一株叢枝菌根真菌及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一株新的叢枝菌根真菌及其應(yīng)用。該叢枝菌根真菌的保藏編號(hào)為CGMCC NO.12157。本發(fā)明的叢枝菌根真菌可促進(jìn)宿主植物吸收磷等礦質(zhì)元素，對(duì)宿主植物的抗逆性有顯著的促進(jìn)作用，如能夠提高植物對(duì)干旱脅迫和重金屬的耐受性，在制備生產(chǎn)土壤調(diào)理劑等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。CGMCC No.1215720160302
【專利說(shuō)明】
一株叢枝菌根真菌及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微生物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一株新的叢枝菌根真菌及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]叢枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)是土壤中的真菌與高等植物的根系形成的廣泛存在于自然界中的一種共生現(xiàn)象。大量研究發(fā)現(xiàn)，叢枝菌根真菌能夠提高植物的水分和養(yǎng)分的吸收能力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物的抗逆性。基于叢枝菌根真菌生物技術(shù)形成的多功能高效土壤調(diào)理劑還具有改良土壤結(jié)構(gòu)，減少化肥、農(nóng)藥的施用，幫助恢復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)的功能，對(duì)環(huán)境保護(hù)、園林綠化以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。目前美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家都在加緊研究叢枝菌根真菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、園林綠化等領(lǐng)域中應(yīng)用的技術(shù)和方法，近年來(lái)已取得了較快的發(fā)展。目前，在我國(guó)的叢枝菌根真菌資源使用中，菌株和相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品品種較少，因此，基于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的背景，研發(fā)無(wú)毒無(wú)害、環(huán)境友好的叢枝菌根真菌菌株及其應(yīng)用技術(shù)十分必要和迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一株新的叢枝菌根真菌及其應(yīng)用。研究表明，本發(fā)明的叢枝菌根真菌可促進(jìn)宿主植物吸收磷等礦質(zhì)元素，對(duì)宿主植物的抗逆性有顯著的促進(jìn)作用，如能夠提高植物對(duì)干旱脅迫和重金屬的耐受性，在制備生產(chǎn)土壤調(diào)理劑等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]本發(fā)明的第一方面提供一株叢枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01，其保藏編號(hào)為CGMCC N0.12157。
[0005]本申請(qǐng)的
【申請(qǐng)人】從銅尾礦植物根際的土壤中分離獲得一株叢枝菌根真菌菌株，命名為AHOl，經(jīng)鑒定為Rhizophagus irregularis 0
[0006]本發(fā)明所述菌株的孢子具有下述特征:顏色為黃色至棕色，成熟孢子顏色較淺，大多無(wú)色透明或呈白至淡黃;大小為(41-)99(-191);孢壁為易逝壁一層狀壁結(jié)構(gòu);孢子大都在根內(nèi)，內(nèi)壁色深，壁伸入連絲且在連點(diǎn)處呈喇叭形火焰狀。
[0007]本發(fā)明的第二方面提供一種生物土壤調(diào)理劑，其包括如下組分:按重量份計(jì)，有機(jī)堆肥40-60份，草炭粉25-50份，磷礦粉15-30份，叢枝菌根真菌菌劑2_5份；
