全 文 ：丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和
根系防御性酶活性的影响*
陈摇 可1,2 摇 孙吉庆1,2 摇 刘润进1 摇 李摇 敏1,2**
( 1青岛农业大学菌根生物技术研究所, 山东青岛 266109; 2青岛农业大学园艺学院, 山东青岛 266109)
摘摇 要摇 在温室盆栽条件下,研究丛枝菌根(AM)真菌地表球囊霉(Glomus versiforme)对连作
土壤中西瓜自根苗和嫁接苗生长、根系膜透性、丙二醛(MDA)含量和防御性酶活性的影响.结
果表明: 接种 AM真菌能显著增加西瓜自根苗和嫁接苗的生物量,提高根系活力,降低根系膜
透性和 MDA含量.接种 AM真菌的自根苗地上部鲜质量、地上部干质量和根系活力分别增加
了 57. 6% 、60. 0% 和 142. 1% ,而接种 AM 真菌的嫁接苗分别增加了 26. 7% 、28. 0% 和
11郾 0% ;自根苗(C)、嫁接苗(G)、接种 AM真菌自根苗(C+M)和接种 AM 真菌嫁接苗(G+M)
的根系细胞膜透性为 C>G>C+M>G+M,根系 MDA含量为 C>G>G+M>C+M.接种 AM 真菌能
提高西瓜自根苗和嫁接苗根系的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶
(POD)、几丁质酶和 茁鄄1,3鄄葡聚糖酶活性,而且接种 AM 真菌的西瓜自根苗和嫁接苗根系
POD、PAL和 茁鄄1,3鄄葡聚糖酶活性的峰值比不接种的提前 2 周出现.接种 AM真菌能激活西瓜
自根苗和嫁接苗与抗逆性有关的防御性酶反应,使根系对逆境产生快速反应,从而提高其抗
连作障碍的能力.
关键词摇 丛枝菌根真菌摇 西瓜摇 嫁接摇 防御性酶摇 连作
*“十二五冶国家科技支撑计划项目(2011BAD12B03鄄05)和青岛农业大学高层次人才基金项目(630603)资助.
**通讯作者. E鄄mail: minli@ qau. edu. cn
2012鄄06鄄26 收稿,2012鄄10鄄24 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)01-0135-07摇 中图分类号摇 S939. 92摇 文献标识码摇 A
Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on the seedling growth of grafted watermelon and
the defensive enzyme activities in the seedling roots. CHEN Ke1,2, SUN Ji鄄qing1,2, LIU Run鄄
jin1, LI Min1,2 ( 1 Institute of Mycorrhizal Biotechnology, Qingdao Agricultural University, Qingdao
266109, Shandong, China; 2College of Horticulture, Qingdao Agricultural University, Qingdao
266109, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(1): 135-141.
Abstract: A greenhouse pot experiment was conducted to study the effects of arbuscular mycorrhizal
fungus Glomus versiforme on the seedling growth and root membrane permeability, malondiadehyde
(MDA) content, and defensive enzyme activities of non鄄grafted and grafted watermelon growing on
the continuously cropped soil. Inoculation with G. versiforme increased the seedling biomass and
root activity significantly, and decreased the root membrane permeability and MDA content. The
seedling shoot fresh mass, shoot dry mass, and root activity of non鄄grafted watermelon increased by
57. 6% , 60. 0% and 142. 1% , and those of grafted watermelon increased by 26. 7% , 28. 0% and
11. 0% , respectively, compared with no G. versiforme inoculation. The root membrane permeability
of non鄄grafted seedlings (C), grafted seedlings (G), non鄄grafted seedlings inoculated with G. ver鄄
siforme (C+M), and grafted seedlings inoculated with G. versiforme (G+M) was in the order of C
>G>C+M>G+M, and the root MDA content was in the sequence of C>G>G+M>C+M. G. versi鄄
forme inoculation increased the root phenylalanine ammonialyase (PAL), catalase (CAT), peroxi鄄
dase (POD), 茁鄄1,3鄄glucanase and chitinase activities of grafted and non鄄grafted seedlings signifi鄄
cantly, and the peaks of the POD, PAL and 茁鄄1,3鄄glucanase activities in the mycorrhizal roots ap鄄
peared about two weeks earlier than those in the non鄄inoculated roots. These results indicated that
inoculating arbuscular mycorrhizal fungus G. versiforme could activate the defensive enzyme activi鄄
ties of non鄄grafted and grafted watermelon seedlings, enable the seedling roots to produce rapid re鄄
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 1 月摇 第 24 卷摇 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2013,24(1): 135-141
sponse to adversity, and thus, improve the capability of watermelon seedling against continuous
cropping obstacle.
