全 文 ： ［收稿日期］２０１３－０１－２０
［基金项目］湖北省生物菌肥工程技术研究中心项目 （ＧＣＺＸ２０１２０４２）。
［作者简介］黄诚诚 （１９８８－），男，硕士生，研究方向为植物基因与细胞工程。
［通讯作者］董社琴，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｅｑｉｎｄｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ。
印度梨形孢对莜麦生长生理指标影响研究
黄诚诚，杨亚珍，查 凡，果 然，董社琴 （长江大学生命科学学院，湖北 荆州４３４０２５）
［摘要］以莜麦 （Ａｖｅｎａ ｎｕｄａ）为材料，建立印度梨形孢和莜麦共培养体系后，研究了印度梨形孢侵染莜
麦不同时间莜麦植株根部和茎部与生长相关生理指标的变化。结果表明，经印度梨形孢的侵染，莜麦植
株根部吲哚乙酸 （ＩＡＡ）含量在短时间内明显升高，脱氢酶活性也明显升高；茎部叶片转化酶活性、
ＲｕＢＰ羧化酶活性和多糖含量在感染初期没有明显变化，但感染一定时间后，叶片转化酶、ＲｕＢＰ羧化酶
活性均有显著性提高，多糖含量增长速率也明显加快。
［关键词］印度梨形孢 （Ｐｉｒｉｆｏｒｍｏｓｐｏｒａ ｉｎｄｉｃａ）；莜麦 （Ａｖｅｎａ ｎｕｄａ）；吲哚乙酸 （ＩＡＡ）；根系脱氢酶；
ＲｕＢＰ羧化酶；叶片转化酶；多糖
［中图分类号］Ｓ５１２．６ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７３－１４０９ （２０１３）０５－００１４－０４
自然界中普遍存在着植物与真菌之间互惠共生的关系，真菌可以从植物那里获取自身需要的营养物
质，同时也能够促进植物对土壤中营养元素的吸收［１－２］。印度梨形孢 （Ｐｉｒｉｆｏｒｍｏｓｐｏｒａ ｉｎｄｉｃａ）是一种
与丛枝菌根真菌极为相似的寄生性真菌，它能加快植物对氮、磷等矿物质的吸收，促进植物生长［３－４］，
提高作物对逆境胁迫的忍耐性，诱导植物产生系统抗性［５］。本研究以莜麦 （Ａｖｅｎａ ｎｕｄａ）为试验材料，
用印度梨形孢侵染植株根部后，测定植物根部和茎部与生长相关生理指标，从生理生化角度对印度梨形
孢促进植物生长进行了初步研究。
１ 材料与方法
１．１ 材料
莜麦种子为野生原种 （８３４３－７－１）；印度梨形孢菌种由台湾国立大学生命科学学院叶开温教授提供。
１．２ 方法
（１）印度梨形孢培养 将印度梨形孢菌丝块接入ＰＤＡ培养基平板中，于恒温光照培养箱中２８℃黑
暗培养后作为感染菌种。
（２）莜麦幼苗的培育 莜麦种子用７５％乙醇或无菌水浸泡３０ｓ后，３０％Ｈ２Ｏ２ 浸泡１０ｍｉｎ，用无菌
水冲洗５次，每次１ｍｉｎ，随后将种子接种于 ＭＳ培养基上，４℃黑暗条件下放置２ｄ，然后转移至１８℃
１０００ｌｘ条件下萌发３ｄ，作为感染真菌的样品。
（３）印度梨形孢处理莜麦幼苗 将５ｄ大的莜麦幼苗按照植株下胚轴长度分类，置于 ＭＳ培养基中
培养，每个培养瓶中２株。同样长度的下胚轴幼苗分对照组、处理组。ＰＤＡ培养基上培养１周的印度
梨形孢，用灭过菌的打孔器 （直径１ｃｍ）在培养皿边缘切取菌块，将菌块置于植物根部旁约１ｃｍ处，
每个培养瓶中放置２个菌块。对照组、处理组莜麦培养瓶均置于恒温光照培养箱中１８℃１０００ｌｘ培养。
（４）根部生理指标测定 生长素 （ＩＡＡ）浓度测定参照王学奎等［６］的方法，脱氢酶活性参照朱南
文［７］、周春生等［８］的方法。
（５）茎部生理指标测定 转化酶活性测定参照Ｎｉｅｌｓｅｎ［９］、王惠聪等［１０］的方法，ＲｕＢＰ羧化酶活性
测定参照李立仁等［１１］、Ｒａｃｋｅｒ［１２］的方法，多糖含量测定采用张志良等［１３］的方法。
（６）数据处理 采用Ｅｘｃｅｌ和ＤＰＳ软件对试验数据进行分析，采用配对两处理ｔ检验比较各处理间
差异显著性。
