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为探究商业生物菌剂（含丛枝菌根真菌 AMF）对葡萄生长及根际 AMF 群落的影响，研究人员以赤霞珠葡萄为对象开展实验。结果发现，菌剂能促进根系定植、改善葡萄生长，但未改变 AMF 群落。该研究为葡萄种植应用菌剂提供理论依据。
在葡萄种植的领域中，葡萄（Vitis vinifera L.）作为一种多年生作物，虽然能够较好地适应不同的环境条件，但是随着全球气候变化，葡萄的生产、葡萄浆果的品质以及葡萄酒的典型性都受到了严重的威胁。与此同时，一些传统的葡萄种植方式，比如使用合成肥料和化学农药，不仅对土壤、人类和环境的健康产生了负面影响，还进一步加剧了气候变化。因此，寻找一种更加绿色、可持续的种植方式成为了葡萄种植领域的迫切需求。
丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）作为植物根系的重要共生伙伴，能够与大约 70% 的陆地植物形成互利共生关系。在这种共生关系中，植物为真菌提供碳水化合物和脂质，而真菌则帮助植物吸收土壤中的矿物质和水分，从而促进植物的生长和发育，增强植物对各种生物和非生物胁迫的抵抗能力。基于这些优势，AMF 被广泛应用于农业生产中，作为生物菌剂来提高作物的养分利用效率和产量。然而，在葡萄园的实际应用中，商业 AMF 生物菌剂对葡萄植株的影响还存在许多未知之处，尤其是在土壤中已经存在本地 AMF 群落的情况下。比如，商业生物菌剂是否能增加葡萄根系的定植、影响葡萄的生长和营养状况？它会对本地 AMF 群落的多样性和组成产生怎样的影响？这些问题的答案对于合理使用生物菌剂、优化葡萄种植管理具有重要意义。
为了解决这些问题，来自康奈尔大学（Cornell University）的研究人员开展了一项关于商业生物菌剂对温室种植葡萄根系 AMF 群落影响的研究。研究成果发表在《Environmental Microbiome》上。
研究人员选用了两年生的自根赤霞珠葡萄（Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon）作为实验材料，将其种植在从康奈尔传统果园挖掘的含有本地 AMF 物种的土壤中，以模拟自然的农业共生环境。实验设置了 6 个处理组，包括一个未接种的对照组和 5 个接种不同商业生物菌剂的处理组，每个处理组设置 4 个重复。实验期间，研究人员对葡萄植株进行了一系列的表型分析和采样，包括叶片的碳氮含量分析、植株各部分的生物量测定、根系形态分析以及 AMF 定植情况的检测等。同时，利用高通量测序技术对葡萄根系的 AMF 群落进行了分析。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过对根系样本进行 DNA 提取、PCR 扩增和 Illumina 测序，获取 AMF 群落的基因信息；然后，利用 AMPtk 生物信息学流程和 R 统计接口对测序数据进行处理和分析，计算多样性指标、评估群落差异，并通过多种统计方法探究生物菌剂对 AMF 群落和葡萄植株性状的影响。
研究结果如下：
- AMF 根定植和葡萄生长性能：除产品 1 外，接种商业生物菌剂的葡萄植株根系总菌根定植（RLC）和相关结构（如泡囊、丛枝和菌丝）的百分比均高于对照组。接种产品 4、5、3 和 2 的植株分别增加了 19%、15%、12% 和 10%。同时，接种菌剂的植株叶片氮浓度显著提高，碳氮比降低，植株干生物量也显著增加，尤其是根系生物量。
- AMF 根定植对根系形态的影响：接种菌剂改变了葡萄的细根形态，除根长外，接种产品 4、5 和 2 的植株根直径显著减小，根长密度和比根长显著增加。
- 扩增子群落数据：通过对 ITS2 和 18S rRNA 基因区域的测序分析，发现真菌群落主要由子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）主导，Glomeromycetes 纲包含 216 个 AMF 操作分类单元（OTUs）。虽然处理组间 AMF 群落存在显著的组内离散，但 PERMANOVA 分析表明各处理组的真菌群落无显著差异。
- AMF 群落丰富度、多样性和鉴定：接种和未接种的葡萄植株根系 AMF 群落的多样性和丰富度指数没有显著差异，非度量多维缩放（NMDS）排序显示接种和未接种植株的 AMF 群落组成相似。在根系中，Glomus 属是最丰富的 AMF 属，其次是 Rhizophagus 属和 Funneliformis 属。
- AMF 群落与植物地上和地下指标的关系：Spearman 相关性分析表明，多个 Claroideoglomus 和 Glomus 属的 OTUs 与根生物量、叶氮和碳以及根形态参数呈正相关，而部分 OTUs 与根直径和碳氮比呈负相关。
研究结论和讨论部分指出，商业 AMF 生物菌剂能够成功定植葡萄根系，并对葡萄根系形态、叶片氮吸收和植株生物量产生积极影响，同时不改变本地 AMF 群落的结构和组成，这表明商业生物菌剂和本地 AMF 群落之间可能存在协同作用，共同促进葡萄的生长。然而，由于 AMF 物种的遗传多态性和功能多样性，以及研究的时间较短，还需要进一步开展长期研究，以确定生物菌剂对本地 AMF 群落的长期影响。此外，未来的研究还应考虑其他类型的接种物、多种葡萄接穗和砧木组合，以及 AMF 物种的功能多样性和生活史特征，以更好地理解这些因素之间的关系。这项研究为葡萄种植中合理使用商业 AMF 生物菌剂提供了重要的理论依据，有助于推动葡萄种植向更加可持续的方向发展。
