全 文 ：植物生理学通讯 第 46卷 第 10期, 2010年 10月 1007
收稿 2010-04-12 修定 　2010-07-01
资助 国家自然科学基金(30871737; 40171049)和青岛市自然
科学基金项目(0 8-1-3-20 -jch)。
* 通讯作者(E-mail: Liurj@qau.edu.cn; Tel: 0532-88030113)。
丛枝菌根真菌 Glomus mosseae 对盐胁迫下牡丹渗透调节的影响
郭绍霞, 刘润进 *
青岛农业大学菌根生物技术研究所, 山东青岛 266109
提要: 以采自菏泽牡丹园的牡丹 ‘凤丹 ’为材料, 采用盆栽方法研究了不同浓度人工海水(0%、8%、16%和24%)胁迫下, 接
种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌Glomus mosseae对牡丹渗透调节物质含量的影响, 以不接种为对照。结果表
明, 盐胁迫下接种AM真菌能提高牡丹叶片可溶性糖和可溶性蛋白的含量, 增大K+/Na+比值, 减少叶片脯氨酸含量。结论
认为, AM真菌能改善牡丹叶片的渗透调节, 增强牡丹耐盐能力, 促进了盐胁迫下牡丹幼苗的生长。
关键词: 牡丹; AM真菌; 盐胁迫; 渗透调节
Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi Glomus mosseae on Salt Tolerance of
Paeonia suffruticosa Andr.
GUO Shao-Xia, LIU Run-Jin*
Institute of Mycorrhizal Biotechnology, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China
Abstract: The effects of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi on the tolerance of Paeonia suffruticosa to salt
stress (0%, 8%, 16% and 24%) were studied. Potted ‘Feng Dan’ seedlings were inoculated with AM fungus
Glomus mosseae, and the non-inoculated was used as control. The results showed that AM fungal inoculation
promoted the accumulation of soluble sugar and soluble protein in leaves, increased the ratios of K+/Na+, but
reduced the accumulation of proline. These results suggest that AM fungi may play an important role in the
enhanced salt tolerance and growth of treepeony seedlings.
Key words: Paeonia suffruticosa; arbuscular mycorrhizal fungi; salt stress; osmotic regulation
土壤盐害是限制植物生长发育的主要环境因
素之一(Allakhverdiev等 2000)。盐胁迫对植物的
破坏作用主要是通过渗透胁迫、离子毒害、营养
失衡以及盐胁迫的次级反应如氧化胁迫等过程来实
现(Zhu 2002)。植物耐盐性的一个重要策略是通
过吸收和积累无机溶质和小分子可溶性有机溶剂帮
助植物建立新的细胞离子稳态和恢复渗透平衡。
越来越多的研究表明, 盐胁迫下限制Na+吸收、增
加 Na+外排, 同时保证 K+的吸收, 维持细胞质低
Na+/K+比是植物抗盐性的关键(Zhu 2003)。可溶性
糖、可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质
(李洪燕等 2010)。许多植物在盐环境中积累脯氨
酸作为无毒的保护性渗透调节剂(Ashraf和 Foolad
2007; Sannazzaro等 2007)。
丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能
调节植物渗透势, 减少Na+的吸收, 有利于离子平
衡, 从而促进植株生长, 提高植物耐盐性(李敏等
2005; Giri等 2007; Gharineh等 2009; Wu等 2010)。
研究发现, 接种AM真菌可以促进盐胁迫下西葫芦
(Cucurbita pepo)对K+的吸收而降低Na+的吸收, 提
高相对含水量(Colla等 2008); 提高木豆(Cajanus
cajan) K+/Na+和 Ca2+/Na+比值(Garg和Manchanda
2009)。接种AM真菌可以提高绿豆(Vigna radiate,
Jindal等 1993)、大豆(Glycine max, Sharifi等 2007)
脯氨酸的含量; 显著增加番茄植株叶片可溶性糖和
可溶性蛋白的含量(贺忠群等 2007)。这表明, AM
真菌可通过影响植物体内渗透调节物质来提高植物
耐盐性。本试验则在盐胁迫下测定接种 Glomus
mosseae对牡丹幼苗渗透调节物质含量的影响, 旨在
为初步阐明AM真菌提高牡丹抗盐性机制方面及其
应用提供依据。
研究报告 Original Papers
植物生理学通讯 第 46卷 第 10期, 2010年 10月1008
材料与方法
供试菌种为Glomus mosseae (Nicol. & Gerd.)
