【葡萄产业大会】 金必来付荣军:金必来AMF丛枝菌根真菌的作用机理
北京金必來生物科技有限公司董事長 付榮軍
葡萄一直是我們國家的重要水果,云南也是我國葡萄的重要產區。金必來也在葡萄產業上深耕多年,一直為土壤健康、生態農業綠色發展助力。
那么,金必來AMF叢枝菌根真菌的作用機理是什么呢?
叢枝菌根真菌前世今生
叢枝菌根真菌是一種單系球囊菌門真菌,可以和70%—90%的陸地植物形成菌根共生體!
泥盆紀(4.5億年),植物的根系中就已經存在菌根真菌,是隨著植物從走出海洋到征服陸地的助手。
19世紀中,發現菌根真菌。
1885年,德國人Frank A.B才發現植物根系上侵染的菌根真菌。
1989年, Harley 根據參與共生的真菌和植物種類及它們形成共生體系的特點, 將菌根分為7 種類型, 即叢枝菌根、外生菌根、內外菌根、漿果鵑類菌根、水晶蘭類菌根、歐石楠類菌根和蘭科菌根。
叢枝菌根真菌是什么?
菌根是自然界中一種普遍的植物共生現象,它是土壤中的菌根真菌菌絲與高等植物營養根系形成的一種聯合體。共生真菌從植物體內獲取必要的碳水化合物及其他營養物質,而植物也從真菌那里得到所需的營養及水分等,從而達到一種互利互助、互通有無的高度統一。
AMF 叢枝菌根真菌根外菌絲是作物根系的60-100倍!
菌根:土壤中的菌根真菌菌絲與高等植物營養根系形成的一種聯合體。它既具有一般植物根系的特征,又具有專性真菌的特性。與農業生產關系最為密切的一種內生菌根真菌一般分為“泡囊” 和“叢枝” 兩大典型結構,部分真菌不在根內產生泡囊,但都形成叢枝,故簡稱叢枝菌根。
菌絲橋:科學家發現了一個非常有趣的現象,看似沉默的植物之間卻通過菌根真菌相互溝通和交流,這是如何發生的呢?原來,菌根真菌從根內向外所伸出的菌絲接觸到鄰近的植物根后,能再次侵染進去。這樣無形中,菌絲就將兩株植物的根系聯系在了一起,俗稱菌絲橋,千千萬萬的菌絲橋就編織出了一張巨大的菌絲網絡。這些菌絲具備根系同樣的功能和作用,幫助作物吸收礦物質元素和水分,并代謝大量的磷酸酶、球囊霉素、生長素、植保素幫助作物生長,抵御病蟲的煩惱。
AMF 叢枝菌根真菌與宿主植物之間的關系
1.鏈接關系
擴大根系吸收面,增加對原根毛吸收范圍外的元素(特別是磷)的吸收能力。菌根真菌菌絲體既向根周土壤擴展,又與宿主植物組織相通,一方面從寄主植物中吸收糖類等有機物質作為自己的營養,另一方面又從土壤中吸收養分、水分供給植物。(無機營養和光合作用產物的傳遞)
2.示警關系
研究認為植物之間通過揮發物釋放來實現地上部的交流,新的研究證明菌絲橋的信號介導傳輸作用效率更高。不僅可以傳遞營養及病害信號,更神奇的是當兩棵彼此相連的植物中,其中一棵被草食昆蟲取食,那這棵近的另一棵植物也會激發起身體內的免疫反應。
3.哺育關系
植物可以通過菌絲橋相互輸送養料和碳水化合物,在熱帶雨林中,擁有高大冠層的大樹對陽光造成強烈阻擋,這直接導致很多靠近地面的小樹苗無法獲取足夠的陽光。這時,母樹能通過菌絲橋向周邊的小樹輸送碳水化合物,以維持小樹苗的存活。
AMF 叢枝菌根真菌功能
1.促進植物礦質養分吸收
在漫長的進化過程中,AMF失去了降解有機物質的酶系,無法營腐生生長,與宿主植物之間形成了依賴于碳水化合物—礦質養分交換的專性共生體.在菌根共生體系當中,植物將一部分碳水化合物分配給AMF支持其生長;作為回報AMF根外菌絲幫助植物吸收土壤中的礦質養分,特別是在土壤中移動性較差的植物根系吸收相對困難的養分,如磷、銅、鋅等。
2. 清除土壤環境中的重金屬和放射性核素
通過積聚和隔離有毒的重金屬離子或耐受放射性核素,從而保護其主體免受污染物的侵害。重金屬毒害導致植物根系生長受阻,植物難以通過根系吸收獲取礦質養分和水分,而AMF能夠通過根外菌絲促進植物對礦質養分的吸收,從而改善植物礦質營養,促進植物生長,提高植物的生物量,由此也會稀釋植物體內的重金屬,減輕重金屬植物毒害.另一方面,AMF菌絲體可以有效吸附固持重金屬,通過菌絲中結合重金屬的位點,將重金屬積聚在真菌體內。
3. 提高作物抗干旱脅迫能力
叢枝菌根真菌能夠增強植物光合作用,調節氣孔導度和激素水平(如脫落酸),調控水通道蛋白基因表達,維持細胞結構等,能夠促進植物吸收水分來緩解干旱脅迫,而且還能夠通過促進營養吸收,調控脫落酸水平,調節植物抗旱生理生化過程從而增強植物抗旱性。
4. 減少鹽離子累積緩解鹽堿脅迫
叢枝菌根真菌通過促進植物吸收水分及礦質營養 (P, N, Mg 和 Ca等),減少鹽離子(Na+)累積,促進滲透調節物質(脯氨酸,甜菜堿, 多胺)以及碳水化合物及抗氧化物質的累積從而增強植物耐鹽性
5.促進土壤團聚體和有機碳庫的形成
6.抵抗病蟲害侵襲
宿主植物根系菌根化后,會發生一系列的生理生化改變。菌根形成過程中,宿主植物體內一些與植物抗病性有關的次生代謝物質如植保素、胼胝質、酚類、生物堿等顯著增強,這些代謝物質尤其是其中的酚酸類、植保素的具有較高的抗病性。
AMF可以寄生線蟲的繁殖器官,如包囊線蟲的包囊和其他線蟲的蟲囊往往可以看到AMF的泡囊、菌絲甚至叢枝結構,從而減輕線蟲病害的發生。
具有獨立知識產權
金必來叢枝菌根真菌3項發明專利。菌種保存在中國普通微生物菌種保藏管理中心,菌種保藏編號NO.12157。
金必來叢枝菌根真菌從基礎研發到應用研發,在一萬多個土樣中篩選馴化出AH-01異型根孢囊霉、BJ-09內生根孢囊霉兩個專利菌株及金必來叢枝菌根真菌大量擴繁技術和連續擴繁技術兩項發明專利。
AMF 金必來叢枝菌根真菌先后榮獲國家科學技術進步獎二等獎、國家自然科學獎二等獎、北京市科學技術進步獎一等獎,并于2021年取得國家登記證書。
AMF 金必來叢枝菌根真菌應用輸出方向
AMF 金必來叢枝菌根真菌應用輸出方向有兩個:大田作物和經濟作物。
大田作物——玉米、小麥、水稻、棉花、大豆通過菌根真菌包衣接種用量少,施用方法簡單,可增產15%—30%。
經濟作物——蔬菜進行菌根化育苗、果樹進行根部接種,可提前采收,提高品質,增加產量20%—50%。