茶叶科学2O13,33(2):140~146 Journal ofTea Science 投稿平台:http://cykk.cbpt.cnki.net 盐胁迫下丛枝菌根(AM)对茶树生长及茶 几H 口 I口口 质的影响 柳洁,肖斌 ,王丽霞,李佼,蒲国涛,高婷,刘雯 西北农林科技大学园艺学院,陕西杨凌712100 摘要:采用盆栽受控实验法,选用“乌牛早”为试验材料,研究丛枝菌根(AM)对盐胁迫下茶树生长、矿质 营养的吸收、茶树叶片组织含水量和茶叶品质的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌(AMF)可以有效促进 茶树的生长和对矿质营养的吸收,降低水分饱和亏、改善茶树生长质量和茶叶品质;接种AMF可使茶树生长 受到的抑制作用得到有效缓解,表现为茶树体内N、P、K、Mg、Fe和zn含量分别比对照提高7.8%、32.2%、 20.0%、22.6%、1O.2%和9.4%,K /Na 明显提高。表明AMF可通过促进盐胁迫下茶树对矿质营养的吸收,促 进茶树生长,增强茶树对盐胁迫的耐性,进而提高茶叶产量和改善其营养品质。 关键词:丛枝菌根真菌(AMF);茶树;盐胁迫;矿质营养;品质 中图分类号:¥571.1;S154.3 文献标识码:A 文章编号:1000.369X(2013)02.140—07 Influenee of AM on the Growth of Tea Plant and Tea Quality under Salt Stress LIU Jie,XIAO Bin ,WANG Li xia,LI Jiao,PU Guo.tao,GAO Ting,LIU Wen College of Horticulture,Northwest A&F University,Yangling 7 1 2 1 00,China Abstract:By adopting mesocosm experiment,Camellia sinensis(L.)O.Kuntze var.Wuniuzao tea plant was used as test materia1.This paper studied the effects of inoculating arbuscular mycorrhizal fungi(AMF)on the growth of tea plant,the absorption of mineral nutrition,the water content in leaf tissue and the quality of tea under salt stress. AMF-inoculation could effectively promote growth and nutrient uptake of tea plant,deccrese the water saturation deficit and improve the growth quality of tea plant and the quality of tea,compared with ordinary cultivation.Under salt stress,the growth of treated tea plant was inhibited,and N,P,K,Mg,Fe and Zn contents in the treated tea plant, K /Na ratio and fruit yield were all decreased,while inoculation with AMF could mitigate the inhibitory effect of salt stress Ola tea plant growth,made the N,P,K,Mg,Fe,Zn contents in the tea plants were increased by 7.7%, 31.2%,20.2%,23.8%,9.4%and 9.5%,respectively,comared with the control teaplant,and made K /Na ratio ofthe plant increased obviously.It was suggested that AMF could promote the plant growth and nutrient uptake of tea plant under salt stress,increase the plant salt-tolerance,and improve the tea yield and nutrient quality. Keywords:arbuscular mycorrhizal fungi(AMF),tea plant,salt stress,mineral nutrition,quality 丛枝菌根(AM)广泛存在于自然界中, 是土壤真菌与植物根系形成的一种共生体。