Gerdemann & Trappe, 用保存在三叶草根围孢子、
菌根根段和菌丝作为AM真菌接种物。供试材料
为取自菏泽牡丹园牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)
‘凤丹 ’ 的种子。种子经沙藏层积、低温处理后,
于 2009年 3月选取根长整齐一致的种子进行播
种。播种基质为经过高温蒸汽灭菌(121 ℃, 2 h)
的培养土(珍珠岩:草炭=1:3), 培养土pH 6.54, 电导
率为 700 μs·cm-1; 含有 31.2 %有机质、23.2 mg·kg-1
速效磷、243.10 mg·kg-1速效氮、160.94 mg·kg-1
速效钾和 0.03%土壤含盐量。育苗容器为营养钵
(16 cm×13 cm)。播种时接种约 5 000接种势单位
(刘润进和陈应龙 2007)的G. mosseae, 对照则加等
量灭菌接种物和接种物滤液。
培养 60 d的幼苗开始进行盐胁迫处理。盐处
理液采用以盐碱地为系统的人工海水(pH 7 .8)
(Epstein 1972)。原液(盐浓度 100%)配方为: 410.52
mmol·L-1 NaCl, 9.93 mmol·L-1 KCl, 10.23 mmol·L-1 CaCl2,
53.58 mmol·L-1 MgCl2, 28.25 mmol·L-1 Na2SO4, 2.34
mmol·L-1 NaHCO3, 0.83 mmol·L-1 NaBr, 0.07 mmol·L-1
SrCl2和 0.44 mmol·L-1 H3BO3。通过稀释得到所
需盐溶液浓度。每个处理设人工海水 8%、16%
和 24% 3个不同盐浓度, 每个盐浓度 3次重复。盐
胁迫前控水 2 d, 利于盐溶液在干燥培养土中扩散。
为避免盐冲击效应, 盐浓度每天按照 8%的海水浓
度递增, 直至预定浓度。然后每个星期定时、定
量按设计盐浓度(每升盐溶液添加 1 L Hoagland营
养液所需要的组成成分)浇灌 1次, 浇至约 2/3的溶
液流出, 以便将以前的积余盐分冲洗掉, 以保持盐
溶液浓度的恒定, 同时营养液成分用以保持苗期生
长所需营养。以 H oa gl a n d 营养液浇灌为对照
( 0% )。
盐胁迫前及盐胁迫后 10 d、20 d和 30 d后,
分别测定叶片生理指标: 可溶性糖含量采用蒽酮比
色法测定; 可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250
染色法测定; 脯氨酸含量采用磺基水杨酸法测定。
盐胁迫30 d, 取叶片用原子吸收分光光度计法测定
K+、Na+ 含量。以上均按李合生(2000)书中方法
进行。胁迫前和盐胁迫后 30 d分别测定株高、根
长; 胁迫后30 d, 将幼苗用蒸馏水快速冲洗干净, 吸
干表面水分, 分成根和地上部分, 然后置 105 ℃烘
箱中杀青 10 min, 转为 80 ℃烘至恒重, 称得干重。
数据处理采用Excel 2003、SPSS16.0分析软件。
结果与讨论
1 AM真菌对盐胁迫下牡丹生长的影响
接种Glomus mosseae 处理显著促进了盐胁迫
下牡丹幼苗的生长, 其株高、根长在盐胁迫后的增
长量及干物重显著高于未经真菌处理的植株(P<
0.05) (表 1)。这与李敏等(2005)、Colla等(2008)
和杨瑞红等(2009)对辣椒、西葫芦和草莓等植物
的研究结果一致。
2 AM真菌对盐胁迫下牡丹可溶性糖含量的影响
接种AM真菌G. mosseae使牡丹可溶性糖含量
显著提高, 随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长, 牡
丹叶片可溶性糖含量增加, 与未经真菌处理的植株
表 1 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下牡丹生长的影响
Table 1 Effects of AM fungi Glomus mosseae on the growth of Paeonia suffruticosa under salt stress
