丛枝菌根培养新技术及其对土地复垦生态效应

本书是关于丛枝菌根生理生化特性研究以及丛枝菌根真菌在土地复垦中作用机理和生态效应的专著。丛枝菌根不能够纯培养，对于菌根菌丝吸收养分的详细机理以及菌丝际特性认识几乎还是一片空白，丛枝菌根无杂菌双重培养技术的建立，为丛枝菌根真菌生理生化特性的研究提供了一条新的思路与方法。本书系统研究了丛枝菌根双重培养建立的方法、菌根分泌物的收集与测定方法、无杂菌菌丝际建立，孢子密度总量快速测定的方法、丛枝菌根快速扩繁与基质选择，同时也研究了丛枝菌根对养分和水分利用的状况与生态效应、菌根对压实土壤的改良、菌根对根际微生物群落的影响、菌根与根瘤菌双接种效应，揭示了丛枝菌根进行土地复垦的作用机理和效应。丛枝菌根应用于矿区土地复垦能提高植被的成活率，产生显著的生态效应。本书出版得到国家自然科学基金项目（批准号40201051和20377051）、国家“863”项目（2006AA062372和2005AA644020）和国家科技支撑计划项目（2006BAC09803）资助。

本书可供高等院校和科研院所从事土地复垦、环境治理、生物修复、生态重建等领域的研究人员、管理人员和工作技术人员阅读参考，也可作为大专院校高年级本科生和研究生的教学参考书。

前言

1 绪论

1.1 丛枝菌根研究的历史背景

1.1.1 扩大吸收面积

1.1.2 增加运输的速度

1.1.3 改变根际土壤pH值

1.2 丛枝菌根双重培养方法的建立

1.2.1 无菌根器官的培养

1.2.2 无杂菌接种物的获得

1.3 双重培养

1.3.1 双重培养的基质

1.3.2 双重培养方法的建立

1.4 丛枝菌根双重培养的优势

1.5 不同丛枝菌根真菌的双重培养

1.6 双重培养条件下共生联合体生物学特性研究

1.6.1 菌根共生联合体形态学特性研究

1.6.2 菌根共生联合体生理学特性研究

1.7 丛枝菌根的主要生理生态功能

1.7.1 促进植物对矿质营养的吸收

1.7.2 提高植物的抗逆性

2 无菌双重培养技术与方法

2.1 丛枝菌根真菌孢子萌发的方法

2.1.1 概述

2.1.2 不同孢子表面消毒方法的比较

2.1.3 不同培养基质对孢子萌发的影晌

2.1.4 不同pH对孢子或孢子果萌发的影响

2.2 转移Ri T—DNA胡萝卜根器官的获得

2.2.1 胡萝卜根器官培养的意义

2.2.2 转移Ri T—DNA胡萝卜根器官的获得

2.2.3 转移Ri T—DNA胡萝卜根在M培养基中的生长状况

2.2.4 转移Ri T—DNA胡萝卜根在不同培养基质中生长状况

2.3 双重培养体系的建立

2.3.1 双重培养方法建立的意义

2.3.2 孢子萌发的特性

2.3.3 菌根共生体的培养

2.3.4 Giraspora margarita对转移Ri T—DNA胡萝卜根的侵染

2.3.5 菌丝的伤愈现象

2.3.6 菌丝内原生质的流动

2.3.7 新Giaspora margarita孢子的形成及其再发芽与侵染的能力

2.4 小结

3 纯净菌根分泌物的收集与测定技术

3.1 菌根分泌物收集方法概述

3.2 转移Ri T—DNA胡萝卜根器官在营养液中的生长情况

3.3 丛枝菌根真菌对根段的侵染

3.4 菌丝在培养液中伸长及分枝状况

3.5 培养液pH的变化状况

3.6 菌根分泌物的组成

3.7 小结

4 纯净丛枝菌根菌丝际的建立

4.1 纯净菌丝际建立的意义

4.2 孢子的萌发特性

4.3 菌根室中共生联合体的建立

4.4 菌根室中共生联合体生长状况

4.5 菌丝在菌丝室中的生长及分枝情况

4.6 小结

5 一种改进测定丛枝菌根孢子密度总量方法——染色法

5.1 概述

5.2 研究方法

5.2.1 方法一——常规的湿筛倾析法

5.2.2 方法二——湿筛倾析染色法

5.3 两种方法对菌根孢子的形态特性以及测定精度比较

5.4 两种方法对孢子密度测定速度的比较

5.5 小结

6 丛枝菌根对矿区废弃基质的生态适应性

7 一种改进的丛枝菌根菌剂扩繁技术

8 丛枝菌根土地复垦和生态恢复的作用

9 丛枝菌根对压实土壤修复的生理生态效应

10 丛枝菌根对根际土壤微生物群落的影响

11 丛枝菌根和根瘤菌双接种对沙打旺生理生态效应

12 丛枝菌根夺煤矸石山土地复垦生态效应

13 丛枝菌根生态效应的土地生产力初步评价

14 结论与展望

参考文献

字　数：200000印刷时间：2007-5-1开　本：16开纸　张：胶版纸印　次：1I S B N：9787116053144包　装：平装

毕银丽，女，博士，中国矿业大学（北京）副教授，一直从事丛枝菌根等微生物在矿区土地复垦和生态恢复方面的研究。1993年在西北农林科技大学（原西北农业大学）土壤农化专业获学士学位，1996年在中国科学院水土保持研究所土壤专业获硕士学位，1999年在中国农业大学土壤与植物营养专业获博士学位，2D01年在中国矿业大学（北京）博士后出站留校。目前共发表论文50余篇，其中7篇被SCI和EI检索，参与编辑1部国际会议论文集和1部《土地法学》教材。科研成果获得了煤炭工业科技进步一等奖、教育部科技进步二等奖、安徽省科技进步三等奖和北京市科技进步三等奖。曾先后8次赴英国、希腊、澳大利亚、香港、美国、意大利和加拿大进行菌根及土地复垦方面的国际合作与学术交流。主持1项国家科技支撑计划、3项国家“863”项目、2项国家自然科学基金。获教育部新世纪优秀人才、北京市科技新星、煤炭工业技术创新优秀人才奖励。