Key words: arbuscular mycorrhizal fungus; watermelon; graft; defensive enzyme; continuous crop鄄
ping.
摇 摇 西瓜(Citrullus lanatus)是重要的经济作物,据
统计,2010 年我国西瓜栽培面积为 181郾 25 伊 104
hm2,总产量为 6818郾 1伊104 t[1],居世界首位. 然而,
近年来保护地西瓜栽培面积迅速扩大,受耕地面积
限制和设施不能年年移动,常出现重茬栽培,因此形
成连作障碍.连作会加重作物的病虫害,尤其是土传
病害和生理性障碍会导致严重的经济损失,化学防
治并不总是有效的方法,而且会带来严重的环境污
染问题,通过嫁接换根可以克服这一问题[2] . 蔬菜
嫁接的目的之一就是克服土传病害,包括镰刀菌枯
萎病、青枯病、黄萎病、根腐病和线虫病害等,嫁接苗
在某些时候也表现出一定的抗 /耐病和耐虫的能力,
如抗叶面真菌病害、病毒和昆虫等[3] . 有研究表明,
西瓜嫁接所用南瓜砧木的根系分泌物抑制西瓜枯萎
病的效果显著,特别对病菌孢子萌发抑制作用较
强[4] .蔬菜嫁接也能够提高植株适应逆境的能力,
低温胁迫下西瓜嫁接苗活性氧清除能力均高于自根
苗[5],能有效降低低温弱光下辣椒植株的膜脂过氧
化[6],显著提高氯化钠胁迫下嫁接茄子的过氧化氢
酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性[7] . 因此,我国
西瓜产区广泛应用西瓜嫁接苗,通过使用抗性较高
的砧木,以达到耐土壤病原物的效果,并提高抗低温
和耐盐能力,促进西瓜生长,提高总产量和果实
品质.
丛枝菌根( arbruscular myeorrhizal,AM)真菌可
以与作物根系形成互惠共生体,这不仅能提高作物
产量,也可在病害防治上起到一定作用.大量研究表
明,AM真菌可以直接影响植物矿质营养、生长发
育、抗逆性、抗病性等方面的生理机能,并通过对土
壤结构和生物群落结构的影响间接影响寄主植物生
长[8] .接种 AM 真菌也可以提高植物对逆境的适应
能力,通过增强抗氧化酶活性,能提高牡丹幼苗耐盐
性[9],通过降低膜脂过氧化水平和提高抗氧化酶活
性,来增强黄瓜幼苗对低温胁迫的适应性[10] . 接种
AM真菌能够减轻植物立枯丝核菌(Rhizoctonia sola鄄
ni) [11]、寄生疫霉(Phytophthora parasitica) [12]、镰刀
菌 ( Fusarium solani ) [13]、 青 枯 菌 ( Ralstonia so鄄
lanacearum) [14]等病原菌引起的病害. 李敏等[15]研
究发现,大田西瓜连作土壤条件下,接种 AM真菌能
显著降低西瓜枯萎病发病率和病情指数. 本文通过
对连作土壤中西瓜自根苗和嫁接苗接种 AM 真菌,
研究连作条件下 AM真菌和嫁接对西瓜幼苗生长和
防御酶活性的影响,为解决西瓜连作障碍提供科学
依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试西瓜品种为中抗枯萎病品种京欣 1 号. 将
西瓜种子用 75%酒精消毒后浸种 12 h,将种子放在
垫有滤纸的培养皿中,置于恒温培养箱,于 28 ~ 30
益下催芽,出芽后播种.
嫁接砧木为青农大 1 号杂交南瓜 ( Cucubita
maxima伊C郾 moschata)砧木,由青岛农业大学南瓜课
题组提供.将砧木种子用 75%酒精消毒后,清水浸
种 8 h,沥干水分,将种子放在垫有滤纸的培养皿中,
置于恒温培养箱,于 28 ~ 30 益下催芽,出芽后播种.
供试 AM 真菌为地表球囊霉 ( Glomus versi鄄
forme),由青岛农业大学菌根生物技术研究所提供.
在灭菌沙土中经三叶草扩繁 4 ~ 5 个月,以菌根化根
段、土壤中菌丝体、孢子和根围土壤组成混合接
种物.