[0008]其中，所述的叢枝菌根真菌菌劑由下述方法獲得:在滅菌的擴(kuò)繁基質(zhì)上接種上述保藏編號(hào)為CGMCC N0.12157叢枝菌根真菌，種植玉米和/或三葉草，使所述叢枝菌根真菌在擴(kuò)繁基質(zhì)和植物根系間充分繁殖，最終收獲由擴(kuò)繁基質(zhì)干土、根外菌絲、根內(nèi)菌絲和被侵染根段組成的叢枝菌根真菌菌劑，每克所述叢枝菌根真菌菌劑中含有50?80個(gè)叢枝菌根真菌孢子。
[0009]其中，所述擴(kuò)繁基質(zhì)為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳地由河沙和土按照質(zhì)量比1:1組成。所述在滅菌的擴(kuò)繁基質(zhì)上接種上述保藏編號(hào)為CGMCC N0.12157叢枝菌根真菌的接種量為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳地為以重量比計(jì)算，所述接種量為擴(kuò)繁基質(zhì)的3?5%。在本發(fā)明的一較佳實(shí)例中，在1.5L由河沙和土按照質(zhì)量比1:1組成的擴(kuò)繁基質(zhì)中接種400個(gè)叢枝菌根真菌孢子。
[0010]所述有機(jī)堆肥為本領(lǐng)域常規(guī)，即本領(lǐng)域一般的有機(jī)堆肥均適用于本發(fā)明。較佳地，當(dāng)其滿足下述條件時(shí)效果更佳:PH為5.5?8.5，有機(jī)質(zhì)含量不低于55 %，速效磷含量為I %
?3% ο
[0011 ]所述的草炭粉為本領(lǐng)域常規(guī)所指，較佳地，當(dāng)其滿足下述條件時(shí)效果更佳:pH為4.5?5.5、腐殖酸含量不低于60%、水分含量不高于15%、細(xì)度為180?220目。
[0012]本發(fā)明的第三方面提供上述保藏編號(hào)為CGMCCN0.12157叢枝菌根真菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或生態(tài)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0013]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的叢枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01具有下述有益效果:
[0014]I)顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高植物對(duì)多種重金屬(鎘、砷、鉻等)的耐受性，并可增強(qiáng)植物的抗旱性，與目前已經(jīng)公開(kāi)的叢枝菌根真菌菌株相比效果更好。
[0015]2)進(jìn)一步基于叢枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01可以制備成固體生物土壤調(diào)理劑。效應(yīng)評(píng)價(jià)顯示，該產(chǎn)品能夠顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)，對(duì)提高植物的抗逆性也具有較好的應(yīng)用效果。
[0016]3)無(wú)毒無(wú)致病性，對(duì)人畜安全、對(duì)環(huán)境友好，極具應(yīng)用前景。
[0017]綜上所述，本發(fā)明所提供的叢枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、污染或退化土壤的生態(tài)恢復(fù)方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，且無(wú)毒無(wú)致病性，對(duì)人畜安全、對(duì)環(huán)境友好，具有重要的應(yīng)用前景。
[0018]生物材料的保藏
[0019]本發(fā)明的叢枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis)AH01，于2016年3月2日保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC)，地址為北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，保藏號(hào)為CGMCC N0.12157，名稱為Rhizophagusirregularis ο