在MS培养基中分别加入不同质量浓度的6-苄基氨基腺嘌呤(6-BA)和吲哚丁酸(IBA)进行金枝柳组织培养试验,探讨快速繁殖技术.结果表明:随着培养基中激素含量的增高,形成愈伤组织的量也增多;在MS 1.0 mg/L 6-BA 0.1 mg/L IBA培养基中的不定芽增殖数量最多(18.8),无根苗在1/2 MS IBA 1.0 mg/L培养基上生根率最高(96%);金枝柳试管苗移栽到腐殖土中成活率最高(97%),河沙中成活率次之(76%),旱田土上成活率最低(58%）。

灌丛通常可划分为常绿针叶灌丛、常绿阔叶灌丛、落叶阔叶灌丛、草灌丛等不同的植被型。我国的灌丛类型及其分布状况如下：

⑴原生灌丛：由原生裸地发生的灌丛。可分为：①寒带和高山、亚高山带的高寒灌丛，主要分布在东北地区的山地和西北、西南地区的高山、亚高山带森林上限，它能适应低温、大风、干燥和长期积雪的高寒气候，常与高寒草甸构成亚高山灌丛草甸带。生态适应方式不同，叶型和植株形态也各异。常见的有常绿革质灌丛，如东北和西南高山、亚高山带的杜鹃属灌丛，西南、西北山地的柳属、金露梅属灌丛等；常绿针叶、鳞叶垫丛，如圆柏属、刺柏属灌丛。这些灌丛都是垂直带上的稳定的顶极群落。②早生灌丛，分布于西北干旱区，在荒漠地区沿河流分布，或分布在地下水位高的地段，建群种有梭梭属、白刺属、铃铛刺属等。

⑵次生灌丛：森林植被破坏后发生的次生演替的中间类型，在不再继续遭受破坏的前提下，经一定的时间有可能恢复成原来的森林类型。我国次生灌丛类型多样。东北地区主要有：胡枝子属、榛属、柳属灌丛；华北、西北地区；锦鸡儿、荆条、胡枝子、山杏等组成的灌丛；西南地区：硬叶栎类形成的灌丛；亚热带山地丘陵：常绿栎类、冬青、桃金娘等组成的常绿灌丛；热带地区：露兜树、仙人掌等组成的灌丛。

特定真菌菌丝与植物根联合组成的共生体。菌根可分为外生菌根和内生菌根两类。外生菌根指真菌菌丝只穿入高等植物根组织的外皮层细胞间隙，露在根外的真菌菌丝则形成鞘包。受侵染的根分支增加，形成较多的侧短根。内生菌根由真菌菌丝穿入高等植物根组织的皮层细胞内形成，并有菌丝向根外生长和伸入土壤中。菌根中伸出根外的菌丝具有与植物根毛相似的吸收能力，其伸长范围常超过根毛，扩大了植物根对营养元素的吸收面。

特定真菌菌丝与植物根联合组成的共生体。具有这种能力的真菌称菌根真菌或菌根菌。已知能在根部形成菌根的植物有2000多种，包括草本植物和木本植物。能在植物根部形成菌根的真菌种类也很多，分属于藻菌、子囊菌、担子菌和半知菌亚门。

根据生物学特征，菌根可分外生菌根和内生菌根两类。外生菌根指真菌菌丝只穿入高等植物(主要是林木)根组织的外皮层细胞间隙，露在根外的真菌菌丝则形成鞘包。受菌根菌侵染的根分支增加，形成较多的侧短根。此类菌根菌多属担子菌亚门；亦有少数属子囊菌亚门和接合菌亚门。能形成此类菌根的林木主要有松科、桦树科和山毛榉等树种。内生菌根由真菌菌丝穿入高等植物根组织的皮层细胞内形成，并有菌丝向根外生长和伸入土壤中。有些内生菌根真菌的菌丝侵入根组织的皮层细胞后,菌根末端在根组织细胞内反复分枝,形成类似寄生真菌吸器的丛状枝；在细胞间或细胞内的菌丝顶端则常形成囊状的泡囊。这类菌根称为泡囊－丛枝状菌根，简称VA菌根,分布很广，且对植物种类无严格的选择性,从只具有原始维管束的低等植物到高等植物都可形成。VA菌根的菌根菌属藻状菌中的内囊霉科。

菌根中的菌根菌伸出根外的菌丝具有与植物根毛相似的吸收能力。由于其伸长的范围常超过根毛，菌根实际上起了扩大植物根对营养元素的吸收面的作用，对于增大植物对在土壤中迁移缓慢的磷以及铜、锌等营养元素的吸收量,尤有意义。一些菌根化植物(指不与相应的真菌共生便不能正常生长的植物)在新区生长时,常因土壤中缺少相应的菌根菌不能形成菌根而影响生长，可用相应菌根菌的纯培体接种加以改善。菌根化植物对重金属的毒害、根部病菌的侵染以及干旱、高温、高含盐量和不适宜的土壤酸碱度等都有较大的耐性。现外生菌根中的某些菌根菌已可通过人工培养基扩大繁殖；但内生菌根的菌根菌和一部分外生菌根的菌根菌还不能在人工培养基上培养，而只能通过植物根部富集扩大。