供试土壤采自西瓜主产区山东省昌乐县尧沟镇
种植过 1 年西瓜的大棚内,为沙壤土,土壤 pH
(水浸) 6郾 73,有机质 8郾 2 g · kg-1,全氮 963郾 13
mg·kg-1,碱解氮 69郾 04 mg·kg-1,有效磷 42郾 74
mg·kg-1,速效钾 38郾 24 mg·kg-1 .穴盘育苗用基质
为经 121 益高温灭菌的草炭、蛭石和珍珠岩混合物
(混合比例为 3 颐 1 颐 1,pH 6郾 72).试验所用陶盆(20
cm伊18 cm伊20 cm)和育苗穴盘(50 孔)均用甲醛熏
蒸灭菌备用.
1郾 2摇 试验设计
试验于 2010 年 3—7 月在青岛农业大学园艺学
院的日光温室内进行.试验设 4 个处理:不接种 AM
真菌的西瓜自根苗处理(C)、接种 AM 真菌西瓜自
根苗处理(C+M)、不接种 AM 真菌西瓜嫁接苗处理
(G)和接种 AM真菌西瓜嫁接苗处理(G+M).每处
理 30 盆重复,随机区组排列,栽培管理条件一致.
取 AM真菌的混合接种物 150 mL,约 15000 接
631 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
种势单位(IPU) [16],放入 50 孔育苗穴盘内,不接种
AM真菌的 C和 G处理中加入等量灭菌混合接种物
和接种物滤液,并与穴盘中基质混匀.于 3 月 25 日
在日光温室内播种砧木,4 月 2 日播种西瓜种子,播
种后自然光照,温度为 25 益 / 15 益(昼 /夜).待西瓜
苗子叶展开,于 4 月 9 日采用插接法嫁接,9 d 后恢
复正常管理. 5 月 9 日西瓜幼苗 3 ~ 4 片真叶展开,
将各处理的幼苗定植到装有大棚西瓜栽培土壤的陶
盆中,每盆种植 3 株,统一栽培管理,随机排列.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 AM真菌侵染率测定 摇 定植时,随机取 M 和
G+M处理长势一致的幼苗各 5 株,将根系用自来水
冲洗干净,切成 0郾 5 ~ 1郾 0 cm 小段,放入试管中,加
入 5% KOH溶液,90 益水浴 20 min,用清水洗 3 次,
加入 2% HCl,去酸液后,加入 0郾 1%酸性品红鄄乳酸
甘油染色液,90 益水浴 20 min,用乳酸分色后于
Olympus光学生物显微镜下观察,计算菌根侵染率、
丛枝着生率、根上菌丝位点数和根内泡囊数[17] .
菌根侵染率=撞(0伊根段数+10% 伊根段数+20% 伊
根段数+…+100% 伊根段数) /总根段数
丛枝着生率 = 撞(0 伊根段数 +10% 伊根段数 +
20% 伊根段数+…+100% 伊根段数) /总根段数
根内泡囊数=泡囊个数 /根段长度
根上菌丝位点数=根内侵入点个数 /根段长度
取幼苗根围土壤 20 mL 放入离心管中,加蒸馏
水离心 3 min,再经 45% ~ 50%蔗糖离心 1郾 5 min,
过 400 目筛子,在 Olympus 实体显微镜下计数孢子
数,计算 100 mL根围土壤中孢子数[18] .
1郾 3郾 2 植株生长指标的测定 摇 定植后第 4 周,每处
理随机取 5 株幼苗,测量叶片数、蔓长(从子叶到生
长点的高度)、茎粗(与子叶展开方向平行的子叶节
的茎粗度). 取幼苗地上部,用清水冲洗掉表面杂
物,再用去离子水冲洗干净,擦干水分后称鲜质量,
然后在 105 益下杀青 30 min,80 益烘至恒量,称干
质量.
1郾 3郾 3 根系防御酶活性和膜透性测定摇 定植后分别
于第 0、2、4、6、8 周取根系,测定防御性酶活性,第 8
周测定膜透性.丙二醛(MDA)含量用硫代巴比妥酸
(TBA)比色法测定[19];膜透性用相对电导度表示,
采用电解质渗透法测定[20];根系活力采用氯化三苯
基四氮唑(TTC)比色法测定[19];苯丙氨酸解氨酶
(PAL)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活
性参照王学奎[18]的方法测定;茁鄄1,3鄄葡聚糖酶活性
采用 Mauch 等[21]的方法测定;几丁质酶活性参照
Boller等[22]的方法测定.