众 多研究表明,丛枝菌根真菌(AMF)对促进 植物生长,增强植物体吸收水分、养分 卜 能 收稿日期:2Ol2.O9.14 修订日期:2012—11.08 基金项目:国家茶叶产业技术体系CARS.23 作者简介:柳洁(1987一),女,汉族,山东泰安人,在读硕士,主要从事茶树生理生态研究。+通讯作者:xiaobin2093@sohu.com 2期 柳洁,等:盐胁迫下丛枝菌根(AM)对茶树生长及茶叶品质的影响 141 力、增强抗逆能力和改善植物品质[3-4]等有显 著作用,并且AMF能够增加土壤团粒结构, 降低植物根系pH值,降低钠离子对植物的伤 害,提高其适应盐胁迫的能力[5-9]。茶园中广 泛存在着AMF,茶树AMF于20世纪初由 Tunstall A C.【l 0J首次发现,随后很多学者也相 继证实了AMF在茶园中广泛存在【l1-13],尤其 在贫瘠的红壤茶园中发生率较高 引,并已初 步证实它对茶树的养分吸收(林智[15】报道茶 树接种AMF后叶片中K、Cu、Fe的含量显著 高于对照;Zn、Mn、Ca、Mg、Na的含量没 有显著变化)、生理生态、营养生长以及茶叶 品质改善[4]等有着重要的意义。但至于AMF 能否提高茶树的耐盐性还鲜见报道,本研究将 从AMF对盐胁迫下茶树生长、生长质量、矿 质元素含量、叶片组织含水量和茶叶品质的影 响等方面予以研究,旨在为AMF在茶树栽培 及高产优质茶园建设中的应用提供理论依据。 1材料与方法 1.1试验设计 1.1.1试验时问、地点 2010年9月~2012年7月于陕西省汉中市 西乡县西北农林科技大学茶叶试验站。 1.1.2供试植物 供试茶树品种为“乌牛早”『Camellia sinensis(L.)0.Kuntze var.Wuniuzao]。供试茶苗 取自陕西省汉中市西乡县西北农林科技大学茶 叶试验站,为长势一致的一年生扦插幼苗。 1.1.3供试菌种 地表球囊霉属地表球囊霉(Glomus versiforme,以下简称GVA),由西北农林科技 大学林学院提供。菌剂由白三叶草(Trifolium repens)作为宿主扩繁获得,收获时菌根侵染 率≥88%,是含有侵染根段、孢子、菌丝等繁 殖体及砂子的混合基质,每10 g菌剂约含240 个孢子。 1.1.4供试容器和土壤 容器为塑料盆,上口内径25 cm、盆底内 径22 cm、盆高18 cm,底部有4个直径1 cm 的排水孔,配有托盘,盆用75%酒精擦洗消毒。 供试土壤取自陕西省汉中市西乡县西北农林 科技大学茶叶试验站,主要理化性质:有机质 34.7 g/kg,有效N:178 mg/kg,有效磷P:13.5 mg/kg,有效钾K:3 12 mg/kg,Mg:653 mg/kg, S:38.3 mg/kg,B:2.09 mg/kg,Zn:1 5.89 mg/kg, Cu:2.1 1 mg/kg,Fe:160 mg/kg,AI:575 mg/kg, Ca:4.50 g/kg,Na:19.1 mg/kg,Mn:200.7 mg/kg, pH:6.20。土壤过40目筛,将土壤混合均匀后, 放置烘箱中,在160 ̄C高温下灭菌2 h,自然冷 却至室温,然后继续在160℃下烘2 h后放凉。 每盆装风干土4.20 kg。 1.1.5试验处理 选大小一致的茶苗80株作为标准苗,分 别种于塑料盆中,其中8个塑料盆装接种40 g 菌剂的土壤,另外8个塑料盆装接种40 g灭 菌接种物(保持营养物一致)的土壤,每盆5 株。待茶树新芽长到一芽四叶时,进行40 mmol/L NaC1(前期试验表明,这个浓度下效 果最明显)处理。试验共设4个处理:1)对照 (CK):未接种GVA的茶树,以清水灌溉:2) 盐处理(S):未接种GVA的茶树,以40 mmol/L NaCI灌溉;3)接菌处理(GVA):接种GVA的 茶树,以清水灌溉;4)接菌盐处 ̄(S+GVA): 接种GVA的茶树,以40 mmol/L NaCI灌溉。 每4 d浇1次盐水,每盆0.5 L,共浇6次盐 水。塑料盆下放托盘,如果有渗漏,则将渗出 液倒回盆内,以保证栽培槽内的盐浓度,试验 期间对各个处理的茶树都进行正常的水分管 理。第1次灌溉40 mmol/L NaC1后20 d,对 各个处理的茶树分别进行株高、地径的测定。 于最后1次灌溉40 mmol/L NaC1后,取各处 理茶树进行其他各个指标的测定。 1.2主要仪器设备 游标卡尺(0—150)、AB204一S分析天平 (METTLER TOLEDO)、100 mL消化管、 AED.4.40自控多孔电热消化器、UV 2450紫 外分光光度计、K一9860凯氏定氮仪、WX.8000 142 茶叶科学 33卷 密闭微波反应系统、WYS2200火焰.石墨炉一 体机原子吸收分光光度计、恒温电热干燥箱 (自动控温土2℃)、干燥器(内装有效变色胶 牛皮袋中,做好标记,105℃杀青15 min,80℃ 烘至恒重,称量(每盆为一个重复)。 茶树生长质量鉴评:按照植株生长质量 鉴评的要求,组织农艺师10人,评分, 干燥剂)、玻质砂芯坩埚等。 1-3测定方法 依分值统计各等级人数。采用多层次综合评 判法对植株的生长质量进行分析[ ]。