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是實(shí)施例1中AHOl與相關(guān)菌株的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系圖譜；
[0021]圖2是實(shí)施例2中接種AHOl對(duì)干旱脅迫下甘草生長(zhǎng)影響的結(jié)果圖；
[0022]圖3是實(shí)施例2中接種AHOl對(duì)干旱脅迫下甘草磷濃度影響的結(jié)果圖；
[0023]圖4是實(shí)施例3中接種AHOl對(duì)Cu脅迫下玉米根系生物莖影響的結(jié)果圖；
[0024]圖5是實(shí)施例3中接種AHOl對(duì)Cu脅迫下玉米根系與地上部Cu濃度比值影響的結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]下述實(shí)施例中，部分實(shí)驗(yàn)材料的來(lái)源如下:
[0027]對(duì)照菌株叢枝菌根真菌菌株Rhizophagus irregularis Ml購(gòu)自北京市農(nóng)林科學(xué)院中國(guó)叢枝菌根真菌種質(zhì)資源庫(kù)。
[0028]草炭粉和磷礦粉購(gòu)自中蔬大森林花卉市場(chǎng)。
[0029]其余實(shí)驗(yàn)材料或試劑若無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)市售可得。
[0030]實(shí)施例1
[0031]菌株的分離鑒定
[0032]本申請(qǐng)的
【申請(qǐng)人】從銅尾礦植物根際的土壤中分離獲得一株叢枝菌根真菌菌株，命名為AHOl，后經(jīng)鑒定為Rhizophagus irregularis，其與相關(guān)菌株的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系如圖1所不O
[0033]菌株的保藏
[0034]本申請(qǐng)的
【申請(qǐng)人】于2016年3月2日將上述菌株保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC)，地址為北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，保藏號(hào)為CGMCC N0.12157，名稱為Rhizophagus irregularis。
[0035]實(shí)施例2
[0036]本實(shí)施例中，供試AM真菌為根內(nèi)球囊霉Rhizophagus irregularis AH01。叢枝菌根真菌菌劑通過(guò)如下方法獲得:在滅菌的擴(kuò)繁基質(zhì)上接種AHOl，接種量為每1.5L擴(kuò)繁基質(zhì)中接種400個(gè)孢子，然后種植上玉米和/或三葉草，擴(kuò)繁基質(zhì)由河沙和土按質(zhì)量比1:1組成。待叢枝菌根真菌在擴(kuò)繁基質(zhì)和植物根系間充分繁殖后，自然干燥，最終收獲由擴(kuò)繁基質(zhì)干土、根外菌絲、根內(nèi)菌絲和被侵染根段組成的叢枝菌根真菌菌劑，每克所述叢枝菌根真菌菌劑中含有50?80個(gè)叢枝菌根真菌孢子。
[0037]供試土壤為砂壤土，pH值為7.02(水土比為2.5:1 )，有效磷含量為6.73mg kg—、土壤過(guò)2mm篩后，福照滅菌(6<3Co，25kGy)。甘草種子經(jīng)表面滅菌、催芽后，挑選發(fā)芽一致的種子栽植到裝有400ml培養(yǎng)基質(zhì)的塑料盆(直徑14cm，高12cm)中。接種處理每盆加入20g真菌菌劑，不接種處理每盆加入20g經(jīng)高壓滅菌的真菌菌劑和1ml真菌菌劑水濾液，以保證除叢枝菌根真菌之外，接種和不接種處理有基本一致的微生物群落。接種和不接種處理均下設(shè)兩種水分處理:植物生長(zhǎng)期間全程正常供水和前期(4周)正常供水后期(4周)干旱處理。試驗(yàn)共有4個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)4次，共計(jì)16盆。干旱處理4周后收獲，先將植株地上部分自莖基部剪下，洗凈，烘干，稱重。植物樣品烘干稱重后粉碎，稱取0.3g的樣品用5ml的HNOdPHClO4混合酸(HNO3:HC104 = 4: I)于160°C消煮，制備待測(cè)溶液。利用等離子體電感耦合發(fā)射光譜儀(ICP-OES,Optima2000DC,Perkinv Elmer Co U.S.A)測(cè)定植物樣品中的磷元素的濃度。
