全 文 ：微生物学通报 Aug. 20, 2013, 40(8): 14231436
Microbiology China © 2013 by Institute of Microbiology, CAS
tongbao@im.ac.cn
基金项目：贵州省农业科技攻关项目(No. 黔科合 NY字[2011]3076号)
*通讯作者：Tel: 86-851-5812465; : chenxunke1956@163.com
收稿日期：2013-01-06; 接受日期：2013-02-18
研究报告
杜鹃花类菌根真菌对桃叶杜鹃幼苗光合性能及
叶绿素荧光参数的影响
欧静 1 何跃军 1 刘仁阳 1 陈训 2*
(1. 贵州大学 林学院 贵州 贵阳 550025)
(2. 贵州省科学院 贵州 贵阳 550001)
摘 要: 【目的】研究 12 株杜鹃花类菌根(Ericoid mycorrhiza, ERM)真菌对 2 a 生桃叶杜
鹃无菌实生幼苗促生效应及叶片叶绿素、光合参数和叶绿素荧光参数的影响。【方法】采
用温室盆栽试验, ERM 真菌菌株由野生桃叶杜鹃根系分离而得。【结果】表明接种苗侵染
率较高。接种处理间在幼苗地上部分、地下部分干重与总生物量指标呈极显著差异
(P<0.01)。与不接种对照相比, 叶片中叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素含量、叶片净光合速
率 Pn、叶片气孔导度 Gs 和叶片蒸腾速率 Tr 显著提高, 而叶片胞间 CO2 浓度 Ci 则降低。
接种幼苗叶片中实际量子产量 ΦPSⅡ除菌株 TY19、TY24 和 TY34 低于对照外, 其余均显
著增加; PSⅡ电子传递速率 ETR、PSⅡ最大光化学量子产量 Fv/Fm、潜在活性 Fv/Fo 和光
化学淬灭 qP 均显著提高; 非光化学淬灭 NPQ 除菌株 TY29 外其它均高于对照, 并与对照
差异极显著(P<0.01)。ΦPSⅡ与 Pn、Gs 的相关性大于 Fv/Fm、qP、NPQ; ETR 与 Fv/Fm、Fv/Fo、
NPQ、Pn、Tr 的相关性大于 qP 和 Gs; Pn 与 Gs 的相关性大于 Tr, 与 Ci 显著负相关(P<0.01)。
【结论】通过接种处理, 提高了叶片光合性能及叶绿素荧光参数, 增强了植株对有效光的
利用, 显著增加了幼苗生物量。从综合接种效应来看, TY18、TY29、TY35、TY02、TY07
和 TY12 是培育桃叶杜鹃菌根苗优良备选菌株。
关键词: 杜鹃花类菌根, 气体交换参数, 叶绿素荧光参数, 叶绿素, 桃叶杜鹃
DOI:10.13344/j.microbiol.china.2013.08.003
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Effects of inoculation with different ERM isolates on
photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameter
of Rhododendron annae Franch. seedlings
OU Jing1 HE Yue-Jun1 LIU Ren-Yang1 CHEN Xun2*
(1. College of Forest, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025, China)
(2. Guizhou Academy of Sciences, Guiyang, Guizhou 550001, China)
Abstract: [Objective] Twelve ericoid mycorrhiza (ERM) fungal strain isolates were used to
inoculate 2-year-old ornamental Rhododendron annae Franch. sterile seedlings, plant growth,
chlorophyll, photosynthetic parameters and chlorophyll fluorescence parameters in plant
leaves were investigated. [Methods] Greenhouse pot experiments were conducted in this study
to test the effect of 12 ERM strains which were isolated from the roots of wild R. annae. [Re-
sults] The results revealed that the colonization ratio was notably higher. There were substan-
tial differences on the aboveground, underground part and total biomass index of inoculated
seedlings compared with those of uninoculated seedlings (P<0.01). Compared with the control
treatment, the chlorophyll a and b, total chlorophyll content, leaf net photosynthetic rate (Pn),
stomatal conductance (Gs) and transpiration rate (Tr) were higher significantly, along with the
increase of intercellular CO2 concentration (Ci). Practical quantum yield (ΦPSⅡ) of inoculated
seedlings’ leaves were significantly higher than those of the uninoculated except strain TY19,
TY24 and TY34; PSⅡ electron transfer rate (ETR), PSⅡmaximum photochemical quantum
yield (Fv/Fm), potential activity (Fv/Fo) and photochemical quenching (qP) were significantly
higher than those of the control plants. Non-photochemical quenching (NPQ) were higher as
well, and the difference was very significant except strain TY29. The correlation of ΦPSⅡ and
Pn, Gs were significantly greater than those of Fv/Fm, qP and NPQ. The correlation of ETR
Fv/Fm, Fv/Fo, NPQ, Pn and Tr were greater than the qP and Gs. The correlation of Pn and Gs
were greater than Tr, but it had significant negative correlation with Ci (P<0.01). [Conclusion]
Through inoculation treatment, photosynthetic parameters and chlorophyll fluorescence pa-
rameters in plant leaves were improved, and meanwhile the effective use of light were en-
hanced. Thus, there were significant increases in seedling biomass. As for the comprehensive
inoculation effects, TY18, TY29, TY35, TY02, TY07 and TY12 are the superior strains iso-
lates to cultivate R. annae mycorrhizal seedlings.