每盆重 复3次,取平均值。植株生长质量鉴评标准 见表1。 株高:茶树生长在土壤以上的干部至茶树最 高处的第一个芽的高度(每株茶苗为一个重复); 地径:树干靠近地表面处的直径(每株茶 苗为一个重复)。 菌根真菌侵染率:用水洗净茶树根系,称 约O.5 g细根,剪成1 cm左右的根段,用10% 的K0H于90℃透明30 min,后用2%的盐酸 酸化5 min,再用0.05%的乳酸酚翠盘蓝于90℃ 染色45 min,最后用乳酸甘油混合液(1:1, 体积比)脱色,采用网格交叉法测定[171(每 盆为一个重复)。 鲜质量:取茶树植株,先用清水小心冲洗 叶片、枝干表面杂物和根系上的土壤,再用去 离子水冲洗干净,擦干水分后称量(每盆为一 个重复)。 干质量:将茶树地上部和地下部分别装入 表1茶树植株的生长质量鉴评标准 Table 1 Evaluation standards on the growth quality of tea plant 菌根依存度:菌根依存度=(接种处理干 一自然鲜重)/(饱和鲜重一干重)×100%(每 品质指标:用直接测定法测定茶叶水浸出 质量一不接种处理干质量)/接种处理干质量 ×100%[1 8]。 盆为一个重复)。 元素含量:将茶树地上部和地下部分别装 入牛皮袋中,做好标记,105℃杀青15 min, 物;紫外分光光度法测定咖啡碱含量;酒石酸 铁比色法测定茶多酚含量;茚三酮显色法测定 氨基酸含量(每盆为一个重复)。 1.4数据处理 采用SPSS 16.0进行统计分析,OriginPro 80 ̄C烘至恒重,用粉碎机粉碎后过筛,称取地 上部混样50 g和地下部混样10 g,用于各元 素含量的测定。凯氏定氮法测定全氮含量;钒 钼酸比色法测定全磷含量;原子吸收分光光度 计法测定K 、Na 、Mg2+、Fe2+、Zn 含量(每 盆为一个重复)。 8.5.1作图,多重比较采用Duncan法( =0.05)。 茶树叶片水分含量:取功能叶片,洗净后 先称量叶片鲜重,然后经处理后称量叶片的饱 和鲜重;准确称量待测茶树叶片的鲜重,烘至 恒重后称干重;计算公式如下:相对含水量 2结果与分析 2.1 AMF对盐胁迫下茶树生长及菌根侵染率 的影响 由表2知,GVA处理茶树的生长指标(株 高、地径、地上部和地下部鲜、干质量)分别 比对照增加5.2%、8.6%、1 1.7%、19.8%、1 8.2% (%)=(自然鲜重一干重)/(饱和鲜重一千 重)×100%;自然饱和亏(%)=(饱和鲜重 2期 柳洁,等:盐胁迫下丛枝菌根(AM)对茶树生长及茶叶品质的影响 R C K 143 和14.4%,表明接种AMF促进了茶树的生长。 经过40 mmol/L NaC1处理后(S处理),茶 S处理的增加12.7%、l1.8%、48.5%、36.4%、 = ,, . ................. 29-3%和20.1%。经过40 mmol/L 3 2 4NaC1处理后, nV O O 茶树菌根侵染率降低7个百分点,但其菌根依 5,0 5 nV O 0 树的各生长指标均显著低于对照,而对茶树接 种AMF(S+GVA处理)可以明显缓解盐胁迫 对其生长的抑制,表现为各个生长指标分别比 O O 0 存度却升高6.3个百分点,可见盐胁迫下对茶 1 2 l 树接种AMF的效应更明显。 \、●●●●●●●●/表2 AMF对盐胁迫下茶树生长和菌根侵染率的影响 ,0 .....R =.S. . ...¨ ,,一一/ Table 2 Effects of AMF on plant growth and colonization rate of tea plant under salt stress 0 0 0 2 1 4 0 0 0 \、●●●●●●●●/8 6 5 注:同列中不同字母表示差异显著(P<0.05)下同。 Note:Different letters in the same column mean significant difference at 0.05 leve1.The same as follow 2.2不同处理对茶树生长质量的影响 统计各处理的生长质量鉴评结果,并折算 成赞成比率,其模糊矩阵如下: 较好,接菌处理(GVA)的茶树生长质量最好。 2.3 AMF对盐胁迫下茶树矿质元素含量的影响 由表3知,接种AMF显著促进了茶树对 N、P、K、Mg、Fe和Zn的吸收。40 mmol/L NaC1处理明显抑制了茶树对以上6种元素的 吸收,而接种AMF可以使盐胁迫对其的抑制 效应得到有效的缓解,从而使植株地上部各元 素含量分别比盐胁迫下不接种AMF提高 7.8%、32.2%、20.0%、22.6%、10.2%和9.4%, RGVA: 02 1 RS+GVA: 0.1 0.7 o. 1 l 2 0.2 0 l 8 0.』 .020 5 0 4 1. . .:56地下部N、P、K、Mg、Fe和Zn含量分别比 盐胁迫下不接种提高5.5%、15.6%、2.6%、 10.8%、lO.4%和9.7%。 