[0038]結(jié)果(如圖2和圖3所示)表明，干旱脅迫抑制了甘草的生長(zhǎng)，而在正常水分和干旱處理脅迫下，接種Rhizophagus irregularis AHOl均能夠顯著提高甘草的生物量；接種Rhizophagus irregularis AHOI對(duì)植株磷濃度的影響表現(xiàn)出與植株生長(zhǎng)相類似的效應(yīng)，有效的緩解了干旱脅迫的負(fù)效應(yīng)。
[0039]實(shí)施例3
[0040]供試的叢枝菌根真菌為對(duì)照叢枝菌根真菌菌株Rhizophagus irregularisMl和本發(fā)明的菌株Rhizophagus irregularis AHOl，叢枝菌根真菌菌劑的制備同實(shí)施例1。試驗(yàn)設(shè)
2個(gè)施Cu (CuSO4.5H20)水平，分別為O、200mg/kg (以CuO、Cu200表示)。每個(gè)施Cu水平下設(shè)不接種-M，接種對(duì)照菌株，接種AHOl菌株等3個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)4次，共24盆。
[0041 ]供試土壤為取自北京市大興縣龐各莊的砂壤土，pH值為8.26(水土比為2.5:1)，有效磷(P)含量為2.88mg kg—S全銅(Cu)含量為27.97mg kg—、試驗(yàn)所用容器為1.5L的塑料盆，每盆裝土 1.5kg，接種處理每盆加真菌菌劑60g，對(duì)照加入等量的滅菌真菌菌劑，與土壤充分混和后裝盆，澆水使土壤含水量達(dá)到15%。選出芽在Icm左右顆粒飽滿的玉米種子，每盆播種4粒，出苗4d后間苗，每盆留長(zhǎng)勢(shì)相近的2棵。試驗(yàn)在日光溫室進(jìn)行，溫度控制在15-25°C左右。植物生長(zhǎng)6周后收獲，先將玉米地上部分自莖基部剪下，洗凈，烘干，稱重。植物樣品烘干稱重后粉碎，稱取0.3g左右的樣品用5ml的HNO3和HC104混合酸(HNO3:HC104 = 4: I) 160°C消煮，制備待測(cè)溶液。利用等離子體電感耦合發(fā)射光譜儀(ICP-OES，0ptima2000DC，Perkinv Elmer Co U.S.A)測(cè)定植物樣品中的Cu元素的濃度。
[0042]結(jié)果(如圖4所示)表明，接種叢枝菌根真菌處理植株的生物量顯著高于不接種的對(duì)照；另外由接種對(duì)照菌株的表現(xiàn)可以看出，Cu200水平下玉米的生物量顯著低于CuO水平，相對(duì)而言，接種AHOl處理植株生長(zhǎng)的Cu抑制效應(yīng)較小，表現(xiàn)出更佳的植物生長(zhǎng)促進(jìn)效應(yīng)。
[0043]進(jìn)一步分析不同處理根系和地上部植株的Cu濃度可以發(fā)現(xiàn)(如圖5所示)，土壤Cu濃度較高的條件下，接種叢枝菌根真菌提高了植株根系Cu含量，而相應(yīng)的地上部分Cu含量變化較小，接種叢枝菌根真菌能夠顯著提高根系與地上部Cu濃度的比值。與對(duì)照的叢枝菌根真菌相比，AHOl能夠更加顯著地促進(jìn)Cu在根系中的固持，而降低了 Cu由根系向地上部的運(yùn)輸，提高了植物對(duì)Cu的耐受性。
[0044]實(shí)施例4
[0045]供試土壤為砂壤土，pH值為7.02(水土比為2.5:1)，有效磷(P)含量為6.73mg kg—1。土壤過(guò)2mm篩后，與河沙按照1:1的質(zhì)量比混合后滅菌處理，作為擴(kuò)繁基質(zhì)。將根內(nèi)球囊霉Rhizophagus irregularis AH01400個(gè)孢子加入上述I.5L擴(kuò)繁基質(zhì)中，播種玉米和三葉草，于溫室中進(jìn)行培養(yǎng)，晝夜溫度為25°C/20°C，每天光照16h，光強(qiáng)約700μπιΟ1 m—2S'相對(duì)濕度為70%。根據(jù)需要澆水;每?jī)芍苁┘?0%的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液10ml。其他均采用常規(guī)管理。培養(yǎng)3?4個(gè)月后停止?jié)菜?，自然干燥后獲得由擴(kuò)繁基質(zhì)干土、根外菌絲、根內(nèi)菌絲和被侵染根段組成的叢枝菌根真菌菌劑，其中每克菌劑中含有50-80個(gè)孢子。