人工海水浓度 /% 处理 株高 /cm 根长 /cm 地上部干重 /g 根系干重 /g
0 CK 1.5b 2.1c 0.17d 0.42c
G.M 3.4a 4.2a 0.32a 0.68a
8 CK 1.1c 1.3d 0.15e 0.31d
G.M 3.2a 2.9b 0.28b 0.51b
1 6 CK 0.7d 0.8e 0.11h 0.24e
G.M 1.6b 2.1c 0.22c 0.32d
2 4 CK 0.1e 0.4f 0.09h 0.16f
G.M 0.9cd 1.2d 0.16de 0.25e
　　CK: 未经真菌处理的植株; G.M: 接种 AM真菌的植株, 下同。每列数据后字母不同表示 5%水平差异显著。
植物生理学通讯 第 46卷 第 10期, 2010年 10月 1009
相比差异显著(P<0.05)(图 1)。Feng等(2002)对盐
胁迫下玉米接种AM真菌的研究也得出同样的结
果。这些可溶性糖一部分作为渗透调节物质起作
用, 一部分为新蛋白质的合成提供碳架, 还有一些
可间接转化为脯氨酸等(李洪燕等 2010)。
3 AM真菌对盐胁迫下牡丹可溶性蛋白含量的影响
接种AM真菌G. mosseae后, 牡丹幼苗叶片的
可溶性蛋白显著提高(P<0.05)(图 2)。随着胁迫时
间的延长和盐浓度的增加, 牡丹叶片可溶性蛋白含
量呈增加趋势。同一时间相同盐浓度下, 接种处理
牡丹的可溶性蛋白积累显著高于未经接种的牡丹
(P<0.05)。植物在失水时产生的一些可溶性蛋白
具有脱水保护功能(Husaini和Abdin 2008)。至于
牡丹叶片中增加的可溶性蛋白是盐胁迫下蛋白质降
解升高还是某些蛋白的合成升高, 还有待进一步研
究分析。
图 1 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下牡丹叶片可溶性糖含量的影响
Fig.1 Effects of AM fungi Glomus mosseae on soluble sugar contents
in leaves of Paeonia suffruticosa under salt stress
小写字母表示同一时间下各胁迫浓度差异的显著程度(P< 0.0 5 ), 图 2、3 同。
图 2 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下牡丹叶片可溶性蛋白含量的影响
Fig.2 Effects of AM fungi Glomus mosseae on soluble protein contents in leaves of Paeonia suffruticosa under salt stress
4 AM真菌对盐胁迫下牡丹脯氨酸含量的影响
盐胁迫下, 脯氨酸是研究最多的渗透调节物质
(Evelin等 2009)。无论是在盐胁迫下还是无盐胁
迫, 接种AM真菌的牡丹叶片脯氨酸含量均显著低
于对照(P<0.05)(图3); 这与Rabie 和Almadini (2005)
对蚕豆(Vicia faba)的研究结果一致。潘瑞炽和董
愚得(1995)认为盐胁迫下脯氨酸含量大小可以反映
植物遭受盐害的程度。因此该结果可以表明接种
植物生理学通讯 第 46卷 第 10期, 2010年 10月1010
AM真菌的牡丹受到盐胁迫伤害程度较轻, 提高了
植物的抗逆性。相反地, 接种AM真菌提高了绿豆
(Jindal 等 1993)和大豆(Sharifi等 2007)脯氨酸的含
量, 因此, 一些研究认为脯氨酸是一种渗透保护剂
(Sannazzaro等 2007; 袁星星等 2009), 脯氨酸的积
累是盐胁迫下植物一种保护性措施。而Wang等
(2004)建议把脯氨酸的积累看作是盐胁迫的标志,
其渗透调节作用与K+相比可忽略不计。因此, 关
于脯氨酸在植物抗逆性中的作用以及其含量升高或
降低的机制值得系统探索。另外, 本试验观察到,
随着盐浓度的增加, 胁迫加剧, 脯氨酸含量呈升高
趋势; 随着胁迫时间的延长, 脯氨酸含量呈先升高