各指标的权重系数集为: (0.3 0.4 0.3), 2.4 AMF对盐胁迫下茶树地上部及地下部 Na 含量和K /Na 的影响 茶树植株地上部和地下部Na 含量变化 如图1所示,由图可知,40 mmol/LNaC1处理 依据模糊评判模型,进行模糊变换,得各处理 的综合评判结果:ycK=XORcK=(0.33 0.45 0.22);rs= ◎Rs=(0_3 0-3 0.4);yGvA= XORGVA=(0.57 0.29 0.14); rs+GvA: XORS+GVA=(0-3 0.4 0.3)。评判结果如下:S 后茶树地上部、地下部的Na 分别是对照的 1.68和1.21倍,而从图2中可以看出,K+/Na 仅为对照的35.34%和76.14%;接种AMF使 40 mmol/L NaC1处理后的茶树地上部、地下部 Na+分别降低20.46%和6.29%, /Na+分别提高 处理为劣,CK(对照)、S+GVA处理为中, GVA处理为优,归一化后综合排序分别为: GVA处理、CK(对照)、S+GVA处理、S。由 此可知,盐处理(S)的茶树生长质量较差,对 45.85% ̄n 10.53%。表明接种AMF可以减少Na+ 的毒害作用,减轻盐胁迫对茶树的伤害。 照(CK)和接菌盐处理(S+GVA)茶树生长质量 144 茶叶科学 33卷 一 芒 8 + Z 删 抽 +门 Z 地上部Shoot 地下部Root 植株部位Plant parts 图1 AMF对盐胁迫下茶树植株地上部和地下部Na 含量的影响 Fig.1 Effects of AMF on Na contents in shoots and roots of tea plant under salt stress 60 50 40 量。。 20 10 O 地上部Shoot 地下部Root 植株部位Plant parts 图2 AMF对盐胁迫下茶树植株地上部和地下部K /Na 的影响 Fig.2 Effects of AMF on K /Na in shoots and roots of tea plant under salt stress 2.5 AMF对盐胁迫下茶树叶片含水量的影响 2.6 AMF对盐胁迫下茶叶品质的影响 由图3知,接种AMF茶树叶片的相对含水 量比对照提高2.37%,同时叶片的自然饱和亏 茶叶水浸出物、咖啡碱、茶多酚和氨基酸 是评价茶叶品质的重要指标。由表4可以看 出:接种AMF后,茶叶的水浸出物、咖啡碱、 茶多酚和氨基酸含量分别比CK提高1.47、 降低15.38%:盐胁迫下,接种AMF茶树叶片 的相对含水量提高3.76%,同时叶片的自然饱 和亏降{k ̄27.36%。 0.34、0.86、0.43个百分点,酚/氨比较CK低 2期 柳洁,等:盐胁迫下丛枝菌根(AM)对茶树生长及茶叶品质的影响 145 10.79%;盐胁迫使茶叶中的水浸出物、咖啡碱、 物、咖啡碱、茶多酚和氨基酸含量比盐胁迫下 茶多酚和氨基酸的含量与CK相比均大幅下 不接种AMF分别提高5.85、0.44、2.73、0.72 降,酚/氨比较CK明显升高,接种AMF可有 个百分点,同时使酚/氨比降低27.21%。说明 效缓解盐胁迫的抑制效应,使茶叶的水浸出 AMF对改善茶叶品质有一定的作用。 ^ v lu c8∞西 c8‘ad枷如求阻 ∞ S GVA 处理Treatments 图3 AMF对盐胁迫下茶树叶片相对含水量和自然饱和亏的影响 Fig.3 Effects of AMF on the water contents in leaf tissue of tea plant under salt stress(mean ̄SD1 表4AMF对茶叶品质的影响 Table 4 Effects ofAMF on the quality oftea 3讨论 综上所述,盐胁迫下对茶树接种AMF可 促进其对矿质元素的吸收,从而使盐胁迫造成 丛枝菌根可以有效缓解盐胁迫下植物生 的营养亏缺和离子毒害得到有效缓解,进而促 长受到的抑制【l引,提高植株的干物质质量 进茶树的生长,改善茶叶品质并且提高其产 [20-21]。本试验结果表明,接种AMF可以显著 量。本文仅仅从茶树生理的角度进行了考察, 促进盐胁迫下茶树生长并改善其生长质量。盐 具体机理还有待进一步研究。 胁迫使AMF对茶树根系的侵染率降低了,但 使AMF对茶树生长的促进作用更明显。 本研究发现,接种AMF可使茶树对多种 参考文献 元素的吸收量增加,从而使盐胁迫造成的营养 [1]贺学礼,刘妮,赵丽莉,等.接种丛枝菌根对不同施氮水 亏缺得到有效缓解。接种AMF会抑制Na 的 平下黄芪生理特性和营养成分的影响【J】.应用生态学报, 吸收,减少Na 的毒害作用,同时促进对K 2009,20(9):2118-2122. [2]吴强盛,邹英宁,夏仁学.水分胁迫下丛枝菌根真菌对红 的吸收,进而维持细胞内的离子平衡,减轻盐 橘叶片活性氧代谢的影响[J].应用生态学报,2007,18(4): 胁迫对茶树的伤害。接种AMF明显改善了叶 825—830. 片的组织含水量,表观效应是促进了茶树的生 【3】韩冰,郭世荣,贺超兴,等,丛枝菌根真菌对盐胁迫下黄 长(提高了植物的产量l )、改善品质 训。 瓜植株生长、果实产量和品质的影响[J].