Keywords: Ericoid mycorrhiza, Gas exchange parameters, Chlorophyll fluorescence parameters,
Chlorophyll, Rhododendron annae Franch.
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菌肥作为一种高效低耗的环保新肥成为持续
研究的热点。许多木本植物接种菌根菌后能有效
地提高植株光合速率并促进生物量的积累 [1−3],
从而促进了植物生长。叶绿素荧光在植物受到
环境胁迫下对光合生理的影响具有较强的敏感
性[4−6], 因此被认为是一种公认的光合探针。近年
来, 叶绿素荧光参数成为预测植物生长势的重要
指标之一[7]。外生菌根与丛枝菌根的研究在我国
已经成熟, 但菌根真菌侵入植物形成共生菌后,
植物叶绿素荧光参数如何变化的研究较少。高悦
和吴小芹(2010)[8]研究了 6 种外生菌根菌接种 3
种松树, 明显提高了针叶的叶绿素含量及主要的
荧光参数, 且各菌株与对照差异达显著水平。高
山常绿杜鹃生长极慢, 其原因可能与该物种分布
的生境特征有重要关联性, 也可能与根际微生物
如菌根(Mycorrhiza)的形成有关。杜鹃花类菌根
(Ericoid mycorrhiza, ERM)对杜鹃花类植物克服
恶劣环境、加强养分吸收[9−11]和提高生长量[12−13]
起着重要作用, ERM 在我国的研究才刚刚开始,
有关 ERM 对杜鹃花光合生理的影响鲜见报道。
桃叶杜鹃(Rhododendron annae Franch.)为杜鹃花
科杜鹃花属常绿灌木 , 分布于贵州海拔
1 800−1 830 m的高山地区, 花色丰富, 以粉红为
主, 花期 5−6 月, 是一种观赏潜力很大的园林绿
化树种。本文研究不同的真菌菌株对桃叶杜鹃生
长、光合特性及叶绿素荧光参数的影响, 为菌根
真菌促进幼苗生长光合生理机制提供理论依据,
并在探索该物种的 ERM 共生适应机理上具有重
要的理论意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 供试菌株: 试验所采用的 12 个供试菌株
分离自野生桃叶杜鹃根系中。真菌菌株的 rDNA
ITS区段的PCR扩增和测序引物为通用引物 ITS1
(5-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3) 和 ITS4
(5-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3)[14]。扩增产
物经测序后(由北京诺赛基因组研究中心有限公
司完成)提交至GenBank[15]进行 BLAST同源比对
鉴定。分离菌株培养液为PDA培养基, 置于28 °C
摇床上振荡(160 r/min)暗培养 15 d, 打碎并制成
液体菌剂备用。
1.1.2 供试苗木及培养基质: 试验苗为实验室通
过种子和土壤灭菌后培养的 2 a生实生桃叶杜鹃
苗。培养基质为腐殖质土, 采自百里杜鹃风景区
桃叶杜鹃林下, 将土样分别装入采集袋中, 带回
实验室, 仔细分检出树根、石粒等杂物, 风干, 磨
碎。土壤理化性质试验结果: pH (水) 4.75, 有机质
44.10 g/kg, 全氮 1.54 g/kg, 全磷 0.163 g/kg, 碱解
氮 268.52 mg/kg, 有效磷 7.00 mg/kg, 速效钾
205.96 mg/kg。
1.2 研究方法
1.2.1 试验设计: 接种与育苗试验。育苗基质经
1×105 Pa蒸汽灭菌 2 h, 自然冷却后继续 80 °C烘
2 h。放置室温后装入花盆(规格 24 cm×16 cm×
20 cm), 每个花盆装基质 3 kg, 每盆移植一株桃
