Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on growth characteristics and sugar content of Bromus inermis

doi:10.11686/cyxb2025272

Abstract

Abstract:

In this study， we inoculated Bromus inermis ‘Wusu No.1’ with arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） and determined its effects on the growth characteristics and sugar content of the host plant. A pot experiment was conducted using B. inermis ‘Wusu No.1’ and three AMF species-Funneliformis mosseae， Rhizophagus intraradices， and Rhizophagus irregularis. These AMF were inoculated alone or in various combinations onto B. inermis plants. The results show that AMF， whether inoculated singly or co-inoculated， effectively colonized the roots of B. inermis， with colonization rates ranging from 69.83% to 80.29%. Compared with non-inoculated plants， those inoculated with AMF showed higher values for growth indicators and chlorophyll content， and higher values for total root length， root surface area， root volume， root tip number， and root cross number. Among the various treatments， the combined inoculation of F. mosseae and R. intraradices had the most significant effect， increasing the total biomass， total root length， and root surface area by 107.67%， 73.34%， and 79.63%， respectively， compared with the control group. Both single and co-inoculation of F. mosseae and R. intraradices resulted in significantly increased sucrose and glucose contents in the leaves and roots of B. inermis plants， with higher values in the co-inoculation treatment. A comprehensive analysis using the membership function method revealed that the co-inoculation treatment with F. mosseae and R. irregularis yielded the best results in terms of establishing root architecture and improving sugar content in B. inermis.

Key words: arbuscular mycorrhizal fungi, Bromus inermis, root architecture, sugar content

Rui GAN, Jiererge, Xiao-qing SUI, Hai-jun LIU, Yu-xuan LIU, Gui-li JIN, MAIMAITI·Mu-yesaier. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on growth characteristics and sugar content of Bromus inermis[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(6): 122-130.

