单层网格水培系统高效繁殖根内球囊霉及其对水稻接种效应的创新研究

本研究创新开发单层网格水培系统（w-Ri）实现丛枝菌根真菌（AMF）高效繁殖，相比传统土培法（s-Ri）将生产周期缩短77%，孢子密度提升5.25倍，且仅需10%接种量即可等效促进水稻生物量、根系形态及光合作用，为AMF规模化生产与农业应用提供突破性解决方案。

　　

丛枝菌根真菌繁殖技术的革命性突破
传统土培法（s-Ri）生产AMF接种体面临周期长（150天）、孢子密度低、易污染等瓶颈。本研究设计的单层网格水培系统（w-Ri）通过优化液体培养基与宿主植物（高粱）共生环境，将繁殖周期压缩至35天，孢子密度达土培法的5.25倍，且孢子活力提升7.75%，真菌纯度提高26%。电镜观察显示，w-Ri系统形成的菌根结构更早定殖宿主根系，且孢子存储180天后存活率仍比土培法高18.23%。

水稻接种效应的多维度验证
在水稻接种实验中，w-Ri接种体展现出显著优势：

• 根系改造：W3处理组根系表面积较对照组增加47%，根尖数量呈剂量依赖性增长，这与AMF调控植物激素（如独脚金内酯）通路相关。
• 光合增效：净光合速率（A）在PAR=1,600 μmol/m²/s时达峰值，W3组的电子传递速率（ETR）比S3组高87.6%，光系统II效率（Fv/Fm）稳定在0.8以上。
• 生物量提升：仅1% w-Ri接种量即可使水稻地上部干重增加22%，与10% s-Ri效果相当，证实其"减量增效"特性。

技术机理与农业价值
水培系统通过三重机制优化AMF生产：

1. 液体介质促进孢子-根系接触，加速菌丝网络形成；
2. 封闭环境减少病原微生物竞争（如镰刀菌属污染降低63%）；
3. 模块化设计使设备产能达土培法的2.28倍。

该技术为破解AMF规模化应用瓶颈提供新范式，其低耗（节水90%）、高效（单位体积孢子产量7.61倍）特性尤其适合工厂化生产，相关参数已通过主成分分析（PCA）验证（累计解释方差60.95%）。未来可拓展至玉米、小麦等主粮作物，推动绿色农业转型。

应用前景与挑战
尽管w-Ri系统在孢子纯度（98.7% vs 土培78.2%）和存储稳定性方面优势显著，但需进一步验证不同AMF菌种（如摩西球囊霉）的适配性。研究团队建议结合分子标记技术（如qPCR定量菌根DNA）优化质量控制体系，为产业化奠定基础。