1郾 4摇 数据处理
试验数据采用 DPS 7郾 01 软件进行方差分析,采
用最小显著差数法 ( LSD 法)进行多重比较 ( 琢 =
0郾 05).图表中数据为平均值依标准误.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 西瓜自根苗和嫁接苗菌根的发育状况
表 1 显示,未接种 AM 真菌的西瓜自根苗和嫁
接苗根系均未被 AM 真菌侵染,而接种 AM 真菌的
西瓜自根苗和嫁接苗根系真菌的发育状况不同. 接
种 AM真菌的西瓜自根苗的菌根侵染率、丛枝着生
率、根内泡囊数、根上菌丝位点数和根围土壤孢子数
均显著高于接种 AM 真菌的西瓜嫁接苗,其菌根侵
染率为嫁接苗的 1郾 4 倍,根围土壤孢子数为嫁接苗
的 1郾 4 倍.可见,西瓜自根苗根系 AM真菌发育状况
优于砧木南瓜嫁接苗.
2郾 2摇 AM真菌对西瓜自根苗和嫁接苗生长的影响
表 2 显示,定植后 4 周,接种 AM真菌的西瓜自
根苗和嫁接苗的叶片数和茎粗与未接种 AM真菌的
幼苗相比均没有显著差异,而蔓长、地上部鲜质量和
地上部干质量均显著大于未接种 AM 真菌的幼苗.
与未接种 AM真菌的自根苗相比,接种 AM 真菌的
自根苗地上部鲜质量、地上部干质量和根系活力分
别增加了 57郾 6% 、60郾 0%和 142郾 1% ;与未接种 AM
真菌的嫁接苗相比,接种AM真菌的嫁接苗分别增
表 1摇 西瓜自根苗和嫁接苗菌根发育状况
Table 1摇 Colonization status of AM fungus on roots of non鄄grafted and grafted watermelon seedlings
处理
Treatment
菌根侵染率
AM colonization
(% )
丛枝着生率
Arbuscule colonization
(% )
根内泡囊数
Vesicles in root
( ind·mm-1)
根上菌丝位点数
Entry points on root
( ind·mm-1)
根围土壤孢子数
Spores in rhizosphere soil
( ind·100 mL-1)
C 0c 0c 0c 0c 0c
C+M 60郾 5依3郾 2a 51郾 4依0郾 6a 6郾 2依0郾 3a 6郾 9依0郾 1a 298依9a
G 0c 0c 0c 0c 0c
G+M 42郾 2依0郾 9b 33郾 2依0郾 8b 3郾 1依0郾 2b 3郾 6依0郾 1b 215依10b
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same column meant significant difference among different treatments at 0郾 05 lev鄄
el郾 下同 The same below郾
7311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 可等: 丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根内防御性酶活性的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 AM真菌对西瓜自根苗和嫁接苗生长的影响
Table 2摇 Effects of AM fungus on the growth of non鄄grafted and grafted watermelon seedlings
处理
Treatment
叶片数
Leaves per
plant
茎粗
Stem diameter
(cm)
蔓长
Seedling length
(cm)
地上部鲜质量
Shoot fresh mass
(g·pot-1)
地上部干质量
Shoot dry mass
(g·pot-1)
根系活力
Root activity
(mg·g-1·h-1)
C 17郾 2依0郾 6a 0郾 40依0郾 06a 46郾 1依0郾 8b 8郾 5依0郾 3d 1郾 5依0郾 1c 1郾 9依0郾 3c
C+M 18郾 2依1郾 0a 0郾 44依0郾 10a 56郾 5依2郾 5a 13郾 4依0郾 5c 2郾 4依0郾 2b 4郾 6依0郾 1b
G 17郾 0依0郾 6a 0郾 53依0郾 11a 42郾 1依0郾 6b 16郾 9依0郾 6b 2郾 5依0郾 1b 5郾 4依0郾 1a
G+M 17郾 8依0郾 6a 0郾 50依0郾 06a 52郾 3依1郾 1a 21郾 4依1郾 2a 3郾 2依0郾 1a 6郾 0依0郾 1a
加了 26郾 7% 、28郾 0%和 11郾 0% . 与接种 AM 真菌的
自根苗相比,接种 AM真菌的嫁接苗的叶片数、茎粗
和蔓长均无显著差异,而地上部鲜质量、地上部干质
量和根系活力分别显著增加了 59郾 7% 、33郾 3% 和
30郾 4% .
2郾 3摇 AM真菌对西瓜自根苗和嫁接苗根系 MDA 含
量和膜透性的影响
图 1 显示,未接种 AM 真菌的西瓜自根苗根系
丙二醛(MDA)含量最高,显著高于其他 3 个处理;
未接种 AM真菌的嫁接苗根系 MDA 含量显著低于
未接种 AM 真菌的自根苗,是自根苗的 81郾 4% ;接
种 AM真菌的自根苗和嫁接苗根系 MDA 含量差异
不显著,而且与未接种 AM 真菌的幼苗相比分别减
少 32郾 2%和 29郾 0% .
