全 文 ：书文章编号:1006 － 1126 － 2013 (4) － 0295 － 05
丛枝菌根化香椿、秋枫幼苗对干旱胁迫生理响应
收稿日期:2013 － 10 － 30
基金项目:广西自然科学基金项目 (2010GXNSFB013031)
作者简介:姚瑞玲 (1979—) ，女，博士，主要从事林木生理生态研究。
姚瑞玲1，甘春雁2，项东云1
(1. 广西林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室，南宁 530002;
2. 广西大学林学院，南宁 530004)
摘 要:以香椿 (Toona sinensis)、秋枫 (Bischofia javanica) 实生种子苗为试验材料，研究干旱胁迫下丛枝菌根
化香椿、秋枫幼苗叶片质膜透性、游离脯氨酸含量及超氧化物歧化酶 (SOD) 活性的变化。结果表明: 随着干
旱胁迫程度加重及胁迫时间延长，香椿、秋枫幼苗叶片质膜透性、游离脯氨酸含量呈增加趋势，SOD 活性在胁
迫处理 4 天时明显增加，之后随着胁迫时间延长无明显变化趋势。中度干旱胁迫 ( 田间持水量40%) 处理20 天
时，菌根化香椿、秋枫幼苗叶片质膜透性、游离脯氨酸含量及 SOD活性均高于非菌根化苗。这说明，接种丛枝
菌根能有效促进香椿、秋枫幼苗生理抗旱性，且干旱胁迫程度越重效果越显著。
关键词:干旱胁迫; 丛枝菌根; 香椿; 秋枫; 抗旱生理
中图分类号:S723. 1 文献标识码:A
Physiological Ｒesponses to Drought Stress in Toona sinensis and Bischofia
javanica Seedlings Colonized by Arbuscular Mycorrhizal Fungi
YAO Ｒui-ling1，GAN Chun-yan2，XIANG Dong-yun1
(1. Guangxi Forestry Ｒesearch Institute，Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Ｒesource Cultivation，
Nanning 530002，China;2. Forestry College of Guangxi University，Nanning 530004，China)
Abstract:The leaf membrane permeability，free proline content and SOD activities were investigated in
Toona sinensis and Bischofia javanica seedlings colonized by arbuscular mycorrhizal fungi under drought
stress. Ｒesults showed that the leaf membrane permeability and free proline content in T. sinensis and
B. javanica seedlings tended to be increased with the increasing intensity and duration of drought stress.
For both species，SOD activities obviously increased under four-day drought stress，while the clear varia-
tion for the activities was not be found with the increase of stress time. The leaf membrane permeability，
free proline content as well as SOD activities in T. sinensis and B. javanica seedlings colonized by arbuscu-
lar mycorrhizal fungi were higher compared with non-inoculation treatments after twenty days of mild
drought stress (field moisture capacity of 40%). This indicated that the physiological drought resistance
in T. sinensis and B. javanica seedlings were able to be effectively improved by arbuscular mycorrhiza in-
oculation，and the improvements were amplified by more serious drought stress.