后下降的趋势(图 3)。脯氨酸如何对牡丹的抗盐性
起作用, 尤其是AM真菌对脯氨酸的影响有待于进
图 3 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下牡丹叶片脯氨酸含量的影响
Fig.3 Effects of different AM fungi Glomus mosseae on proline contents in Paeonia suffruticosa under salt stress
一步深入研究。
5 AM 真菌对盐胁迫 30 d 后牡丹 K+、Na+ 含量的
影响
无盐胁迫时, 接种AM真菌的牡丹叶片K+ 和
Na+ 含量与不接种对照之间均没有显著差异(P<0.05)
(图 4、5)。随着盐浓度增加, 叶片K+ 含量均呈下
降趋势, 但接种AM真菌处理比未经处理的下降平
缓, 且同一处理浓度下二者差异显著(P<0.05) (图4),
表明接种AM真菌促进了植株对K+的吸收(Zuccarini
和Okurowska 2008)。Na+ 含量随着盐浓度增加不
断升高, 而接种AM真菌处理的比对照上升缓慢, 随
盐浓度升高, 二者之间的差异变大, 在 24%盐浓度
下差异达到显著(P<0.05) (图 5)。盐胁迫显著降低
了植株叶片K+/ Na+ 比值, 植物耐盐性的提高可能
是通过提高K+/Na+来缓解盐胁迫造成的K+介导酶
促反应紊乱实现的(Giri等2007)。接种AM真菌能
够提高K+、而降低Na+含量, 即增大植物体内K+/
Na+比值(图 6; 杨瑞红等 2009), 说明 AM真菌改变
了盐胁迫下牡丹对养分吸收及营养元素平衡。高
K+/ Na+ 比值有利于维持细胞内离子平衡和Na+ 排
出(Founoune等2002; Colla等2008), 从而提高牡丹
图 4 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下
牡丹叶片K+含量的影响
Fig.4 Effects of AM fungi Glomus mosseae on K+ content in
leaves of Paeonia suffruticosa under salt stress
小写字母表示各处理间差异的显著程度(P<0.05), 图 5、6
同。
植物生理学通讯 第 46卷 第 10期, 2010年 10月 1011
的耐盐性。
为调节植物在盐渍条件下的渗透胁迫, 细胞从
外界吸收无机离子的同时, 自身合成许多有机小分
子物质, 作为渗透调节剂共同进行渗透调节, 降低
细胞水势, 使水分的跨膜运输朝着有利于细胞生长
的方向流动, 保证植物的生理需要。本研究表明,
接种AM真菌G. mosseae可以提高牡丹叶片K+/Na+
比值, 提高可溶性糖、可溶性蛋白的含量, 增强盐
胁迫下牡丹的渗透调节; 降低脯氨酸含量, 表明接
种AM真菌G. mosseae 提高了牡丹的耐盐性, 从而
促进了盐胁迫下牡丹幼苗的生长。
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图 5 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下
牡丹叶片Na+含量的影响
Fig.5 Effects of AM fungi Glomus mosseae on Na+ content
in leaves of Paeonia suffruticosa under salt stress
图 6 AM真菌Glomus mosseae对盐胁迫下
牡丹叶片K+/ Na+ 比值的影响
Fig.6 Effects of AM fungi Glomus mosseae on K+/ Na+ ratio
in leaves of Paeonia suffruticosa under salt stress
植物生理学通讯 第 46卷 第 10期, 2010年 10月1012
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