完整植株系统中氮磷耦合对精氨酸转运及植株氮水平影响的研究

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)可与大部分陆生植物形成共生关系，其根外菌丝(Extraradical Mycelium，ERM)可吸收同化周围环境中不同形态的氮(N）源和磷(P)源，分别合成精氨酸(arginine，Arg)和多聚磷酸盐供给植物利用，同时真菌可利用植物体内的碳水化合物完成其生活史。由于N、P源的可利用性及其移动性对AM真菌和植物营养至关重要，且Arg不仅是AM真菌中主要的氮储存形式，也是将氮素从AM真菌菌丝中运转和传递到宿主的N载体，因此本试验在盆栽条件下，通过对苗期高粱接种AM真菌并形成高粱-AM真菌共生体，检测共生体系中氮的吸收、转运及转运过程中精氨酸酶的相对表达量及寄主氮磷含量，研究完整植株系统中氮磷耦合对精氨酸转运及植株氮水平的影响。
　　本实验以河沙和泥灰为基质，高粱(Sorghum bicolor L.Moench)为宿主，接种根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)，以尿素为N源，KH2PO4为P源，设计5个浓度梯度，探究最适AM真菌与高粱共生的N、P浓度组合。实验数据表明，Rirregularis与育苗期高粱最适侵染的N、P浓度组合为N2P1(8mmol/L，0.01mmol/L),表明高浓度的N素、低浓度的P素有利于R.irregularis的菌丝对苗期高粱的侵染，同时在苗期接种AM真菌可缩短AM真菌与高粱建立共生关系的时间。
　　本实验以高粱为宿主植物，通过在菌丝室施加同一浓度的不同氮源，探究不同外源氮对根内菌丝(intramdical mycelium，IRM)中精氨酸酶的相对表达量以及植株地上部的氮磷含量的影响。结果表明尿素为N源时，地上部总氮含量最高，为16.0137g/kg，地上部总磷含量最高，为0.6080g/kg，根内菌丝精氨酸酶表达水平最高，为1.7569，表明该条件下，有利于高粱体内氮磷的积累及转运，且AM真菌吸收氮磷存在交互现象。
　　本试验通过施加不同的氮磷组合营养，探究不同氮磷组合对R.irregularis的影响及对高粱AM真菌共生体分解Arg过程中关键酶基因表达水平的影响。结果表明Arg为N源时比尿素更有利于高粱植株地上部生物量的积累;同种N源，P源为KH2PO4时，植株地上部生物量最高为O.9066g，地上部总磷含量最高为1.0415g/kg，且精氨酸含量最高为0.0768g/kg，表明KH2PO4有利于AM真菌转运精氨酸和寄主吸收积累磷素。同种N源，过磷酸钙为P源时，IRM精氨酸酶mRNA表达水平最高达到15.9101，表明该条件有利于菌根内精氨酸的转运。
　　本实验以高粱为研究对象，接种AM真菌，以茅台酒糟和普通有机肥作为肥料，同时添加“谷霖”牌微生物腐秆剂，两种肥料分别作不同的处理后，施加到菌丝室，探究不同处理的有机肥与AM真菌微生物共同作用对高粱生长的影响。结果显示菌丝室施加酒糟+腐秆剂（灭菌）时，高粱的叶绿素含量最高达到3.804mg/g，地上部总磷含量最高达到0.7310g/kg，表明该条件有利于植株光合作用和高粱体内磷素的积累。菌丝室添加酒糟+有机肥+腐秆剂（未灭菌）时，高粱地上部干重达到最高3.3807g，培育80天的高粱株高最高达到80.8cm，茎叶总氮含量最高达到25.9496g/kg;表明该条件最有利于高粱的生长和生物量以及总氮含量的积累。以上结果可知，菌丝室添加不同处理的酒糟时，更有利于高粱的生长。