Key words:drought stress;arbuscular mycorrhiza;Toona sinensi;Bischofia javanica;drought-resistant
physiology
第 42 卷 第 4 期 广 西 林 业 科 学 Vol. 42 No. 4
2013 年 12 月 Guangxi Forestry Science Dec. 2013
我国是世界上喀斯特石漠化面积最大的国家，
其面积占整个国土面积的七分之一，达 137 万
km2［1］。干旱作为限制喀斯特石漠化地区植被生长
的主要环境因子，如何提高植物对干旱胁迫的抗
逆能力，是进行喀斯特系统植被恢复的有效途径
之一。
以往研究表明，接种丛枝菌根可以促进寄主
植物的生长，改善水分代谢和矿质营养的吸收，
从而增强寄主植物的抗旱性［2 － 3］。基于此，本试验
以香椿 (Toona sinensis)、秋枫 (Bischofia javanica)
2 种适生能力强、推广应用价值高的阔叶树种为研
究对象，在 3 种土壤水分条件下，探讨丛枝菌根化
香椿、秋枫实生苗叶片质膜透性、游离脯氨酸含
量及超氧化物歧化酶 (SOD) 活性的变化，从而
揭示丛根菌根对 2 个树种抗旱能力影响，为喀斯特
石山区植被恢复重建中抗旱生理研究提供参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试土壤为黄壤土，其理化性质为全氮为
0. 86 g /kg，全磷为 0. 44 g /kg，速效氮为 71. 1
mg /kg，速效磷为 4. 2 mg /kg，速效钾为 46. 2
mg /kg，有 机 质 为 8. 53 g /kg。田 间 持 水 量 为
30. 22%。供试种子来源于优良母株香椿种子。菌
种采用 4 个真菌菌根，分别为摩西球囊霉 GM
(BGC NM01A、BGC HEB07B，20 g 约 300 孢子) ，
地表球囊霉 GV (BGC GD01C，20 g 约 1000 个孢
子) ，根内球囊霉GI (BGC BJ09) ，均由北京市农
林科学研究院植物营养与资源研究所提供。
1. 2 试验方法
试验分为接种组 (AM + ) 和对照组 (AM
－) ，接种组采用4 个真菌菌根混合接种处理。
1. 2. 1 催芽和接种
选择饱满的香椿种子，用流水冲洗 12 h，然后
经 0. 5%高锰酸钾溶液浸泡 10 min，进行无菌湿沙
层积催芽，待种子萌发至胚根长 2 ～ 3 cm 进行
接种。
接种介质采用 Hoagland 营养液与珍珠岩的混
合 物。等 量 称 取 GM (BGC NM01A， BGC
HEB07B) ，GV，GI菌种各 20 g，混合均匀，将混
合菌种与无菌珍珠岩以 1∶ 1 的比例混合，加入营养
液充分拌匀后，把已催芽的香椿种子播于装有接
种介质的育苗杯 (12 cm × 8 cm) 中，每杯2 粒。
以不接种为对照组，并播入与接种组等量的种子。
1. 2. 2 试验处理
待幼苗生长 3 个月后，将幼苗移入规格为 25
cm ×25 cm的黑色育苗袋中，各装入灭菌土壤 3. 0
kg。每盆施全磷 80 mg /kg、全氮 100 mg /kg。试验
采用双因素完全随机区组试验设计。A因素为干旱
胁迫处理，分W1、W2 和W3 共 3 个梯度，每个梯
度有 3 重复，每重复 9 盆，1 株 /盆。B因素为菌根
接种处理，分 2 个处理: 菌根化苗 (AM +) 和非
菌根化苗 (AM －) ; 各水分梯度设计如下:
W1 ( 中度干旱) : 保持土壤相对含水量在田间
持水量的 40%左右;
W2 ( 轻度干旱) : 保持土壤相对含水量在田间
持水量的 60%左右;
W3 ( 正常浇水，对照) : 保持土壤含水量在田
间持水量的 80%左右。
处理前充分浇水，任其自然干旱。当自然干
旱到各处理设定相对含水量时进行控水处理。控
水期间运用称重补水法保持同处理各重复的土壤
含水量维持在试验要求范围，含水量调节时间定
为每天早上 8:00 进行，补给前一天缺失的水分。
1. 2. 3 指标测定
当幼苗生长 9 个月后，采用酸性品红染色，通
过感染长度确定菌根侵染情况［4］，并测定相关生
理指标。
叶片质膜透性:
采用电导仪法测定电导值，每个处理设置 3 次
重复。称取新鲜叶片 ( 去除中脉)0. 5 g，剪成细
长条状，放入大试管中，加入 20 mL蒸馏水，在室
温下浸提 30 min，然后用 DDS －11A电导仪测定电
导值 (C1) ，接着将试管放入恒温水浴锅沸水中浸
10 min，冷却至室温后测定此时的电导值 (C2)。
计算公式如下:
质膜相对透性 (%) =
C1
C2
× 100%
游离脯氨酸含量:
采用磺基水杨酸法［4］测定游离脯氨酸含量，
各处理设置 3 次重复，取其平均值。
超氧化物歧化酶 (SOD) 活性:
采用氮蓝四唑 (NBT) 法［4］测定 SOD 酶活性，