叶杜鹃幼苗。接种处理采用单因素完全随机设计,
试验设 13个处理(含对照CK), 每处理 30盆, 3次
重复。幼苗上盆前用自来水冲洗干净后用 0.1%
KMnO4消毒 2 h, 然后用无菌水清洗 3 遍后置于
处理菌液里浸泡 10 min, 以浸泡未接菌培养液对
照。移栽 3 d后每株苗根部各施入真菌液体菌剂
10 mL, 以浇未接菌培养液为对照, 以后每隔 7 d
浇一次菌液, 连续浇 3 次结束, 试验处理严格保
证土壤微生物区系一致。接种后随机放置, 按照
常规育苗方法进行管理。
1.2.2 侵染率统计: 每处理随机取 5 株幼苗根系
共 30根段, 每根段 8 mm左右长进行菌根侵染观
测 , 采用酸性品红染色镜检法 , 步骤采用
Komanik 等(1980)方法[16]: 洗根—透明—漂洗—
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软化—酸化—染色—脱色, 3 次重复。菌根侵染
率(%)=(菌根侵染的根段长度/检测的根段总长
度)×100。
1.2.3 幼苗生物量测定: 随机选择处理幼苗 5株,
洗净根系土壤, 80 °C、48 h烘干至恒重, 称量测定
烘干后的地下和地上部分生物量, 计算总生物量
及菌根依赖性[17], 3次重复。菌根依赖性MD=(接
种植株平均干重/对照植株平均干重)×100%。
1.2.4 叶绿素荧光参数含量测定: 采用基础型调
制叶绿素荧光仪 JUNIOR-PAM (WALZ, 德国)于
2012年 8月 10日上午 8:00−11:00进行活体测定。
测定时选取各处理菌根苗生长一致且受光方向
相同, 生长完好, 无病虫害, 叶面积相近的第 4
片叶片, 测定初始荧光 Fo、最大荧光 Fm、可变荧
光 Fv (Fv=Fm−Fo)、实际量子产量 ΦPSⅡ、表观电
子传递速率 ETR、PSⅡ最大光化学量子产量(即
最大光化学活性) Fv/Fm、PSⅡ潜在活性 Fv/Fo、光
化学淬灭 qP、非光化学淬灭 NPQ。其中 Fo、Fm、
Fv/Fm测定前将叶片暗适应 20 min。每测量指标
重复 6株, 每株固定 1片叶片。
1.2.5 气体交换参数的测定: 选择叶片与重复数
同前, 于 2012年 8月 11日上午 8:00−11:00, 使用
LI-6400 (LI-Cor., 美国)便携式光合测定仪测定桃
叶杜鹃菌根苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率
(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2浓度(Ci)。测定时
叶室配备 LED 红蓝光源, 光量子通量密度(PFD)
为 1 000 µmol/(m·s), CO2浓度为 400 µmol/mol,
温度为 27 °C。
1.2.6 叶绿素含量测定: 80%丙酮浸提法测定[18]。
每个指标 3个重复。
1.3 数据处理
数据使用 Excel 2003 记录及绘图 , 使用
SPSS 11.5 软件进行统计分析, 采用单因素方差
分析(One-way ANOVA)和 Duncan多重比较法分
析不同菌株对苗木各项生长、生理指标进行方差
检验(P=0.01)。
2 结果与分析
2.1 菌根真菌 BLAST 同源比对结果
菌根真菌 rDNA-ITS PCR扩增产物经测序后
提交至 GenBank进行 BLAST同源比对。经比对,
初步确定本试验的 12个菌株中的 11个菌株可能
分别为 6个不同的真菌种(表 1), 菌株 TY18未能
获得比对结果。
2.2 不同 ERM 菌株接种桃叶杜鹃幼苗菌根侵
染率
从图 1 可以看出, 接种苗菌根侵染率达到
45.04%−74.14%。
2.3 不同 ERM 菌株接种桃叶杜鹃幼苗菌根依
赖性差异及对生物量的影响
从图 2 可知, 接种苗的依赖性均大于 100%,
