甘蔗是我国最主要的糖料作物。当前,我国甘蔗产业生产面临着一些问题,主要表现在为了追求高产长期过量施肥,并且主产蔗区普遍采用单一多年连作的栽培方式,造成蔗田土壤酸化严重、肥料利用率低、甘蔗产量和品质下降等。如何在维护生态环境的前提下促进甘蔗产业的持续发展已成为我国甘蔗产业发展中亟需解决的问题。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类专性共生真菌,在自然界中分布广泛。研究表明(AM)真菌可以促进宿主植物养分吸收,增强抗性、同时还可改善土壤结构,修复重金属污染的土壤等。本研究拟利用蔗区优势AM真菌,侵染大棚盆栽甘蔗。探讨不同菌种及不同施肥水平下AM真菌对甘蔗生长及养分吸收的影响;通过转录组测序分析,在分子水平上探讨AM真菌侵染甘蔗对甘蔗养分相关基因表达情况的影响,为提高甘蔗产量、改善土壤理化性质、提高肥料利用率、降低生产成本以及早日实现甘蔗AM菌剂的科学发展及规模化应用打下基础。本研究的主要研究结果如下:1、接种AM真菌可以影响甘蔗的各生物学特性,在不同的菌种类型及不同的施肥水平下影响程度存在差异。接种AM真菌能够促进甘蔗地上部分植株生物量及株高的生长发育,提高叶绿素含量等。其中,在减量施肥水平下,AM真菌能够显著提高甘蔗生物量以及株高等;在不同的AM真菌菌种比较中,Mx(Glomus mosseae、Glomus etunicatum以及Acaulospora scrobiculata三者的等比例混合菌剂,下同)处理组在甘蔗的生长水平、根系的生长发育以及叶绿素积累量等的影响都更为显著。2、接种AM真菌能够影响甘蔗根系土壤p H值、土壤碱解氮、有效磷以及速效钾等的含量。与对照相比,接种AM真菌在正常和减量施肥水平下都可以提高土壤p H值、提高甘蔗根系土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量,但在不同的施肥水平下及不同的接种处理下影响效率不同,Mx处理组较其他接种处理更能够影响甘蔗根系土壤养分的吸收转运。3、各接种处理的甘蔗根系菌丝侵染率随着时间的推移侵染率越来越高,减量施肥的菌丝侵染率高于正常施肥的,综合比较各接种处理AM真菌菌丝侵染率的高低,大致可以得出Mx处理的侵染率最高,然后是Gm(Glomus mosseae)处理、As(Acaulospora scrobiculata)处理,Ge(Glomus etunicatum)处理的侵染率最低。4、通过对转录组测序结果差异基因的GO功能分类及KEGG富集通路分析发现,各处理组差异基因富集到GO功能组类别的差异不大,但富集到每个功能组的差异基因的个数有很大差别,另外,各接种处理的显著性差异基因大多富集于植物氨基酸的合成与代谢通路、植物激素的信号转导通路、氧化还原反应以及糖代谢等通路,说明接种AM真菌主要对甘蔗的以上通路产生了调节作用,进而影响了甘蔗外部生理、表型的变化。5、在减量施肥水平下的各接种处理中,共筛选到14个与氮转运相关的显著性差异基因,分别属于high-affinity nitrate transporter 2.3、Ammonium transporter 3家族基因以及protein NRT1/PTR FAMILY家族基因;筛选到4个磷转运相关差异表达基因,分别属于phosphate transporter protein 1和phosphate transporter protein 2家族基因;筛选到6个与钾吸收与转运相关的基因,分别属于钾离子通道基因AKT1和CNGC1,以及钾转运体蛋白基因HAK4和HAK21。此外,还筛选到一些碳转运与代谢相关基因,且大部分为上调表达。因此,接种AM真菌可以影响甘蔗氮、磷、钾和碳等相关转运基因的表达。其中,Mx R处理组在差异基因的表达倍数以及相关差异表达基因数都保持较高水平,因此,AM真菌的混合接种能够更大程度地影响甘蔗对外界养分的吸收转运。