各处理设置 3 次重复，取其平均值。
干旱胁迫指数 (WSI)［5］:
WSI = (Xck － Xws) /Xck。式中，Xck为对照相
应指标的测定值，Xws为干旱胁迫下某生长时期某
指标的测定值。
1. 3 数据处理
应用 Microsoft Excel 2007 和 DPS数据处理系统
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软件 (DPS v10. 15) 对数据进行统计、方差分析，
以及处理间的差异性检验，运用 Duncan 新复极差
法进行多重比较。
2 结果与分析
2. 1 叶片细胞质膜透性变化
随着干旱胁迫程度的加剧及胁迫时间的延长，
香椿、秋枫幼苗叶片质膜透性均呈上升趋势 ( 表
1)。其中，中度干旱胁迫处理 20 天，香椿、秋枫
非菌化幼苗叶片质膜透性最大，分别为 27. 27%和
47. 05%。从叶片细胞质膜透性的干旱胁迫指数来
看，香椿、秋枫两个树种平均胁迫指数分别为
0. 22、0. 17，菌根、非菌根化苗胁迫指数的变化幅
度分别为 0. 07 和 0. 11。这说明，干旱胁迫下，香
椿、秋枫菌根化苗受到的质膜损伤较非菌根化苗
小，且以秋枫幼苗受到的胁迫危害程度较低。
2. 2 叶片游离脯氨酸含量变化
随着胁迫时间的延长，干旱胁迫程度越大，
游离脯氨酸含量上升趋势越明显 ( 表2)。与正常
水分处理 (W3) 相比，中度胁迫处理 (W1)4、
12、20 天时，香椿、秋枫菌根化苗叶片游离脯氨
酸含量分别增加了 15. 8%、148. 1%、430. 6% 及
15. 4%、43. 5%、29. 3%。其中，中度胁迫处理
20 天，2 个树种菌根化苗叶片游离脯氨酸含量均显
著高于非菌根化苗。从干旱胁迫指数来看，干旱
胁迫下菌根化苗的游离脯氨酸含量的干旱胁迫指
数均高于非菌根化苗。这表明，在干旱胁迫较重
时，接种 AM菌根能有效促进叶片游离脯氨酸含量
的积累，从而有效地维持了植株在严重逆境下细
胞水势，避免细胞脱水。
2. 3 叶片 SOD活性变化
从 SOD活性变化来看，胁迫初期 (4 天) ，香
椿、秋枫菌根与非菌根化苗叶片 SOD 活性明显增
加，之后随着胁迫时间延长变化趋势不明显 ( 表
3)。整体上，中度胁迫下，胁迫处理 20 天时，两
个树种菌根化幼苗叶片 SOD 活性均高于非菌根化
苗。这说明，在胁迫程度较重时，菌根化苗膜系
统保护能力较非菌根化苗强。从总体平均干旱胁
迫指数来看，香椿菌根与非菌根化苗、秋枫菌根
与非菌根化苗的平均胁迫指数分别为 0. 08、0. 09
及 0. 17、0. 13，其反映了秋枫幼苗 SOD 膜保护系
统对干旱胁迫的响应较香椿幼苗明显。
表 1 干旱胁迫对丛枝菌根化香椿、秋枫幼苗叶片质膜透性影响
Tab. 1 Effects of drought stress on leaf membrane permeability in
T. sinensis and B. Javanica seedlings colonized by arbuscular mycorrhizal fungi
树种
土壤相对含
水量 /% 接种处理
细胞质膜透性 /%
0 d 4 d 12 d 20 d
WSI
香椿 W1 AM 12. 33 b 17. 20 ab 21. 93 a 23. 83 abc 0. 23
CK 20. 2 a 18. 03 ab 24. 77 b 27. 27 a 0. 27
W2 AM 16. 17 ab 14. 43 b 21. 73 a 22. 80 abc 0. 20
CK 18. 73 a 17. 20 ab 18. 67 b 23. 67 c 0. 17
W3 AM 13. 47 ab 13. 70 a 13. 13 a 18. 83 ab
CK 16. 93 ab 16. 00 ab 15. 83 b 15. 07 bc
秋枫 W1 AM 33. 77 a 33. 73 ab 31. 71 a 46. 18 a 0. 19
CK 29. 06 a 32. 68 a 29. 95 a 47. 05 a 0. 20
W2 AM 31. 32 a 30. 56 ab 30. 66 a 42. 57 a 0. 15
CK 30. 70 a 30. 13 ab 29. 56 a 38. 92 a 0. 16
W3 AM 25. 25 a 28. 19 b 32. 61 a 31. 35 a
CK 24. 47 a 27. 32 a 29. 48 a 25. 76 a
同列不同小写字母表示在 α = 0. 05 水平差异显著
792第 4 期 姚瑞玲，甘春雁，项东云: 丛枝菌根化香椿、秋枫幼苗对干旱胁迫生理响应
表 2 干旱胁迫对丛枝菌根化香椿、秋枫幼苗叶片游离脯氨酸含量影响
Tab. 2 Effects of drought stress on leaf free proline content in