[0046]有機(jī)堆肥采用“有機(jī)廢棄物聯(lián)合厭氧發(fā)酵工藝”，由有機(jī)廢棄物經(jīng)過(guò)破碎、除砂、制漿等工序，進(jìn)行水解酸化，厭氧發(fā)酵，壓濾機(jī)脫水后生成，其PH為8.05，有機(jī)質(zhì)21.1%，速效磷171.5mg kg—、草炭粉的pH為4.5?5.5、腐殖酸含量不低于60%、水分含量不高于15%、細(xì)度180?220目。將有機(jī)堆肥58份，草炭粉18份，磷礦粉10份，叢枝菌根真菌Rhizophagusirregularis AHOl菌劑4份均勾混合后制備成固體生物土壤調(diào)理劑。
[0047]利用制備的固體生物土壤調(diào)理劑與土壤I: 10混合后開(kāi)展甘草育苗移栽試驗(yàn)，以不施用調(diào)理劑為對(duì)照處理。試驗(yàn)在智能溫室中進(jìn)行，試驗(yàn)期間保持室內(nèi)溫度為日間25°C夜間20°C，空氣濕度60%，每天光照時(shí)間16h，光照不足時(shí)以高壓鈉燈補(bǔ)充光照。溫室常規(guī)管理。結(jié)果表明，甘草幼苗定植于固體生物土壤調(diào)理劑土壤的植株成活率、生物量顯著高于對(duì)照處理，移栽后緩苗期顯著縮短。
[0048]選擇礦山復(fù)墾典型區(qū)域作為試驗(yàn)樣地，設(shè)立固體生物土壤調(diào)理劑與不施加對(duì)照(CK)各4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積10m2。固體生物土壤調(diào)理劑以0.5L m—2施入土壤中，按20cm株行距定植甘草(市售)。整個(gè)栽培過(guò)程中不施或少施速效化肥;根據(jù)需要灌溉、滅蟲(chóng)、防病等，其他采用常規(guī)栽培管理，直至收獲。結(jié)果表明，施用固體生物土壤調(diào)理劑處理，甘草生物量顯著提高，品質(zhì)和土壤養(yǎng)分狀況也得到明顯改善。
[0049]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一株叢枝菌根真菌(Rhizophagusirregularis)AHOI，其特征在于，其保藏編號(hào)為CGMCC N0.12157。2.一種生物土壤調(diào)理劑，其特征在于，其包括如下組分:按重量份計(jì)，有機(jī)堆肥40-60份，草炭粉25-50份，磷礦粉15-30份，叢枝菌根真菌菌劑2-5份； 其中，所述的叢枝菌根真菌菌劑由下述方法獲得:在滅菌的擴(kuò)繁基質(zhì)上接種保藏編號(hào)為CGMCC N0.12157的叢枝菌根真菌，種植玉米和/或三葉草，使所述叢枝菌根真菌在擴(kuò)繁基質(zhì)和植物根系間充分繁殖，最終收獲由擴(kuò)繁基質(zhì)干土、根外菌絲、根內(nèi)菌絲和被侵染根段組成的叢枝菌根真菌菌劑，每克所述叢枝菌根真菌菌劑中含有50?80個(gè)叢枝菌根真菌孢子。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物土壤調(diào)理劑，其特征在于，所述擴(kuò)繁基質(zhì)由河沙和土按照質(zhì)量比1:1組成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物土壤調(diào)理劑，其特征在于，所述在滅菌的擴(kuò)繁基質(zhì)上接種保藏編號(hào)為CGMCC N0.12157的叢枝菌根真菌的接種量為:以重量比計(jì)算，所述接種量為擴(kuò)繁基質(zhì)的3?5%。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物土壤調(diào)理劑，其特征在于，所述有機(jī)堆肥滿足下述條件:pH為5.5?8.5，有機(jī)質(zhì)含量不低于55 %，速效磷含量為I %?3 %。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物土壤調(diào)理劑，其特征在于，所述的草炭粉滿足下述條件:pH為4.5?5.5、腐殖酸含量不低于60%、水分含量不高于15%、細(xì)度為180?220目。7.保藏編號(hào)為CGMCCN0.12157的叢枝菌根真菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或生態(tài)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C12R1/645GK105861316SQ201610206026
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】陳保冬, 郝志鵬, 張莘, 吳照祥, 于萌, 謝偉
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心