·４１·
长江大学学报 （自然科学版） ２０１３年２月号农学中旬刊 第１０卷 第５期
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ Ｓｃｉ Ｅｄｉｔ） Ｆｅｂ．２０１３，Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．５
DOI:10.16772/j.cnki.1673-1409.2013.05.012
２ 结果与分析
图１ 印度梨形孢对根部ＩＡＡ浓度的影响
２．１ 印度梨形孢对莜麦根部生理指标影响
由图１可以看出，感染后第７ｄ，处理组
根部ＩＡＡ 含量就明显高于对照组；第１４ｄ，
处理组与对照组根部ＩＡＡ含量均达到最大值，
此时处理组根部ＩＡＡ浓度是对照组的２．３倍；
２０ｄ时，处理组与对照组根部ＩＡＡ浓度均有
所下降，但处理组含量仍然高于对照组１．９
倍。由图２可以看出，感染第７ｄ，处理组根
部脱氢酶活性就高于对照组，达到１．７倍。在
所测定的３个不同时间，处理组和对照组根部
脱氢酶活性没有显著性变化，但处理组从侵染
开始后，根系脱氢酶活性始终高于对照组１倍
图２ 印度梨形孢对根部脱氢酶活性的影响
多。结果表明，处理组根活力在印度梨形孢的
作用下表现得非常活跃。
２．２ 印度梨形孢对茎部生理指标影响
由图３可以看出，感染后第７ｄ，处理组
与对照组叶片转化酶活性没有差异，之后处理
组转化酶活性急速增加，１４ｄ时达到最大值，
此时处理组与对照组叶片转化酶活性显著差
异，处理组转化酶活性是对照组的２．２倍，此
后处理组与对照组转化酶活性均有所降低，至
２０ｄ时处理组酶活性仍高于对照组１．６倍。从
叶片ＲｕＢＰ羧化酶活性测定结果 （图４）可以
图３ 印度梨形孢对叶片转化酶活性的影响
看出，ＲｕＢＰ羧化酶活性在整个测定时间内是
呈上升趋势的，７～１４ｄ处理组与对照组ＲｕＢＰ
羧化酶活性没有显著差异，１４ｄ后处理组
ＲｕＢＰ羧化酶活性增长速率较对照组加快，至
２０ｄ时，处理组酶活性为对照组１．５倍。由图
５可以看出，多糖含量在处理组和对照组中均
呈增长趋势，在第７ｄ时，对照组多糖含量稍
微高于处理组，７～１４ｄ处理组和对照组多糖
含量增长速率无显著性差异，１４ｄ后处理组多
糖含量增长速率加快，至２０ｄ时处理组多糖含
量是对照的１．９倍。
３ 讨论与小结
莜麦幼苗根部的发育对后续的生长有着深远的影响，根部生长素含量能在细胞水平上反映根部生长
发育的旺盛程度。印度梨形孢能产生植物生长素影响植物的生长［１４］，但最近有研究［１５］发现，单纯的使
用生长素对植物根部进行处理，与印度梨形孢对植物侵染相比，接种印度梨形孢的植株仍然生长较为旺
盛。这说明印度梨形孢在与植物互作的过程中，不仅仅是单纯的通过产生生长素而对植物根部生长发育
有促进作用，有可能在与植物的互作过程中，通过加强信号传导，加速了生长素的转运速率，亦或者改
变了植物根部细胞通透性，使得真菌产生的生长素更容易进入到植物根部，从而加快根的生长、分枝。
·５１·第１０卷 第５期 黄诚诚等：印度梨形孢对莜麦生长生理指标影响研究
图４ 印度梨形孢对叶片ＲｕＢＰ羧化酶活性的影响
本研究表明，在莜麦感染真菌的第７ｄ，处理
组根部检测到远高于对照组的ＩＡＡ浓度，１４ｄ
时处理组和对照组均达到最大值，但处理组是
对照组的２．３倍，到２０ｄ时浓度均有所下降，
但处理组仍高于对照组。说明在互作过程中，
印度梨形孢的存在显著提高了植物根部组织中
的生长素浓度，从生理层面上解释了表观上观
察到的印度梨形孢使莜麦植株较对照组拥有更
长的根长、更多的侧根、更茂盛的根毛。但植
物体内高浓度的生长素是否因为印度梨形孢的
介导诱导了植物体内生长素基因的表达，或是
图５ 印度梨形孢对叶片多糖含量的影响
通过将自身产生的生长素转运至植物细胞中，
需要进一步探究。