图 1摇 AM真菌对西瓜自根苗和嫁接苗根系 MDA 含量和膜
透性的影响
Fig. 1 摇 Effects of AM fungus on MDA content and membrane
permeability in roots of non鄄grafted and grafted watermelon seed鄄
lings郾
不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different letters meant sig鄄
nificant difference among different treatments at 0郾 05 level郾 下同 The
same below郾
摇 摇 未接种 AM真菌的西瓜自根苗根系相对电导率
最大,显著高于其他 3 个处理;未接种 AM真菌的嫁
接苗根系相对电导率显著低于未接种 AM真菌的自
根苗,是自根苗的 75郾 4% ;接种 AM 真菌的自根苗
和嫁接苗根系相对电导率比未接种 AM真菌的幼苗
分别显著降低 25郾 7%和 38郾 5% ;接种 AM真菌的自
根苗根系相对电导率比接种 AM真菌的嫁接苗增高
20郾 7% .说明接种 AM 真菌的嫁接苗根系细胞膜透
性最低.
2郾 4摇 AM真菌对西瓜自根苗和嫁接苗根系防御性
酶活性的影响
图 2 显示,随处理时间的推移,4 个处理西瓜幼
苗根系的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均呈先升高后
降低的趋势,AM 真菌提高了西瓜自根苗和嫁接苗
根系 PAL活性,而且二者的 PAL活性高峰均出现在
定植后第 4 周,早于未接种 AM 真菌的幼苗(第 6
周).试验期间,4 个处理的西瓜幼苗根系 PAL 活性
顺序为 G+M>C+M>G>C.说明接种 AM真菌的嫁接
苗根系 PAL活性最高.
随处理时间的推移,4 个处理西瓜幼苗根系的
过氧化物酶(POD)活性均呈先升高后降低的趋势,
接种 AM 真菌的自根苗和嫁接苗 POD 活性均在定
植后第 4 周出现峰值,而未接种 AM 真菌的自根苗
和嫁接苗 POD活性均在定植后第 6 周出现峰值.试
验期间,4 个处理的西瓜幼苗根系 PAL 活性顺序为
G+M>C+M>G>C.说明接种 AM 真菌的嫁接苗根系
POD活性最高.
接种 AM 真菌的自根苗和嫁接苗过氧化氢酶
(CAT)活性均在定值后第 2周出现峰值,随后逐渐降
低;而未接种 AM 真菌的自根苗和嫁接苗 CAT 活性
在试验期间呈逐渐降低趋势.在试验期间,未接种 AM
真菌的嫁接苗 CAT活性显著高于未接种 AM真菌的
自根苗;接种 AM 真菌的自根苗和嫁接苗的 CAT 活
性差异不显著,但均显著高于未接种 AM 真菌的幼
苗.说明嫁接和接种 AM真菌都可以提高西瓜幼苗根
系 CAT活性,而接种 AM真菌能起到更好的效果.
831 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 2摇 AM真菌对西瓜自根苗和嫁接苗防御性酶活性的影响
Fig. 2摇 Effects of AM fungus on antioxidative enzyme activities
in roots of non鄄grafted and grafted watermelon seedlings郾
摇 摇 接种 AM 真菌的西瓜自根苗和嫁接苗根系
茁鄄1,3鄄葡聚糖酶活性在试验期间始终保持了较高的
水平,显著高于未接种 AM真菌的幼苗,说明 AM真
菌能有效提高西瓜自根苗和嫁接苗的茁鄄1,3鄄葡聚糖
酶活性. 未接种 AM 真菌的嫁接苗茁鄄1,3鄄葡聚糖酶
活性显著高于未接种 AM真菌的自根苗.
随处理时间的推移,4 个处理西瓜幼苗根系的
几丁质酶活性均呈先升高后降低的趋势,接种 AM
真菌的自根苗和嫁接苗几丁质酶活性均在定植后第
4 周出现峰值,之后二者差异不显著;接种 AM 真菌
的自根苗和嫁接苗几丁质酶活性显著高于未接种
AM真菌的幼苗,而未接种 AM 真菌的嫁接苗几丁
质酶活性在定植后第 4 周出现峰值,之后显著高于
未接种 AM真菌的自根苗. 表明接种 AM 真菌和嫁
接均能提高西瓜幼苗根系几丁质酶活性.