最高达到 161%。相关性分析得知, 侵染率与依赖
性呈极显著正相关关系(r=0.901**), 验证了真菌
的侵染是产生菌根效应的生物学基础[19]。从图 3
可以看出, 接种苗幼苗的地上部分、地下部分干
重与总生物量均较对照提高。菌株接种对幼苗的
地上部分干重影响大于地下部分干重。总生物量
除TY07和TY41外, 其余菌株处理均与对照差异
极显著 (P<0.01), 接种苗生物量比对照增长了
1.039−1.612倍。不同菌株对桃叶杜鹃根系亲和力
的差异性, 反映出宿主对各菌根菌株的不同依赖
性[2]。TY18、TY29、TY35、TY02、TY07、TY12
等菌株对幼苗的促生效应较大。
2.4 不同 ERM 菌株接种对桃叶杜鹃叶片光合
色素的影响
叶绿素是植物光合作用过程中主要吸收光能
的物质色素, 直接影响植物光合作用的光能利
用[20]。不同菌株处理后桃叶杜鹃幼苗叶片叶绿素
含量不同(图 4−7)。接种苗叶片中叶绿素 a含量均
高于对照, 增加倍数为 1.647−2.331, 且与对照差
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表 1 桃叶杜鹃菌根真菌 rDNA-ITS 序列 BLAST 结果
Table 1 BLAST results of mycorrhizal rDNA internal transcribed spacer sequences of Rhododendron annae
菌株编号
Code
亲缘关系最近的种
Species of closest match
亲缘关系最近种的 GenBank登录号
GenBank accession No. of closest match
序列相似度
Sequerce identiey
(%)
TY02 Ascomycete sp. AJ279484 97
TY07 Pochonia bulbillosa AB378554 99
TY12 Ascomycete sp. AJ279484 97
TY14 Helotiales sp. AB598096 94
TY18 − − −
TY19 Cryptosporiopsis ericae AB369417 98
TY21 Cryptosporiopsis ericae AB369417 99
TY24 Ascomycete sp. AJ279484 97
TY29 Trametes ochracea AB158314 99
TY34 Calluna vulgaris root associated fungus FM172846 99
TY35 Pochonia bulbillosa AB378554 99
TY41 Cryptosporiopsis ericae AB369417 99
注: TY18未能扩增出来, 为未知菌株.
Note: TY18 failed to amplify and is an unknown strain.
图 1 不同 ERM 菌株接种桃叶杜鹃幼苗的菌根侵染率
Fig. 1 Mycorrhizal colonization rate in Rhododendron annae inoculated with different strains of ericoid mycorrhizae
注: CK: 未接种. 柱状图上端不同大写字母表示差异达到极显著水平(P<0.01). 下同.
Note: CK: Non ericoid mycorrhiza fungi inoculation. Data with different capital letters are highly significantly different on the col-
umn top (P<0.01). The same below.