Figures/Tables 7

References 34

[1]	Zhang X L， Xu J， An T T， et al. Relationship between rhizosphere soil properties and yield of maize at different nitrogen levels. Scientia Agricultura Sinica， 2016， 49（14）： 2687-2699.
	张学林，徐钧，安婷婷，等. 不同氮肥水平下玉米根际土壤特性与产量的关系. 中国农业科学， 2016， 49（14）： 2687-2699.
[2]	Bago B， Pfeffer P E， Shachar-Hill Y. Carbon metabolism and transport in arbuscular mycorrhizas. Plant Physiology， 2000， 124： 949-958.
[3]	Bago B， Pfeffer P E， Abubaker J， et al. Carbon export from arbuscular mycorrhizal roots involves the translocation of carbohydrate as well as lipid. Plant Physiology， 2003， 131（3）： 1496-1507.
[4]	Liu J X， Sun P， Zhao X Y， et al. Regulation of antioxidant metabolic pathways in ryegrass by biochar and arbuscular mycorrhizal fungi under salt stress. Periodical of Ocean University of China， 2025， 55（4）： 81-89.
	刘佳鑫，孙萍，赵新月，等. 盐胁迫下生物炭和丛枝菌根真菌对黑麦草抗氧化代谢路径的调节作用. 中国海洋大学学报（自然科学版）， 2025， 55（4）： 81-89.
[5]	Schellenbaum L， Berta G， Ravolanirina F， et al. Influence of endomycorrhizal infection on root morphology in a micropropagated woody plant species （Vitis vinifera L.）. Annals of Botany， 1991， 68（2）： 135-141.
[6]	Kan H M， Xu H K， Lu J N， et al. The infuence of different arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on the growth characteristics of three forage species. Acta Agrectir Sinica， 2023， 31（7）： 1922-1930.
	阚海明，徐恒康，鲁佳男，等. 不同丛枝菌根真菌接种对3种草地植物生长特性的影响. 草地学报， 2023， 31（7）： 1922-1930.
[7]	Guo H， Zhou H， Zhuang J J， et al. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on wheat physiological characteristics and rhizosphere soil enzyme activities under cadmium stress. Journal of Henan Agricultural Sciences， 2022， 51（8）： 20-27.
	郭晖，周慧，庄静静，等. 镉胁迫下丛枝菌根真菌对小麦生理特性和根际土壤酶活性的影响. 河南农业科学， 2022， 51（8）： 20-27.
[8]	Wu Q S， Yuan F Y， Fei Y J， et al. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on root system architecture and sugar contents of white clover. Acta Prataculturae Sinica， 2014， 23（1）： 199-204.
	吴强盛，袁芳英，费永俊，等. 丛枝菌根真菌对白三叶根系构型和糖含量的影响. 草业学报， 2014， 23（1）： 199-204.
[9]	Guo Y E， Li F， Li Y D， et al. Progress in the elucidation of the mechanisms of arbuscular mycorrhizal fungi in promotion of phosphorus uptake and utilization by plants. Pratacultural Science， 2016， 33（12）： 2379-2390.
	郭艳娥，李芳，李应德，等. AM真菌促进植物吸收利用磷元素的机制. 草业科学， 2016， 33（12）： 2379-2390.
[10]	Gianinazzi S， Gollotte A， Binet M， et al. Agroecology： The key role of arbuscular mycorrhizas in ecosystem services. Mycorrhiza， 2010， 20（8）： 519-530.
[11]	Qu L L， Guo X F， Jia Z Y， et al. Review on the progress of adaptability to abiotic stress adversity by arbuscular mycorrhizal fungi in plants. Journal of Grassland and Forage Science， 2024（1）： 4-9.
	屈璐璐，郭秀芳，贾振宇，等. 丛枝菌根真菌提高植物非生物逆境胁迫适应性研究进展. 草学， 2024（1）： 4-9.
[12]	Zhu W Y. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on root characteristics of two maize varieties and cadmium-lead migration in soil. Kunming： Yunnan Agricultural University， 2023.
	朱文雅. 丛枝菌根真菌对2个品种玉米根系性状与土壤镉铅迁移的影响. 昆明：云南农业大学， 2023.
[13]	Hou Y N， Jiang F， Zhou S Y， et al. Arbuscular mycorrhizal fungi improve physiological metabolism and ameliorate root damage of Coleus scutellarioides under cadmium stress. Chinese Journal of Biotechnology， 2025， 41（2）： 680-692.
	侯亚男，江帆，周舒扬，等. 镉胁迫下丛枝菌根真菌对彩叶草生理代谢和根系损伤的影响. 生物工程学报， 2025， 41（2）： 680-692.
[14]	Lu W， Yang X R， Tan Y， et al. The influence of AMF on the growth and nutrient absorption of grape cutting seedlings under drought stress. South China Fruits， 2022， 51（2）： 129-133， 138.
	鲁薇，杨秀蓉，谭焱，等. 干旱胁迫下AMF对葡萄扦插苗生长及养分吸收的影响. 中国南方果树， 2022， 51（2）： 129-133， 138.
[15]	Malamy J E. Intrinsic and environmental response pathways that regulate root system architecture. Plant， Cell and Environment， 2005， 28： 67-77.
[16]	Luo Y Q， Zhao X Y， Li M X. Ecological effect of plant root exudates and related affecting factors： A review. Chinese Journal of Applied Ecology， 2012， 23（12）： 3496-3504.
	罗永清，赵学勇，李美霞. 植物根系分泌物生态效应及其影响因素研究综述. 应用生态学报， 2012， 23（12）： 3496-3504.
[17]	Zhang X S， Dai L Y， Wang Z J， et al. The king of grass feed-smooth bluegrass. Animal Husbandry in Xinjiang， 2002（4）： 28-29.
	张希山，代连义，王志杰，等. 禾草饲料之王-无芒雀麦. 新疆畜牧业， 2002（4）： 28-29.
[18]	Wang W， Feng S D， Yang Z X， et al. Effects of sludge/soil ratio on the remedidation of PAH-contaminated sludge by smooth bromegras. Acta Prataculturae Sinica， 2015， 24（2）： 148-160.