应用生态学报, 146 茶叶科学 33卷 2012,23(1):154-158. 【4]王曙光,林先贵,董元华,等.丛枝菌根(AM)对无性繁殖 茶苗生长及茶叶品质的影响[J】.植物学通报,2002,19(4): 462-468. [5】Heijden M G A,Vander Klironomes J N,Ursic M,et a1. Mycorrhizal fungal diversity determines plant biodiversity, ecosystem variability and productivity【J1.Nature,1998,396 69.72. 【6]刘润进,李晓林.丛枝菌根及其应用[M】.北京:科学出 版社.2000. [7】王树和,王晓娟,王茜,等.丛枝菌根及其宿主植物对根 际微生物作用的响应[J].草业学报,2007,l6(3):108.113. 【8】Clark R B.Arbuscular mycorrhizal adaptation,spore germination,root colonization,and host plant growth and mineral acquisition at low pH[J】.Plant and Soil,1 997, 192(1):15-22. [9】张美庆.略论vA菌根在我国的应用[J1.华北农学报,1998 13(1):106—111. [10]Tunstall,A C.Mycorrhiza in the plants[J].Indian Tea A SSO sci Dep Quart,1925:159. 【1 1]Tunstall,A C.Some oberservations on tea roots[J].Indian Tea Asso sci Dep Quart,1 930:75—78. [12]Webster B N.Mycorrhiza[J].Tea Quart,1953,24:26—30. 【13】Satyanarayana G S,Venkato ramanan M N.Mycorrhizal associate with tea and weeds from soils of N.E.India[C]. PLACROSYM standing committee,Plant protection proceedings of the second annual symposiam on plantation crops.1979:84—88. [14】李名君,束际林.茶树菌根的研究【J】.中国茶叶,1984, 6(4):18-19. [151林智.VA菌根对茶树生长和矿质元素吸收的影响[J】.茶 叶科学,1993,3(1):15.20. [16】Herbert Stone,Joel L Side1. Sensory Evaluation Practices[M].北京:化学工业出版社,2007. 【17】Giovannetti M,Mosse B.Evaluation of techniques form easuring vesicular arbuscular mycorrhizal infection in roots [J].New Phytol,1980,84:489—500. [1 8]Takacs T,Voros I.Effect of metal non.adapted arbuscular mycorrhizal fungi on Cd,Ni and Zn uptake by ryegrass[J]. Acta Agronomica Hungarica,2003,5 1:347—354. [19】Yanomelo A M,Saggin O J,Maia L C.Tolerance of mycorrhized banana(Musa sp.cv.pacovan、plantlets to saline stress【J】l Agriculture,Ecosystems and Environment, 2003,95:343-348. [201冯固,张福锁.丛枝菌根真菌对棉花耐盐性的影响研究[J] 中国生态农业学报,2003,1 1(2):22.24. [2 1】Shariif M,Ghorbanli M,Ebrahimzadeh H.Improved growth of salinity—stressed soybcan after inoculation with salt pre・treated mycorrhizal fungi [J].Journal of Plant Physiology,2007,164:1144—1156. [22]石兆勇,志凯,徐倩.培养基质和AM真菌对西瓜生长 和产量的影响[J].莱阳农学院学报:自然科学版,2006, 23(1):1—6. [23】秦海滨,贺超兴,张志斌.丛枝菌根真菌对温室有机土栽 培黄瓜的作用研究[J].内蒙古农业大学学报:自然科学版. 2007,28(3):69—72.