3摇 讨摇 摇 论
有研究表明,杂交南瓜作为砧木,与西瓜的亲和
性较好,西瓜与南瓜组合后根系吸收面积增大,抗逆
性增强,可有效抑制土壤病原物,解决连作障碍问
题[2],而且嫁接西瓜生长旺盛,可以提高总产量和
果实品质[23] . 本研究中,移栽到连作 1 年土壤中的
杂交南瓜砧木嫁接西瓜苗的茎粗、地上部鲜质量、地
上部干质量和根系活力均显著高于自根苗,表明嫁
接可以增强西瓜幼苗的生长势,促进植株生长.西瓜
嫁接苗根系的相对电导率是自根苗的 75郾 4% ,MDA
含量是自根苗的 81郾 4% ,表明嫁接可以减轻连作对
西瓜植株的伤害程度. 西瓜嫁接苗根系中防御酶苯
丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物
酶(POD)、茁鄄1,3鄄葡聚糖酶和几丁质酶活性在定植
后 8 周内均高于自根苗,这些保护酶在清除活性氧、
缓解细胞膜伤害方面发挥着重要作用.其中,PAL是
苯丙烷类代谢途径中的关键酶和限速酶,在木质素
和酚类物质合成中起重要作用,其活性高低与植物
抗病反应有着十分密切的关系,通常被用作衡量植
物体内防卫反应的重要指标[24];POD 和 CAT 是重
要的保护酶,能够清除 H2O2,其活性高低反映出植
株抵御外界伤害能力的强弱;茁鄄1,3鄄葡聚糖酶和几
丁质酶被认为是植物中有价值的抗真菌物质,可有
效抵抗病原物侵染[25] . 可见,嫁接能有效提高西瓜
幼苗中防御酶的活性,抵御外界伤害,从而促进植株
生长.
有研究表明,接种 AM 真菌能促进西瓜根系对
水分和矿物质的吸收利用,提高叶片叶绿素含量、叶
片净光合速率和水分利用效率,促进植株生长,增加
产量,而且能有效降低西瓜枯萎病发病率[15] . 本研
究中,无论是自根苗还是嫁接苗在播种时接种 AM
真菌均能形成菌根,接种 AM 真菌可以促进连作土
壤中西瓜自根苗和嫁接苗的生长,增加地上部质量,
提高根系活力,降低根系膜透性和 MDA 含量,并以
9311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 可等: 丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根内防御性酶活性的影响摇 摇 摇 摇 摇
接种 AM真菌的嫁接苗生长量最大,根系活力最强,
根系膜透性和 MDA 含量最低. 其原因可能是接种
AM真菌后,根外菌丝对土壤养分和水分具有强大
的吸收能力,可以改善寄主植物营养状况和水分状
况,尤其是提高组织中磷含量[26],而菌根的调节使
组织中磷充足[27],细胞膜磷脂含量增加,恢复膜的
完整性,使膜透性降低.由于膜脂过氧化作用涉及到
多种活性氧及酶促与非酶促保护系统的平衡,因此,
接种 AM真菌对西瓜根系膜脂过氧化和细胞膜透性
的影响可能与其诱导了西瓜植株某些防御酶活性有
关,这支持了吴强盛和夏仁学[28]的研究结果.
AM 真菌可以提高寄主植物的抗逆性,尤其是
可以大大提高寄主的抗病能力和抗病相关酶活性,
例如,根内球囊霉(Glomus intraradices)和摩西球囊
霉(G郾 mosseae)在病害防治方面均有报道[29-30] . 本
研究中,定植到连作土壤后,接种 AM真菌的嫁接苗
和自根苗根系 PAL、POD、CAT、茁鄄1,3鄄葡聚糖酶和几
丁质酶活性均高于未接种 AM 真菌的幼苗,并且接
种 AM真菌的嫁接苗的 5 种酶活性在试验期间均处
于最高水平;而且,接种 AM 真菌的西瓜苗 POD、
PAL和 茁鄄1,3鄄葡聚糖酶活性高峰比未接种 AM真菌
的幼苗提前,这表明预先接种 AM 真菌能诱导植物
产生早期的防御反应[30],使根系对逆境产生快速反
应,从而提高西瓜的抗连作能力.
本研究表明,嫁接与 AM真菌接种技术相结合,
能以最大效应缓解西瓜连作障碍. 在保护地西瓜安
全可持续生产中具有广阔的应用前景. 由于不同植
物对 AM真菌的依赖性存在差异,今后在筛选西瓜
砧木的过程中,应考虑其对 AM真菌的依赖性.