T. sinensis and B. Javanica seedlings colonized by arbuscular mycorrhizal fungi
指标 A因素 B因素
游离脯氨酸 / (ug /g)
0 d 4 d 12 d 20 d
WSI
香椿 W1 AM 5. 36 a 6. 51 a 4. 69 a 8. 33 a 0. 40
CK 5. 4 b 7. 13 b 4. 10 b 6. 62 b 0. 36
W2 AM 5. 04 d 6. 44 c 2. 41 d 1. 46 f 0. 13
CK 4. 35 f 4. 72 e 2. 07 e 2. 11 d 0. 12
W3 AM 5. 67 a 5. 62 d 1. 89 f 1. 57 e
CK 4. 87 e 5. 54 f 1. 97 c 2. 55 c
秋枫 W1 AM 0. 93 a 0. 90 d 0. 99 b 0. 97 c 0. 24
CK 0. 91 c 0. 71 e 0. 73 c 0. 88 b 0. 12
W2 AM 0. 76 e 0. 65 e 0. 84 b 1. 09 a 0. 21
CK 0. 81 c 0. 78 b 0. 69 c 0. 75 d 0. 10
W3 AM 0. 79 b 0. 78 c 0. 67 c 0. 62 d
CK 0. 72 d 0. 71 a 1. 00 a 0. 69 e
同列不同小写字母表示在 α = 0. 05 水平差异显著
表 3 干旱胁迫对丛枝菌根化香椿、秋枫幼苗叶片 SOD活性影响
Tab. 3 Effects of drought stress on leaf SOD activities in T. sinensis and
B. Javanica seedlings colonized by arbuscular mycorrhizal fungi
树种 A因素 B因素
SOD (U/g －1 h －1)
0 d 4 d 12 d 20 d
WSI
香椿 W1 AM 91. 53 a 135. 90 a 132. 58 a 136. 13 a 0. 09
CK 93. 10 a 143. 04 a 127. 02 a 127. 46 a 0. 09
W2 AM 96. 22 a 149. 61 a 114. 2 a 122. 68 a 0. 07
CK 88. 70 a 139. 86 a 134. 70 a 135. 46 a 0. 10
W3 AM 92. 19 a 127. 10 a 108. 53 a 119. 26 a
CK 84. 90 a 123. 44 a 114. 01 a 124. 93 a
秋枫 W1 AM 35. 70 ab 53. 63 b 47. 95 bc 48. 62 b 0. 18
CK 33. 01a b 54. 07 ab 52. 61 a 48. 13 b 0. 13
W2 AM 33. 38 c 53. 08 b 49. 77 b 48. 11 b 0. 17
CK 37. 89 a 53. 54 b 52. 83 a 50. 39 b 0. 14
W3 AM 34. 01 bc 34. 49 ab 36. 70 c 41. 09 ab
CK 37. 04 a 42. 66 a 43. 44 a 43. 69 a
同列不同小写字母表示在 α = 0. 05 水平差异显著
3 讨论
植物受到干旱胁迫时，细胞质膜相对透性会
增大，引起细胞内的电解质外渗。植物受胁迫越
严重，细胞膜受伤害程度越大，外渗物质越多，
则其电导率值就越大，说明该植物的抗旱能力越
892 广 西 林 业 科 学 第 42 卷
弱。以往研究表明，菌根真菌能提高植物抗逆性，
接种处理后细胞质膜透性降低，游离脯氨酸含量
提高［6］。本试验研究结果表明，随着干旱胁迫强
度的加大和胁迫时间的延长，香椿、秋枫幼苗叶
片的细胞质膜透性、游离脯氨酸含量均呈上升趋
势。中度干旱胁迫处理 20 天时，菌根化香椿和秋
枫幼苗叶片质膜透性均低于非菌根化苗，而游离
脯氨酸含量高于非菌根化苗。这说明，接种 AM菌
根能减小叶片细胞质膜透性，增加自身渗调调节
能力，从而增强苗木的抗旱能力。
SOD抗氧化酶是植物内膜系统的三大保护酶
之一。在干旱胁迫下，植物由于缺水使得代谢受
阻，从而产生大量对细胞质膜造成损害的超氧自
由基和活性氧，进而对膜系统和细胞器造成伤害。
植物自身具有调控抗氧化酶类以及抗氧化物质来
消除超氧自由基和活性氧，保护细胞抵御伤害的
能力［7］。本试验研究发现，香椿、秋枫幼苗在遭
受干旱胁迫处理 4 天时，SOD 活性明显增加，之
后随着干旱胁迫时间的延长变化趋势不明显。但
在中度胁迫 20 天时，2 个树种菌根化苗 SOD 活性
均高于非菌根化苗。这反映了，接种菌根能减少
植物在遭受严重干旱胁迫时细胞内活性氧对细胞
膜的伤害，从而增强了植株抗旱性。
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