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图 2 不同 ERM 菌株接种桃叶杜鹃幼苗的菌根依赖性
Fig. 2 Mycorrhizal dependency in Rhododendron annae inoculated with different strains of ericoid mycorrhizae
图 3 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃幼苗生物量的影响
Fig. 3 Effect of biomass in Rhododendron annae inoculated with different strains of ericoid mycorrhizae
异极显著(P<0.01)。菌根幼苗叶片叶绿素 b 含
量均高于对照, 增加倍数为 1.545−2.969, 且与
对照差异极显著(P<0.01)。不同菌根总叶绿素
均高于对照, 增加倍数为 2.430−1.713, 且与对
照差异极显著(P<0.01)。菌株 TY14、TY24、
TY34和 TY41处理幼苗叶片叶绿素 a/b高于对
照, 其它菌株处理叶绿素 a/b 含量低于对照。
叶绿素含量是反映植物光合能力的一个重要
指标 [21], 叶绿素含量越高表明幼苗对光的利
用率越强, 桃叶杜鹃幼苗接种后叶绿素的增加
有利于捕获光能, 叶绿素 a/b 含量低于对照说
明接种后幼苗叶片叶绿素 b的增长大于叶绿素
a的增长。
2.5 不同 ERM 菌株接种对桃叶杜鹃幼苗叶片
气体交换参数的影响
从图8−11可以看出, 不同菌株接种桃叶杜鹃
幼苗叶片净光合速率 Pn除 TY21 外均高于对照,
且差异极显著(P<0.01)。叶片蒸腾速率 Tr、叶片
气孔导度 Gs均高于对照。叶片胞间 CO2浓度 Ci
均低于对照。
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图 4 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片叶绿素 a 含量的影响
Fig. 4 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on chlorophyll a
content of Rhododendron annae leaves
图 5 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片叶绿素 b 含量的影响
Fig. 5 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on chlorophyll b
content of Rhododendron annae leaves
图 6 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片叶绿素含量的影响
Fig. 6 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on chlorophyll
content of Rhododendron annae leaves
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图 7 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片叶绿素 a/b 含量的影响
Fig. 7 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on chlorophyll a/b
content of Rhododendron annae leaves
图 8 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片净光合速率的影响
Fig. 8 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on net
photosynthsis rate of Rhododendron annae leaves
图 9 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片蒸腾速率的影响
Fig. 9 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on transpiration
rate of Rhododendron annae leaves
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图 10 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片气孔导度的影响
Fig. 10 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on stomatal
conductance of Rhododendron annae leaves
图 11 不同 ERM 菌株处理对桃叶杜鹃叶片胞间 CO2浓度的影响
Fig. 11 Effect of inoculation with different ericoid mycorrhizal strains on intercellular
CO2 concentration of Rhododendron annae leaves
2.6 不同 ERM 菌株接种对桃叶杜鹃幼苗叶片
叶绿素荧光参数的影响
不同菌株接种对桃叶杜鹃幼苗叶片叶绿素荧
光主要参数 ΦPSⅡ、ETR、Fv/Fm、Fv/Fo、qP、
NPQ的影响情况见表 2。
桃叶杜鹃菌根苗 ΦPSⅡ除菌株 TY19、TY24
和 TY34 低于对照外, 其余均极显著高于对照
(P<0.01)。较高的 ΦPSⅡ值, 有利于提高光能转化
效率, 为暗反应的光合同化积累更多所需的能
量, 以促进碳同化的高效运转和有机物的积累[22]。
接种真菌提高桃叶杜鹃幼苗叶片的 ΦPS , Ⅱ 说明
菌根苗能提高叶片的实际光化学效率, 有效提高
原初光能捕获效率, 进而为光合碳同化提供充足
的还原力。试验表明不同的菌株对 ΦPSⅡ的影响
是不一样的, ΦPSⅡ值越大, 说明叶片的实际光