根系活力是植物生长的重要生理指标。根
系生理活动需要有氧呼吸提供能量，通过测定
根系中脱氢酶活性来可衡量根系活力大小。本
研究结果表明，在测定的３个不同时期，处理
组和对照组根部脱氢酶活性虽然没有显著性变
化，但处理组从侵染开始后，根系脱氢酶活性
始终高于对照组１倍多。说明处理组根活力在
印度梨形孢的作用下表现得非常活跃。可能莜
麦接种印度梨形孢后，根部生长素积累，根系
活力指标也维持在较高的水平，使植物可以吸
收更多的营养，从而促使整体植株生长势增加。
转化酶与植物组织的生长有密切关系，是衡量同化产物的转化利用、植物细胞代谢及生长强度的指
标；ＲｕＢＰ羧化酶活性的高低，决定光合作用合成有机物的多少；多糖在生物体内不仅是提供能量和参
与结构组织，同时还参与细胞的各种活动，具有多种多样的生物学功能，可作为衡量植物生长状况的有
力指标。通过测定不同时期莜麦叶片中上述指标，可从生理层面了解印度梨形孢对莜麦植株的影响。本
研究结果表明，感染第７ｄ处理组与对照组叶片转化酶活性、ＲｕＢＰ羧化酶活性没有显著差异，处理组
多糖含量少于对照组；感染的第１４ｄ是３个生理指标的分界点，转化酶活性在１４ｄ时差异已经非常明
显，处理组转化酶活性是对照组的２．２倍，ＲｕＢＰ羧化酶活性和多糖含量在１４ｄ时处理组和对照组虽然
没有明显差异，但在１４～２０ｄ处理组ＲｕＢＰ羧化酶活性和多糖含量逐渐增加，且增长速率明显高于对照
组。２０ｄ时叶片转化酶活性趋于稳定，但处理组活性维持在较高水平；处理组ＲｕＢＰ羧化酶活性是对照
组１．５倍；多糖含量是对照组１．９倍。说明在感染前７～１４ｄ印度梨形孢对莜麦植株地上部分不存在影
响或者影响很小，但感染到一定时间以后，地上部分生长能受到促进，生长态势逐渐加快，同化产物的
转化和利用程度增高，代谢速率加快，有机物的合成速度也加快，最终表现出更多的生物量增加。
植物的生长状况是植株在形态结构和生理生化等方面综合表现的结果，生长总是以一系列的生化代
谢为基础，是有关促生长基因通过酶蛋白的表达，以及各种调控物质的产生来实现的，涉及到植物生理
生化代谢的多个方面。印度梨形孢对莜麦促生作用首先从根部开始，侵染一定时间后对地上部分的影响
才会显现，这表明印度梨形孢的侵染能触动植物体生化调节的某些开关，使莜麦地上部分和地下部分的
生长代谢活动都得到加强，从而促进莜麦生长。但相较于对根部的影响，印度梨形孢对于地上部分的影
响需要更长的时间，这可能与印度梨形孢触动植物体内某些靶向基因和信号传导的先后顺序有一定的关
系，但还有待进一步探讨。
·６１· 农学中旬刊＊作物科学 ２０１３年２月
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（上接第９页）
（２）总之，地下与地上是一个有机的统一体，它们彼此进行着物质交流和信号传导，通过功能互
补的方式实现共同生长。高温胁迫下，高温与受涝各处理的地上干重、地下干重、根冠比及总干重总体
上随着受涝历时的增加而减少，受涝３ｄ后的各处理与同期高温对照差异达到显著水平，地上干重在受
涝第３天最大值，随后逐渐减少；总干重的减少量在受涝６ｄ后的增长量的速率明显加快，至受涝第９
天与同期高温对照相比减少了近３．８ｇ左右。自然温度下，除地上干重外，各指标均随着受涝历时的增
加而减少，在较短时间 （３ｄ）内受涝对它们的影响较小，而对照在整个期间生长的速度较快，使处理和
对照的差值进一步扩大，导致受涝３ｄ后的各处理与同期对照差异极显著。地上干重在后期减少的原因
可能是受涝在某种程度上影响了地上地下物质的分配原则，使更多的同化物运往地下以增强对外界的适
应能力。总而言之，胁迫水平受涝并不影响作物干物质的累积量，随受涝水平的增加，棉花地上干重减
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