	王伟，冯圣东，杨志新，等. 无芒雀麦-污泥系统中泥/土不同比例对PAHs修复效果的影响. 草业学报， 2015， 24（2）： 148-160.
[19]	Huang Y D， Zhang S B， Li L， et al. Efficient propagation of arbuscular mycorrhizal fungal propagules. Microbiology China， 2023， 50（2）： 503-513.
	黄玉丹，张淑彬，李琳，等. 丛枝菌根真菌繁殖体的高效扩繁. 微生物学通报， 2023， 50（2）： 503-513.
[20]	Vierhrilig H， Coughlan A P， Wyss U. Ink and vinegar， a simple staining technique for arbuscular-mycorrhizal fungi. Applied and Environmental Microbiology， 1998， 64（12）： 5004-5007.
[21]	Wu Q S， Zou Y N， Zhan T T， et al. Polyamines participate in mycorrhizal and root development of citrus （Citrus tangerine） seeding. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca， 2010， 38： 25-31.
[22]	Zhao J L， He X L.Effects of AM fungi on the growth and drought-resistance of Artemisia ordosica. Acta Agriculturae Boreali-Sinica， 2007， 22（5）： 184-188.
	赵金莉，贺学礼. AM真菌对油蒿生长和抗旱性的影响. 华北农学报， 2007， 22（5）： 184-188.
[23]	Huang W J. Effects of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on the morphology and physiology of Rosa rugosa ‘Feng Hua’. Changsha： Agricultural University of Hunan， 2022.
	黄文镜. 接种丛枝菌根真菌对‘丰花’玫瑰的形态与生理的影响. 长沙：湖南农业大学， 2022.
[24]	Feng Y H， Gao X， Song C W， et al. Effects of inoculation with Funneliformis mosseae on net photosynthetic rate， yield and quality of soybean. Soybean Science， 2020， 39（6）： 926-931.
	冯宇涵，高翔，宋丛威，等. 接种摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）对大豆净光合速率及产量和品质的影响. 大豆科学， 2020， 39（6）： 926-931.
[25]	Huang H Z， Liu Y， Chen A， et al. Inoculating arbuscular mycorrhizal fungi promotes the growth and phosphorus uptake of phosphorus-efficient soybean genotype. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers， 2024， 30（12）： 2354-2365.
	黄活志，刘洋，陈阿，等. 接种丛枝菌根真菌促进磷高效基因型大豆生长和磷吸收. 植物营养与肥料学报， 2024， 30（12）： 2354-2365.
[26]	Bi N， Guo W， Guo J Y， et al. Effect of arbuscular mycorrhizal fungi （Rhizophagus intraradices） on the maize growth in the three types of coal mine spoilt soil. Journal of Safety and Environment， 2016， 16（2）： 194-199.
	毕娜，郭伟，郭江源，等. 丛枝菌根真菌（Rhizophagus intraradices）对玉米在3种煤矸石中生长的影响. 安全与环境学报， 2016， 16（2）： 194-199.
[27]	Koch A M， Antunes P M， Maherali H， et al. Evolutionary asymmetry in the arbuscular mycorrhizal symbiosis： Conservatism in fungal morphology does not predict host plant growth. The New Phytologist， 2017， 214（3）： 1330-1337.
[28]	Fang J， Wu S， Meng S J， et al. Effects of complex inoculation with two species arbuscular effects of complex inoculation with two species Arbuscular pseudo-cathayana×P. deltoides. Journal of Northeast Forestry University， 2024， 52（4）： 17-22.
	方静，武帅，孟昭军，等. 两种丛枝菌根真菌复合接种对青山杨生长生理指标的影响. 东北林业大学学报， 2024， 52（4）： 17-22.
[29]	Wang P R， Zhang F T， Gao J X， et al. An overview of chlorophyll biosynthesis in higher plants. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica， 2009， 29（3）： 629-636.
	王平荣，张帆涛，高家旭，等. 高等植物叶绿素生物合成的研究进展. 西北植物学报， 2009， 29（3）： 629-636.
[30]	Shi Y Y， Lv L X， Tuo D F. Effects of AMF and PGPR on growth and nutrient absorption of Matthiola incana under low temperature and weak light stress. Acta Agriculturae Zhejiangensis， 2025， 37（8）： 1694-1705.
	师阳阳，吕丽霞，脱登峰. 低温弱光胁迫下AMF和PGPR对紫罗兰生长及营养吸收的影响. 浙江农业学报， 2025， 37（8）： 1694-1705.
[31]	Wen T， You X， Wu J， et al. Effects of two AMF combinations on leaf growth and photosynthetic efficiency of Lycoris radiata. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis， 2024， 46（6）： 1436-1444.
	温婷，游欣，吴靖，等. 两种AMF组合对石蒜叶生长及光合效能的影响. 江西农业大学学报， 2024， 46（6）： 1436-1444.
[32]	Zhao L， Wang L. Effects of different AMF inoculations on root activity and growth characteristics of Ophiopogon japonicus seedlings. Northern Horticulture， 2024（9）： 41-46.
	赵乐，王雷. 不同丛枝菌根真菌（AMF）接种量对麦冬幼苗根系活力及生长特性的影响. 北方园艺， 2024（9）： 41-46.
[33]	Wang Y T. The effect of strip intercropping on soybean morphology and distribution of photosynthetic assimilateshesis. Chengdu： Sichuan Agricultural University， 2024.
	王雨婷. 带状间作对大豆形态及光合同化物分配的影响. 成都：四川农业大学， 2024.
[34]	Zhu J X， Lei M， Huang Z J， et al.Effects of different types of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on nitrogen and phosphorus nutrient uptake and losses of Cunninghamia lanceolata seedlings. Acta Ecologica Sinica， 2025， 45（17）： 1-12.
	祝嘉新，雷梅，黄智军，等. 不同种类丛枝菌根真菌接种对杉木幼苗氮磷养分吸收和流失的影响. 生态学报， 2025， 45（17）： 1-12.