化学效率越高, 菌株 TY35 处理苗的叶片 ΦPSⅡ
最大, 比对照提高 79.93%。
ETR能明显地表明 PSⅡ利用光能的能力。不
同菌根桃叶杜鹃幼苗叶片的 PSⅡ电子传递速率
ETR均比对照提高, 且差异极显著(P<0.01)。
PSⅡ的最大量子产量 Fv/Fm值常用于度量植
物叶片 PSⅡ原初光能转换效率, 它反映 PSⅡ反
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应中心内禀光能转换效率, 即反映植物的潜在最
大光合能力。菌根幼苗叶片的 Fv/Fm均高于对照,
除 TY21 和 TY34 外其余菌株与对照差异极显著
(P<0.01); 从增长幅度来看, TY35 处理幼苗叶片
Fv/Fm 增长最大, 比对照增加了 56.88%; 其次为
TY18, 比对照增加了 53.27%; TY24增加的幅度也
较高, 比对照增加了 39.73%; 其它菌株增加值在
5.64%−20.00%之间。较高的 Fv/Fm值说明菌根苗可
能将叶片所吸收的光能有效地转化为化学能, 以提
高光合电子传递速率, 形成更多的ATP和NADPH,
为光合碳同化提供充分的能量和还原力。
PSⅡ潜在活性 Fv/Fo反映经过 PSⅡ的电子传
递情况。菌根幼苗叶片的 Fv/Fo除菌株 TY21 和
TY34 外均高于对照; 从增长幅度来看 , 菌株
TY12、TY18、TY29、TY35增长较大, 增长幅度
在 58.00%−83.99%之间(P<0.01)。
光化学淬灭 qP 反映了植物光合活性的高低,
qP 值的大小反映的是原初电子受体 QA 的氧化
性, 值越大说明电子传递活性越大。非光化学淬
灭 NPQ 反映了植物耗散过剩光能为热的能力。
从表 2 中可以看出, 菌根幼苗叶片的光化学淬灭
qP均大于对照, 除菌株TY19、TY21、TY24外, 其
它菌株与对照差异极显著(P<0.01); 菌株TY35增
加最大, 是对照的 3.31倍。不同菌根幼苗叶片的
非光化学淬灭 NPQ除菌株 TY29外, 其它菌株处
理的 NPQ均高于对照。
2.7 不同 ERM 菌株处理桃叶杜鹃叶片光合特
征参数及叶绿素含量的相关分析
从表 3 可以看出, ΦPSⅡ与 Pn、Gs的相关性
大于 Fv/Fm、qP、NPQ。ETR 与 Fv/Fm、Fv/Fo、
NPQ、Pn、Tr的相关性大于 qP、Gs。Pn与 Gs的
相关性大于 Tr, 与 Ci显著负相关(P<0.01)。Chl.a
与 Chl.b 和 Chl.T 三者极显著正相关, 与 Chl.a/b
极显著负相关(P<0.01)。
表 2 不同 ERM 菌株对桃叶杜鹃幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响(平均值±标准差)
Table 2 Effects of different strains isolates on the contents of chlorophy ll fluorescence
parameters in leaves of Rhododendron annae seedlings (x±s)
处理
Treatment
实际量子产量
Actual photo-
chemical effi-
cieney of PSll
(ΦPSⅡ)
表观电子传递
速率
Linear electron
transport rate
(ETR)
PSⅡ最大光化学量
子产量
Maximal photo-
chemical efficiency
of PSⅡ (Fv/Fm)
PSⅡ潜在活性
Potential activ-
ity of PSⅡ
(Fv/Fo)
光化学淬灭
Photochemical
quenching (qP)
非光化学淬灭
Non-photochemi-
cal quenching
(NPQ)
CK 0.294±0.03BC 17.343±1.57A 0.443±0.08A 1.274±0.38ABC 0.335±0.1A 0.620±0.06A
TY02 0.308±0.01CD 38.242±1.61C 0.535±0.05BCD 1.293±0.24ABC 0.784±0.03BCD 0.725±0.06BC
TY07 0.385±0.01F 47.708±2.78D 0.578±0.04CD 1.374±0.21ABC 0.813±0.03CD 0.833±0.03D
TY12 0.386±0.01F 46.650±2.97D 0.537±0.07BCD 2.344±0.23D 0.862±0.07D 0.849±0.03D
TY14 0.385±0.01F 35.817±2.22C 0.587±0.06CD 1.744±0.61BCD 0.769±0.05BCD 0.710±0.06BC
TY18 0.387±0.01F 61.013±2.70F 0.679±0.05E 2.090±0.54D 0.831±0.07CD 0.832±0.029D
TY19 0.250±0.01A 45.017±2.76D 0.551±0.04BCD 1.748±0.51BCD 0.760±0.04ABC 0.747±0.03C
TY21 0.310±0.01CD 24.915±0.66B 0.519±0.03ABC 0.937±0.29A 0.755±0.01ABC 0.649±0.04AB
TY24 0.268±0.01AB 46.145±1.67D 0.619±0.04DE 2.282±0.212D 0.705±0.07AB 0.688±0.07ABC
TY29 0.344±0.00E 46.950±1.06D 0.580±0.06CD 2.013±0.33D 0.777±0.07BCD 0.614±0.01A
TY34 0.248±0.04A 38.042±1.14C 0.468±0.04AB 1.341±0.32ABC 0.766±0.05BC 0.712±0.08BC
TY35 0.529±0.04G 57.228±2.02E 0.695±0.03E 1.850±0.42CD 1.109±0.08F 0.865±0.03D
TY41 0.337±0.02DE 34.708±4.88C 0.586±0.06CD 1.110±0.38AB 0.759±0.04B 0.649±0.04AB
注: 同列不同大写字母表示差异达到极显著水平(P<0.01).