参考文献
[1]摇 Ministry of Agriculture of the People爷s Republic of Chi鄄
na (中华人民共和国农业部). China Agriculture Sta鄄
tistic Report. Beijing: China Agriculture Press, 2011:
16 (in Chinese)
[2]摇 Davis A, Perkins鄄Veazie P, Sakata Y, et al. Cucurbit
grafting. Plant Sciences, 2008, 27: 50-74
[3] 摇 King SR, Davis AR, Liu WG, et al. Grafting for dis鄄
ease resistance. HortScience, 2008, 43: 1673-1676
[4] 摇 Guo S (郭 摇 尚), Zhang Z鄄G (张作刚), Tian Y鄄Q
(田永强), et al. Allelopathic effects of the root exu鄄
dates in the watermelon and rootstocks on Fusarium ox鄄
ysporum f. sp. niveum. Acta Agriculturae Boreali鄄Sinica
(华北农学报), 2010, 25(6): 160-163 (in Chinese)
[5]摇 Liu H鄄Y (刘慧英), Zhu Z鄄J (朱祝军), L俟 G鄄H (吕
国华). Effect of low temperature stress on chilling toler鄄
ance and protective system against active oxygen of graf鄄
ted watermelon. Chinese Journal of Applied Ecology (应
用生态学报), 2004, 15(4): 659-662 (in Chinese)
[6]摇 Wang H鄄T (王洪涛), Ai X鄄Z (艾希珍), Zheng N
(郑摇 楠), et al. Effects of graft on lipid peroxidation
and antioxidative enzyme activities of Capsicum annum
seedlings under low temperature and weak light intensi鄄
ty. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学
报), 2010, 21(5): 1289-1294 (in Chinese)
[7]摇 Liu Z鄄L (刘正鲁), Zhu Y鄄L (朱月林), Hu C鄄M (胡
春梅), et al. Effects of NaCl stress on the growth, an鄄
tioxidant enzyme activities and reactive oxygen metabo鄄
lism of grafted eggplant. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2007, 18(3): 531 -541
(in Chinese)
[8]摇 Azc仵n鄄Aguilar C, Barea JM. Applying mycorrhiza bio鄄
technology to horticulture: Significance and potentials.
Scientia Horticulturae, 1997, 68: 1-24
[9]摇 Guo S鄄X (郭绍霞), Chen D鄄M (陈丹明), Liu R鄄J
(刘润进). Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on
antioxidant enzyme activity in peony seedlings under salt
stress. Acta Horticulturae Sinica (园艺学报), 2010,
37(11): 1796-1802 (in Chinese)
[10]摇 Han B (韩 摇 冰), He C鄄X (贺超兴), Yan Y (闫
妍), et al. Effects of arbuscular mycorrhiza fungi on
seedlings growth and antioxidant systems of leaves in cu鄄
cumber under low temperature stress. Scientia Agricultu鄄
ra Sinica (中国农业科学), 2011, 44(8): 1646-1653
(in Chinese)
[11]摇 Abdel鄄Fattah GM, Shabana YM. Efficacy of the arbus鄄
cular mycorrhizal fungus Glomus clarum in protection of
cowpea plants against root rot pathogen Rhizoctonia sola鄄
ni. Journal of Plant Disease and Protection, 2002, 109:
207-215
[12]摇 Vigo C, Norman JR, Hooker JE. Biocontrol of the
pathogen Phytophthora parasitica by arbuscular mycor鄄
rhizal fungi is a consequence of effects on infection loci.
Plant Pathology, 2000, 49: 509-514
[13]摇 Abdalla ME, Abdel鄄Fattah GM. Influence of the endom鄄
ycorrhizal fungus Glomus mosseae on the development of
peanut pod rot disease in Egypt. Mycorrhiza, 2000, 10:
29-35
[14]摇 Zhu H鄄H (朱红惠), Yao Q (姚摇 青), Li H鄄H (李浩
华), et al. Inhibition of Ralstonla solanacearum by AM
fungus Glomus versiforme and their effect on phenols in
root. Microbiology (微生物学通报), 2004, 31(1):
1-5 (in Chinese)
[15]摇 Li M (李 摇 敏), Liu R鄄J (刘润进), Li X鄄L (李晓
林). Influences of arbuscular mycorrhizal fungi on
growth and Fusarium鄄wilt disease of watermelon in field.