处理 Treatment	茎粗 Stem thickness （cm）	单株地上生物量 Above-ground biomass （g·plant^-1）	单株地下生物量 Below-ground biomass （g·plant^-1）	单株总生物量 Total biomass （g·plant^-1）	根冠比 Root-crown ratio	叶片数 Number of leaves
CK	1.01±0.04d	3.74±0.10d	7.83±0.29b	8.86±0.34d	0.47±0.08cd	39.25±1.49b
FM	1.40±0.14ab	5.73±0.95a	10.08±0.57ab	15.80±0.69ab	0.57±0.06a	45.00±2.45a
FY	1.48±0.06a	5.53±0.36ab	10.15±0.46ab	15.68±0.41ab	0.54±0.04ab	46.25±1.37a
FG	1.34±0.05abc	4.45±0.31abc	10.50±0.84ab	14.90±0.94abc	0.43±0.04cd	48.25±1.90a
FMY	1.39±0.05abc	4.12±0.18c	8.40±0.81b	12.73±1.24bc	0.49±0.09c	42.00±1.13a
FMG	1.18±0.04cd	4.08±0.30c	8.18±0.96b	12.29±0.88bc	0.50±0.08b	41.75±0.47a
FYG	1.34±0.04abc	4.63±0.44abc	13.78±0.95a	18.40±1.27a	0.35±0.03d	44.75±1.10a

