在玉米-大豆间作系统中，普通丛枝菌根网络对作物磷吸收和生物量的作用

《Archives of Microbiology》：Role of common arbuscular mycorrhizal networks in crop phosphorus uptake and biomass in a maize–soybean intercropping system

玉米-大豆间作系统中丛枝菌根真菌介导磷转移机制研究。通过五室根系装置和量子点标记技术，在低磷（20 mg/kg）和高磷（100 mg/kg）条件下，发现接种D. epigaea真菌显著调控作物磷需求，低磷时促进大豆向玉米净磷转移，高磷时则逆转方向抑制玉米生长，总磷通量增加。

　　

摘要

农作物产量受到土壤养分状况和作物养分利用效率的限制。间作和丛枝菌根真菌的定殖都可以提高植物的养分利用效率和作物产量。然而，尽管常见的菌根网络已经得到了广泛研究，但丛枝菌根真菌在介导间作植物之间形成的网络中的养分转移中的作用以及对组成作物的影响仍不够明确。我们假设，在间作的玉米（Zea mays L.）和大豆（Glycine max (L.) Merr.）之间，由丛枝菌根网络（CMN）介导的磷（P）重新分配受到植物对磷的需求（即“吸收强度”的影响），并且在不同土壤磷供应条件下，磷转移的方向和程度会发生变化。为此，我们结合使用了一个五室根系装置和多波长量子点磷标记技术，直接追踪了玉米-大豆间作系统中由CMN介导的磷转移过程。我们在温室中建立了两种不同磷供应水平（低磷水平：20 mg kg?1 Olsen-P；高磷水平：100 mg kg?1 Olsen-P）下的玉米-大豆间作系统，以研究植物-菌根关联和菌根网络中的磷分配情况。同时测量了植物的生理特性（光合参数和生物量）、根系特性以及根际酶活性，从而将CMN介导的磷转移与植物表现和土壤磷循环联系起来。在低磷条件下，接种Diversispora epigaea显著改善了玉米的生理指标，但对大豆没有显著影响，并促进了通过共同菌根网络（CMN）从大豆向玉米的净磷转移。在高磷条件下，接种显著增强了大豆的生理指标，抑制了玉米的生长，并改变了通过CMN从玉米向大豆的磷转移方向。总体而言，菌根接种增加了玉米-大豆间作系统中的总磷通量，而植物间的磷交换方向则受到真菌菌丝网络的调节，这种调节响应了不同的土壤磷供应状况，从而改变了宿主植物的磷需求。