100年度銅山山毛櫸菌根菌對山毛櫸苗木生長及生理特性之效應

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計畫名稱	100年度銅山山毛櫸菌根菌對山毛櫸苗木生長及生理特性之效應
研究類別	委託研究
計畫年度	100年
受委託機關	國立嘉義大學(負責人：李明仁校長)
計畫主持人	李明仁
計畫執行時間	100年04月-100年12月
研究經費	792仟元

計畫目標：
1. 調查宜蘭銅山臺灣原生山毛櫸生育地土壤之特性。
2. 觀察山毛櫸菌根(內生菌根或外生菌根)之形態和構造。
3. 分離、純化及鑑定山毛櫸內生菌根菌或外生菌根菌之種類。
4. 進行菌根合成試驗，探討菌根菌對山毛櫸苗木生長量及生理特性之影響。
5. 改進山毛櫸實生苗之培育技術。
研究成果：（含執行成果摘要、檢討及建議）
1. 執行成果摘要
  本研究以銅山臺灣山毛櫸 (Fagus hayatae Palib. ex Hay.) 根系結合體進行菌根菌之分離，並接種至山毛櫸幼苗，以探討菌根菌對山毛櫸幼苗的生長及生理效應，期能應用於臺灣山毛櫸之復育工作。
  山毛櫸生育地土壤之分析結果顯示，0-20 cm土層 pH 值為3.47 ± 0.11，其全氮量0.68 ± 0.11 (%)，有效磷 11.08 ± 4.40 (μg/g) 及可置換性陽離子鈣、鉀、鎂、鈉的濃度都甚低。
  將去除種皮及未去除種皮兩種不同處理之臺灣山毛櫸種子進行發芽試驗14天之結果發現，去除種皮者之發芽率達 30.50 ± 5.41 %，而未去除種皮者均未發芽，顯示去除種皮可以促進臺灣山毛櫸種子之發芽。
  本研究自銅山臺灣山毛櫸根系中分離出六株菌株，分別編號為 Fh6、Fh13、Fh15、Fh20、Fh21、及 Fh25，分別經培養和觀察，發現有分生孢子及分生孢子柄之構造；並經由 rDNA 序列，與 NCBI 資料庫比對，Fh6 菌株與 FN298753 菌株相似度達 99 %；Fh13 菌株與 FN678836 相似度達 98 %；Fh15 菌株與DQ914733 相似度達 97 %；Fh20 菌株與 AY656940 相似度 99 %；Fh21 菌株與 AB219151 相似度達 99 %；F25 菌株與 FJ827172.1 相似度達 99 %。
  臺灣山毛櫸苗木於5月12日進行接種至今達六個月，其淨高生長量以接種Fh25菌株為6.90 ± 3.72 cm最佳，未接種者1.40 ± 0.74 cm為最差，地際直徑淨生長量以接種Fh13菌株0.69 ± 0.35 mm為最佳，未接種者0.19 ± 0.06 mm較差；平均最高淨光合作用速率及平均光補償點以接種Fh25菌株者最佳，其最高淨光合作用平均速率為4.221 ± 0.907 μmol CO2 m-2 s-1，光補償點平均為9.23 μmol photon m-2 s-1，平均最高淨光合作用速率及平均光補償點以未接種者最差，其最高淨光合作用平均速率為1.206 ± 0.078 μmol CO2 m-2 s-1，光補償點平均為22.34 μmol photon m-2 s-1；乾重及葉片數、總葉面積都是以接種Fh25菌株為最佳，其乾重為0.39 ± 0.18 g、葉片數為10.75 ± 6.40片、總葉面積為20.85 ± 14.18 cm2；葉綠素含量也是以接種Fh25菌株其含量最高，葉綠素a含量為4.26 ± 1.17 mg/g、葉綠素b含量為2.40 ± 0.78 mg/g、葉綠素a + b 含量為6.65 ± 1.40 mg/g，以未接種者其葉綠素a及葉綠素a + b含量為最低，葉綠素a含量為2.64 ± 0.17 mg/g、葉綠素a + b 含量為3.96 ± 1.17 mg/g；氣孔密度則是以接種Fh13菌株962.00 ± 108.90 stomata/mm2為最高，接種Fh25菌株734.78 ± 51.75 stomata/mm2次之，以未接種者416.63 ± 67.18 stomata/mm2為最低。
2. 檢討
  1. 本研究結果顯示以FH25菌株的接種效果最佳。所以，山毛櫸育苗作業必需以培養之FH25菌株菌絲懸浮液接種至山毛櫸幼苗根部，才能培育成菌根苗以供造林之用。
  2. 本計畫藉由篩選菌根菌，用以促進台灣山毛櫸幼苗成活。本研究接種6種菌根菌，並比較接種後，葉、根、莖及全株乾重、葉片數、葉總面積、葉綠素a、b含量濃度，皆發現FH25菌株效果最佳，已達到本計畫之目標。
  3. 台灣山毛櫸外生菌根菌之大量培育技術，可將分離純化之菌株以固態或液態MMN培養基進行大量培養繁殖菌絲作為接種原，以供接種山毛櫸幼苗之用。
3. 建議
  1. 台灣山毛櫸極為珍貴，由於林下更新小苗稀少，可對生育地林床之雜草及箭竹加以整治，以增進山毛櫸種子之發芽，並接種外生菌根菌以促進幼苗之生長；也可以在苗圃育苗階段接種外生菌根菌Fh25菌株以培育優良之菌根苗，再栽植至林地以增進山毛櫸苗木之復育成效。
  2. 本研究結果證實為促進台灣山毛櫸種子之發芽，去除種皮為有效之方法，建議可作為相關單位進行台灣山毛櫸育苗作業之參考。
對業務革新、創新之效益：
1. 由種子發芽試驗顯示，臺灣山毛櫸種子去除種皮後其發芽率顯著高於為去除種皮之種子，證實山毛櫸種子去種皮可以打破種子休眠並加速發芽時間。此一結果對山毛櫸種子苗之育苗作業有革新和創新之效益。
2. 接種Fh25菌株之臺灣山毛櫸苗木其淨高生長量、地際直徑淨生長、淨光合作用速率、葉綠素含量、氣孔密度，葉片數、總葉面積及乾重等均顯著高於未接種者，顯示Fh25這菌株可以提高臺灣山毛櫸苗木生長量並促進苗木生長增加其競爭力。山毛櫸菌根之應用對山毛櫸之育林作業具革新和創新之效益。

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對業務革新、創新之效益：