖、砧木莖及根部硼積累量占整株積累量的影響Fig.2 Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on percentage of total B content partitioned in the upper leaves, basal leaves, scion stems, rootstock stems and roots of‘Newhall’navel orange and‘Ponkan’tangerine seedlings under Mg-poor condition

2.2 AM 真菌對2 個柑橘品種各部位磷、鉀和鈣含量的影響

從圖3可以看出，低鎂處理對2個品種根部、接穗莖和砧木莖磷含量影響較小，卻提高了‘紐荷爾’下部葉磷含量，降低了‘椪柑’上下部葉的磷含量，而對‘紐荷爾’上部葉磷含量無顯著影響。在鎂適量條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了‘紐荷爾’接穗莖和砧木莖的磷含量、‘椪柑’下部葉和根部的磷含量，對其他部位磷含量無顯著影響。在低鎂條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了2 個品種各部位（‘紐荷爾’下部葉除外）的磷含量。

圖3 低鎂條件下AM真菌對‘紐荷爾’和‘椪柑’上部葉（A）、下部葉（B）、接穗莖（C）、砧木莖（D）及根部（E）磷含量的影響Fig.3 Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on phosphorus (P) concentration of upper leaves (A), basal leaves (B), scion stems(C),rootstock stems(D)and roots(E)of‘Newhall’navel orange and‘Ponkan’tangerine seedlings under Mg-poor condition

低鎂處理提高了‘椪柑’根部、接穗莖和砧木莖鉀含量及‘紐荷爾’上部葉鉀含量，而降低了‘紐荷爾’接穗莖鉀含量及‘椪柑’上部葉鉀含量，對其他部位鉀含量無顯著影響。在鎂適量條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了‘椪柑’各部位鉀含量及‘紐荷爾’下部葉鉀含量，而對‘紐荷爾’其他各部位鉀含量無顯著影響。在低鎂條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了2個品種各部位（‘椪柑’下部葉除外）的鉀含量（圖4）。

圖4 低鎂條件下AM真菌對‘紐荷爾’和‘椪柑’上部葉（A）、下部葉（B）、接穗莖（C）、砧木莖（D）及根部（E）鉀含量的影響Fig.4 Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on potassium (K) concentration of upper leaves (A), basal leaves (B), scion stems(C), rootstock stems (D) and roots (E) of‘Newhall’navel orange and‘Ponkan’tangerine seedlings under Mg-poor condition

圖5 顯示，低鎂處理降低了‘椪柑’各部位鈣含量及‘紐荷爾’砧木莖鈣含量，卻提高了‘紐荷爾’上部葉鈣含量，對‘紐荷爾’其他各部位鈣含量無顯著影響。在鎂適量條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了‘椪柑’上下部葉和根部鈣含量及‘紐荷爾’下部葉、接穗莖和砧木莖鈣含量，對其他部位鈣含量無顯著影響。在低鎂條件下，AM 真菌接種處理顯著提高了2 個品種各部位（‘椪柑’根部除外）的鈣含量。

圖5 低鎂條件下AM真菌對‘紐荷爾’和‘椪柑’上部葉（A）、下部葉（B）、接穗莖（C）、砧木莖（D）及根部（E）鈣含量的影響Fig.5 Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on calcium (Ca) concentration of upper leaves (A), basal leaves (B), scion stems(C), rootstock stems (D) and roots (E) of‘Newhall’navel orange and‘Ponkan’tangerine seedlings under Mg-poor condition