Note: Data with different capital letters are highly significantly different on the same column (P<0.01).
欧静等: 杜鹃花类菌根真菌对桃叶杜鹃幼苗光合性能及叶绿素荧光参数的影响 1433
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注
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1434 微生物学通报 Microbiol. China 2013, Vol.40, No.8
http://journals.im.ac.cn/wswxtbcn
3 讨论
光合作用是判断植物生长和抗逆性强弱的重
要指标[23]。叶绿素荧光分析技术可作为菌根处理
对植物光合作用影响因素的评价条件之一 [8]。
PSⅡ电子传递速率 ETR能明显地表明 PSⅡ利用
光能的能力, 桃叶杜鹃接种后幼苗叶片ETR的增
长说明真菌接种显著地提高了幼苗利用光能的
能力。低温和强光胁迫可导致 Fv/Fm 下降[4,24−25],
本研究中桃叶杜鹃未接种移栽苗可以认为是一
种胁迫处理, 这种人为胁迫导致 Fv/Fm与 Fv/Fo低
于接种苗, 与上述前人研究相似。通过相关性分
析表明, 接种桃叶杜鹃菌根苗 ETR 与 PSⅡ的最
大量子产量 Fv/Fm、PSⅡ潜在量子产量 Fv/Fo呈极
显著正相关(P<0.01), 因此 ETR 增加的原因可能
是接种苗 Fv/Fm与 Fv/Fo的增加所引起的。也有研
究指出 Fv/Fm在渗透胁迫下增加, 从而导致 ETR
下降的相反结论[26], 认为可能是植物在受到某种
胁迫(如干旱)后会产生适应过程, 其本身的光合
作用系统进行自我修复的结果。
光化学淬灭 qP 的增加有利于提高 ΦPSⅡ原
状态和 PSⅡ开放中心的数目[27], 它的值越大反
映中心开放部分的比例越大, 能将更多的光能用
于推动光合电子传递, 提高光合电子传递能力。
本研究结果表明不同桃叶杜鹃菌根苗除菌株
TY19、TY21和 TY24外, 叶片的 qP显著高于对
照。热耗散可以防御过剩光能的破坏[25], 也就是
说, PSⅡ可以通过提高非辐射性热耗散, 消耗
PSⅡ吸收的过剩光能, 从而保护 PSⅡ反应中心
免受吸收过多光能而引起的光氧化伤害, 这实质
上是一种保护机制[28]。桃叶杜鹃幼苗接种菌株后,
除菌株 TY29外, 叶片 NPQ比对照显著提高, 表
明 PSⅡ的潜在势耗散能力增强, 能有效地避免
或减轻因 PSⅡ吸收过多光能对光合机构的破坏。
有文章报道, 不同环境中、不同树种之间, qP 与
NPQ 呈极显著正相关[29], 也有呈负相关[6,26], 其
原因可能是过剩光能的耗散机制发生了变化, 其
机理有待于进一步研究[6]。本研究中, qP与 NPQ
呈极显著正相关(P<0.01), 原因可能与叶绿素含
量的贡献率有关。桃叶杜鹃幼苗接种菌株后叶片
叶绿素含量极显著高于对照, a/b含量极显著低于
对照, 叶绿素含量越高表明更有利于捕获光能和
对光的利用, 叶绿素 a/b 含量低于对照说明叶绿
素 b 的增加大于叶绿素 a。叶绿素 b 主要吸收蓝
紫光, 而蓝紫光量子所持的能量大于红光所持有
的, 这样, 植株第一单线态与第二单线态(即激发
态)拥有的量子就多[30], 热形式与光形式消耗的
能量也就增多, 因此, 本研究中叶绿素 b 的增加