Acta Phytopathologica Sinica (植物病理学报), 2004,
34(5): 472-473 (in Chinese)
[16]摇 Liu RJ, Luo XS. A new method to quantify the inocu鄄
lum potential of arbuscular mycorrhizal fungi. New Phy鄄
tologist, 1994, 128: 89-92
[17]摇 Biermann B, Linderman RG. Quantifying vercular鄄ar鄄
buscular mycorrhizas: A proposed method towards stand鄄
ardization. New Phytologist, 1981, 87: 63-67
[18]摇 Dalp佴 Y. Vesicular鄄arbuscular mycorrhiza / / Carter MR,
041 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
ed. Soil Sampling and Methods of Analysis. Boca Raton:
Lewis Publishers, 1993: 287-301
[19]摇 Wang X鄄K (王学奎). Principles and Techniques of
Plant Physiological Biochemical Experiment. 2nd Ed.
Beijing: Higher Education Press, 2006 (in Chinese)
[20]摇 Hao Z鄄B (郝再彬), Cang J (苍 摇 晶), Xu Z (徐
仲). Techniques of Plant Physiological Biochemical Ex鄄
periment. Harbin: Harbin Institute of Technology Press,
2002: 185-187 (in Chinese)
[21]摇 Mauch F, Mauch鄄Mani B, Boller T. Antifungal hydro鄄
lases in pea tissue. 域. Inhibition of fungal growth by
combinations of chitinase and 茁鄄1,3鄄glucanase. Plant
Physiology, 1988, 88: 936-942
[22]摇 Boller T, Gehri A, Mauch F. Chitinase in bean leaves:
Induction by ethylene, purification, properties, and pos鄄
sible function. Planta, 1983, 157: 22-23
[23] 摇 Ozlem A, Ozdemir N, Gunen Y. Effect on grafting on
watermelon plant growth, yield and quality. Agronomy,
2007, 6: 362-365
[24]摇 Shang Q鄄M (尚庆茂), Zhang Z鄄G (张志刚). Roles of
spermidine in induced resistance of cucumber to Botrytis
cinerea Pers. Chinese Journal of Applied Ecology (应用
生态学报), 2008, 19(4): 825-830 (in Chinese)
[25]摇 Jiang X鄄L (蒋选利), Li Z鄄Q (李振岐), Kang Z鄄S
(康振生). 茁鄄1,3鄄glucanase and plant disease resist鄄
ance. Acta Agriculturae Boreali鄄Occidentalis Sinica (西
北农业学报), 2005, 14(4): 135-139 (in Chinese)
[26] 摇 Wu SC, Cao ZH, Li ZG, et al. Effects of biofertilizer
containing N鄄fixer, P and K solubilizers and AM fungi
on maize growth: A greenhouse trial. Geoderma, 2005,
125: 155-156
[27] 摇 Ren LX, Lou YS, Zhang N, et al. Role of arbuscular
mycorrhizal network in carbon and phosphorus transfer
between plants. Biology and Fertility of Soils, 2012,
doi: 10. 1007 / s00374鄄012鄄0689鄄y
[28]摇 Wu Q鄄S (吴强盛), Xia R鄄X (夏仁学). Effects of AM
fungi on drought tolerance of citrus grafting seedling tri鄄
foliate orange / cara cara. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2005, 16(5): 865 -869
(in Chinese)
[29]摇 Larsen J, Graham JH, Cubero J, et al. Biocontrol traits
of plant growth suppressive arbuscular mycorrhizal fungi
against root rot in tomato caused by Pythium aphanider鄄
matum. European Journal of Plant Pathology, 2012,
133: 361-369
[30]摇 Yan H鄄H (鄢洪海), Zhang R鄄Q (张茹琴), An B鄄G
(安佰国). Biocontrol effects of AM fungus Glomus
mosseae on two peanut leaf spots and its growth鄄promo鄄
ting effects on peanut. Chinese Agricultural Science Bul鄄
letin (中国农学通报), 2011, 27(30): 209-213 ( in
Chinese)
[31]摇 Li M (李摇 敏), Liu R鄄J (刘润进), Zhao H鄄H (赵洪
海). Effects of arbuscular mycorrhizal fungi and Fusari鄄
um oxysporum f. sp. niveum on enzyme activities in wa鄄
termelon roots. Mycosystema (菌物系统), 2001, 20
(4): 547-551 (in Chinese)
作者简介摇 陈摇 可,女,1985 年生,硕士研究生. 主要从事蔬
菜栽培生理研究. E鄄mail: chenke_531@ 163. com
责任编辑摇 孙摇 菊
1411 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 可等: 丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根内防御性酶活性的影响摇 摇 摇 摇 摇