处理 Treatment	茎粗 Stem thickness （cm）	单株地上生物量 Above-ground biomass （g·plant^-1）	单株地下生物量 Below-ground biomass （g·plant^-1）	单株总生物量 Total biomass （g·plant^-1）	根冠比 Root-crown ratio	叶片数 Number of leaves
CK	1.01±0.04d	3.74±0.10d	7.83±0.29b	8.86±0.34d	0.47±0.08cd	39.25±1.49b
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FG	1.34±0.05abc	4.45±0.31abc	10.50±0.84ab	14.90±0.94abc	0.43±0.04cd	48.25±1.90a
FMY	1.39±0.05abc	4.12±0.18c	8.40±0.81b	12.73±1.24bc	0.49±0.09c	42.00±1.13a
FMG	1.18±0.04cd	4.08±0.30c	8.18±0.96b	12.29±0.88bc	0.50±0.08b	41.75±0.47a
FYG	1.34±0.04abc	4.63±0.44abc	13.78±0.95a	18.40±1.27a	0.35±0.03d	44.75±1.10a

处理 Treatment	单株根总长 Root length （cm·plant^-1）	单株根表面积 Root surface area （cm²·plant^-1）	单株根体积 Root volume （cm³·plant^-1）	单株根直径 Root diameter （mm·plant^-1）	根尖数 Root tips number	交叉数 Crossings
CK	119.16±16.67d	9.08±0.54e	0.051±0.004b	0.19±0.04b	216±19.78b	147±5.01c
FM	191.71±24.75ab	13.19±0.62bc	0.069±0.005a	0.21±0.03ab	260±7.43ab	182±7.96b
FY	140.63±19.89bc	11.83±1.03cd	0.067±0.003a	0.22±0.02b	265±10.08a	191±7.58b
FG	156.85±17.34b	9.98±0.46d	0.065±0.003a	0.25±0.04b	257±24.35ab	176±5.18b
FMY	198.20±26.14ab	15.03±0.75ab	0.076±0.002a	0.28±0.05a	282±11.63a	223±19.97a
FMG	206.55±31.25a	16.31±0.37a	0.071±0.004a	0.23±0.05ab	273±11.72a	214±11.55a
FYG	203.23±19.57a	15.73±0.54a	0.069±0.006a	0.24±0.07ab	250±9.62ab	217±14.45a

处理 Treatment	单株根总长 Root length （cm·plant^-1）	单株根表面积 Root surface area （cm²·plant^-1）	单株根体积 Root volume （cm³·plant^-1）	单株根直径 Root diameter （mm·plant^-1）	根尖数 Root tips number	交叉数 Crossings
CK	119.16±16.67d	9.08±0.54e	0.051±0.004b	0.19±0.04b	216±19.78b	147±5.01c
FM	191.71±24.75ab	13.19±0.62bc	0.069±0.005a	0.21±0.03ab	260±7.43ab	182±7.96b
FY	140.63±19.89bc	11.83±1.03cd	0.067±0.003a	0.22±0.02b	265±10.08a	191±7.58b
FG	156.85±17.34b	9.98±0.46d	0.065±0.003a	0.25±0.04b	257±24.35ab	176±5.18b
FMY	198.20±26.14ab	15.03±0.75ab	0.076±0.002a	0.28±0.05a	282±11.63a	223±19.97a
FMG	206.55±31.25a	16.31±0.37a	0.071±0.004a	0.23±0.05ab	273±11.72a	214±11.55a
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处理 Treatment	隶属函数值 Membership function value											D值 D value	排序 Rank
处理 Treatment	TRL	RSA	RV	RD	RTN	RCN	Chl	LS	RS	LG	RG	D值 D value	排序 Rank
CK	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	7
FM	0.83	0.57	0.72	0.22	0.67	0.46	0.29	0.92	0.86	0.58	1.00	0.65	4
FY	0.25	0.38	0.64	0.33	0.74	0.58	0.16	0.81	0.76	0.46	0.65	0.52	5
FG	0.43	0.12	0.56	0.66	0.62	0.38	0.11	0.75	0.67	0.45	0.65	0.49	6
FMY	0.90	0.82	1.00	1.00	1.00	1.00	0.59	0.99	0.82	0.76	0.98	0.89	1
FMG	1.00	1.00	0.80	0.44	0.86	0.88	1.00	1.00	0.79	0.84	0.92	0.87	2
FYG	0.96	0.91	0.72	0.56	0.51	0.92	0.88	0.87	1.00	1.00	0.76	0.83	3