可能是 qP和 NPQ增加的原因之一。赵昕等[3]报
道了喜树幼苗接种 AM真菌其叶片叶绿素 a/b显
著高于无菌根幼苗, 与本文研究相反, 但接种对
幼苗的 qP和 NPQ影响不确定, 这可能与不同植
物对光强的响应和菌根真菌类型不同从而对光
合色素的化学特性影响不同有关。
桃叶杜鹃菌根幼苗叶片 Pn、Tr、Gs极显著增
长, Ci 极显著低于对照。经过相关性分析, Pn 与
Gs的正相关显著性大于 Tr, 因此, 引起叶片 Pn差
异其中一个原因可能是由于Gs的不同造成的, 气
孔行为可能是桃叶杜鹃菌根苗光合作用碳固定
的控制因素之一。导致 Gs升高的原因可能是菌根
苗体内激素调节了气孔开关[31]或者是真菌加强
了水分和其它营养成分的吸收与转动, 从而有利
于菌根苗的气体交换[32]。由于 Pn与 Gs增加的同
时, Ci却在下降, 所以在接种处理下, 气孔限制不
是导致光合作用上升的主导作用。通过相关性分
析得知, ΦPSⅡ和 ETR分别与 Pn呈极显著正相关
(P<0.01), 因此 ΦPSⅡ和 ETR的增长可能是共同
导致 Pn非气孔限制因素增长的原因之一。一般情
况下, 叶绿素含量增加, Pn同样会增长[1,32−33], 本
文中 Chl.a、Chl.b 和 Chl.T 与 Pn极显著正相关
欧静等: 杜鹃花类菌根真菌对桃叶杜鹃幼苗光合性能及叶绿素荧光参数的影响 1435
http://journals.im.ac.cn/wswxtbcn
(P<0.01), 印证了叶绿素含量增加是 Pn增长的另
一个非气孔限制因素。同时说明了不同的菌种对
叶绿素贡献上存在差异, 进而反映在接种处理的
光合水平上。Pn与 Ci显著负相关的原因可能是未
接种菌株处理的植株在光合速率下降的情况下,
启动吸收更多的 CO2来维持碳固定的保护机制。
通过接种苗生物量及提高叶绿素荧光参数等
数据分析, TY35、TY18、TY29、TY12、TY02、
TY07 等菌株较大地提高了桃叶杜鹃幼苗的生物
量及对有效光的吸收与利用。这 6个菌株分别为
4个或 5个不同菌种(其中促进接种苗生物量较大
的菌株 TY18未能比对出), 不同真菌种和同一真
菌种不同菌株对桃叶杜鹃幼苗的促生效应、光合
性能及叶绿素荧光对数的影响均表现出显著差
异, 这说明优良菌种及菌株的选择是关键和有意
义的。如果在下一步的胁迫抗逆试验中 TY18 仍
表现较优, 则有必要通过特异性引物扩增 ITS 区
段和采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)对其进
行研究[34]。
4 小结
接种对桃叶杜鹃幼苗叶片的叶绿素参数影响
极显著。幼苗接种菌根真菌提高了叶片的叶绿素
含量, 将吸收到的光能有效地集中到反应中心色
素, 进而增强了光合性能, 光合速率、电子传递
速率和光能转化效率, 促进了碳同化的高效运转
和有机物的积累, 然后通过植株生物量的增长表
达, 最终促进植株生长。菌根接种成为解决桃叶
杜鹃生长慢的关键技术措施之一。不同菌株接种
促生效应的差异, 说明优良菌株的筛选很有必
要, 从综合接种效应来看, TY18、TY29、TY35、
TY02、TY12 和 TY07 等是培育桃叶杜鹃菌根苗
优良备选菌株。
致谢: 感谢贵州大学林学院谢双喜教授及贵州山
地农业病虫害重点实验室彭丽娟博士。
参 考 文 献
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