3 討論

本研究結果顯示，低鎂處理提高了‘紐荷爾’下部葉硼含量及上下部位葉硼分配比例，卻降低了‘椪柑’下部葉硼含量。類似地，低鎂處理提高了‘紐荷爾’下部葉磷及上部葉鉀、鈣含量，卻降低了‘椪柑’上部葉鉀及上下部葉磷、鈣含量。這表明低鎂處理可能有利于硼、磷、鉀和鈣在‘紐荷爾’葉片中的積累，而‘椪柑’則相反，低鎂抑制了硼、磷、鉀和鈣向其葉片轉運與積累。先前的研究結果表明，低鎂抑制了枳砧‘紐荷爾’和‘椪柑’下部葉鎂含量，尤以‘紐荷爾’明顯[7]?？梢?，在低鎂條件下，枳砧‘紐荷爾’和‘椪柑’對包括鎂在內(nèi)的礦質(zhì)元素的吸收與轉運狀況存在明顯差異。有報道表明，不同砧木對缺鎂反應存在差異，其中紅橘具有較強的抗缺鎂特性，崇義野橘次之，枳和香橙稍遜[10]。缺鎂處理還明顯降低了酸橙對硼的相對吸收率，而對枳、紅橘、枳橙和香橙等砧木對硼的吸收并無顯著影響[11]。GONCALVES 等[12]發(fā)現(xiàn)，甜櫻桃砧木莖中的木質(zhì)部導管和管胞的變化能夠明顯影響到不同砧穗組合植株的導水率。植物導水率變化與嫁接部位組織結構的改變密切相關，而植株對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收轉運又與導水率密不可分。因而，砧穗組合的形態(tài)特征差異可能是導致礦質(zhì)營養(yǎng)的運輸與分布差異的重要原因之一。‘紐荷爾’和‘椪柑’雖然均以枳為砧木，但由于砧穗相互作用可能會導致根和莖中木質(zhì)部的結構與功能存在差異，進而引起低鎂條件下二者對硼、磷、鉀和鈣的吸收、運輸和積累差異。

從本研究結果可知，AM真菌接種處理有利于2個柑橘品種對硼、磷、鉀和鈣的吸收與轉運，尤以低鎂條件下的‘紐荷爾’明顯。類似地，鹽脅迫和高CO2條件下，AM真菌接種處理提高了小麥植株體內(nèi)碳、氮、鉀、鈣、鎂和鈉的積累[13]。NAVARRO 等[14]報道顯示，鹽脅迫下AM 侵染的柑橘砧木‘cleopatra’體內(nèi)的磷、鉀、鐵和鋅水平明顯高于AM侵染的砧木‘Alemow’，說明不同砧木的菌根效應存在明顯差異。本研究中‘紐荷爾’和‘椪柑’嫁接在同一砧木枳上，引起其菌根效應差異的主要原因可能在根中，說明低鎂條件下地上部接穗對地下部的砧木根系的影響較大，存在明顯的砧穗互作。一方面，砧木對地上部栽培品種的生長及礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收與分布會產(chǎn)生較大的影響，這主要決定于根系的生理特性如垂直根系與須根系的分布等。另一方面，接穗本身也會對地上部營養(yǎng)產(chǎn)生影響。砧木和接穗對砧穗組合體礦質(zhì)元素吸收與分布的影響還依賴于元素和環(huán)境條件[15]。通常，嫁接部位維管組織容易引起砧木和接穗之間的信息與物質(zhì)交流受阻，如水分與礦質(zhì)元素的向上運輸和地上部光合產(chǎn)物向下運輸受阻等，最終會抑制植株的生長[15]。然而，AM真菌既可通過對根系的形態(tài)與生理變化的影響來促進寄主對營養(yǎng)的吸收[16]，還可以通過對土壤理化性狀[17]、營養(yǎng)循環(huán)[18]和微生物群體[19]等方式的影響來提高土壤營養(yǎng)的有效性，進而促進寄主對礦質(zhì)元素的吸收。AZNARTE-MELLADO 等[20]報道顯示，AM 真菌接種處理使阿月渾子嫁接親和力與成活率明顯提高，主要得益于鈣、鐵、鎂和氮等礦質(zhì)元素吸收得到了明顯改善?？梢姡珹M 真菌接種處理可能間接影響到嫁接部位維管組織結構的改變，而這些組織解剖結構的改變，又與生長素吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）在這些部位的運輸和積累進而影響這些組織的生長有關[21]。IAA是嫁接結合部位維管組織再分化的起始因子，能夠調(diào)控形成層木質(zhì)部細胞的分化和分裂。因此，低鎂條件下2個品種的菌根效應差異還可能是因為低鎂和叢枝菌根真菌影響了其激素的代謝與運輸，進而影響了嫁接部位維管組織的細胞分化，從而影響植株對硼、磷、鉀和鈣等礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收和轉運。