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Effects of Epichloё endophyte and seed hydro-priming on the germination of Festuca sinensis under NaCl stress

内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子萌发的影响



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015143 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
旷宇,南志标,田沛.内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子萌发的影响.草业学报,2016,25(2):160168.
KUANGYu,NANZhiBiao,TIANPei.Effectsof犈狆犻犮犺犾狅ёendophyteandseedhydroprimingonthegerminationof犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊underNaCl
stress.ActaPrataculturaeSinica,2016,25(2):160168.
内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下
中华羊茅种子萌发的影响
旷宇,南志标,田沛
(草地农业生态系统国家重点实验室,兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州730020)
摘要:本试验以带犈狆犻犮犺犾狅ё内生真菌(E+)及不带内生真菌(E-)中华羊茅种子为研究材料,研究其水引发后,在
NaCl胁迫条件下的萌发情况。结果表明,NaCl胁迫显著降低中华羊茅种子发芽率、发芽势、发芽指数、胚芽长、胚
根长和干重。除对照处理外,相对于不带内生真菌的中华羊茅种子,内生真菌能显著提高不同NaCl浓度胁迫条件
下中华羊茅种子的萌发力及幼苗生长。水引发与内生真菌可产生互作,在引发时间为20min时与内生真菌的互
作效果最为明显,在不同NaCl浓度胁迫下中华羊茅种子各萌发指标及幼苗生长情况均显著高于其他处理。在对
各指标的相关性分析显示,中华羊茅种子的发芽率、发芽势、发芽指数、胚芽长、胚根长和干重相互之间均呈极显著
正相关。
关键词:水引发;NaCl胁迫;犈狆犻犮犺犾狅ё内生真菌;中华羊茅  
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱狊犲犲犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵狅狀狋犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犉犲狊狋狌犮犪
狊犻狀犲狀狊犻狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊
KUANGYu,NANZhiBiao,TIANPei
犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犌狉犪狊狊犾犪狀犱犃犵狉狅犲犮狅狊狔狊狋犲犿狊,犆狅犾犾犲犵犲狅犳犘犪狊狋狅狉犪犾犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犲犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犔犪狀狕犺狅狌犝狀犻狏犲狉狊犻
狋狔,犔犪狀狕犺狅狌730020,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Thisstudyinvestigatedthegerminationandvigorof犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊seedsinfected(E+)andunin
fected(E-)with犈狆犻犮犺犾狅ёendophyteandunderdifferentlevelsofNaClstressafterhydropriming.There
sultsshowedthatNaClstresstreatmentssignificantlyreducedseedgerminationrate,interimgermination,the
germinationindex,thelengthofembryoandradicleandthedryweightsofbothE+andE- 犉.狊犻狀犲狀狊犻狊
seeds.ComparedwithE-,infectionwith犈狆犻犮犺犾狅ёendophytecansignificantlyimprovegerminationandseed
linggrowthof犉.狊犻狀犲狀狊犻狊seedsunderdifferentconcentrationsofNaCl.Therewereinteractioneffectsbetween
seedhydroprimingandthe犈狆犻犮犺犾狅ёendophyte.Thehighestlevelsofinteractionwerewith20minsseed
hydropriming,whenthegerminationindicesandseedlinggrowthratesweresignificantlyhigherthanforal
theothertreatments.Correlationanalysisshowedthat犉.狊犻狀犲狀狊犻狊seedgerminationrate,interimgermination,
germinationindex,thelengthofembryoandradicleanddryweightwerealsignificantlypositivelyrelatedto
eachother.
犓犲狔狑狅狉犱狊:hydropriming;NaClstress;犈狆犻犮犺犾狅ёendophyte;犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊
160-168
2016年2月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第25卷 第2期
Vol.25,No.2
收稿日期:20150317;改回日期:20150610
基金项目:国家重点基础研究发展规划(973计划)(2014CB138702)和中央高校基本科研业务费专项(lzujbky201476)资助。
作者简介:旷宇(1989),女,湖南攸县人,在读硕士。Email:kuangy13@lzu.edu.cn
通信作者Correspondingauthor.Email:tianp@lzu.edu.cn
在全球干旱或半干旱地区上分布着大面积的盐渍化土壤,由于其对植物生长具有较强的抑制作用。土壤盐
泽化已成为当地农作物生产上的一个主要限制因素[1]。在我国,有大约1亿hm2 的耕地因受到盐渍化的影响而
不适宜农业生产,逐步成为撂荒地,不仅造成耕地面积的减少,而且给当地的生态环境带来不可挽回的损失[2]。
虽然土壤盐渍化现象普遍存在,但是随着前人研究的不断深入,发现其在空间和时间上却存在着高度的可变
性[3]。因此,除了对传统的盐泽化土壤改良方法及耕作方式进行改进外,在一些地区选用高耐盐植物品种对农牧
业生产及土壤改进行良,这为盐泽土壤种植提供了一种可行性较高的策略[4]。
中华羊茅(犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊)是禾本科羊茅属多年生疏丛型草本植物,多分布在西藏、青海、甘肃、四川等地,
具有抗寒耐旱、耐盐碱等优良特性,现已逐步成为高寒牧区草地生产的优良栽培牧草[5]。1996年南志标对采自
甘肃夏河的中华羊茅内生真菌进行检测,发现其禾草内生真菌侵染率近乎100%。此后,研究者们对中华羊茅内
生真菌共生体的研究兴趣就在不断增加。
禾草内生真菌(grassendophyte)一般是指寄生在禾草体内渡过全部或大部分生活周期,而禾草本身不显示
任何外部症状的一大类真菌[6]。内生真菌菌丝体通常分布在宿主禾草叶鞘、茎秆、根状茎的细胞间隙,少量分布
在宿主禾草叶片表面[710]。内生真菌与其宿主禾草形成的共生体具有较为稳定的互惠共生关系,其主要表现在
禾草能为内生真菌提供营养、庇护之地和传播媒介;而内生真菌可以通过提高宿主对生物[1113]和非生物[1417]胁
迫的适应性来提高其生存能力。有关禾草-内生真菌共生体的研究多集中在黑麦草(犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲)、高羊茅
(犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪)、草甸羊茅(犉犲狊狋狌犮犪狆犲犪狋犲狀狊犻狊)、醉马草(犃犮犺狀犪狋犺犲狉狌犿犻狀犲犫狉犻犪狀狊)、披碱草(犈犾狔犿狌狊犱犪犺狌狉
犻犮狌狊)等宿主禾草上,同时对于中华羊茅-内生真菌共生体的研究也在不断的增加[18]。其中金文进等[19]就对分
离来自不同种群的中华羊茅内生真菌的生物学和生理学特性进行了研究,发现分布在中华羊茅不同种群的禾草
内生真菌存在着丰富的多样性。杨洋[20]对内生真菌提高中华羊茅的抗寒性进行了初步研究,随后彭清青[21]对
内生真菌提高中华羊茅抗寒性的生理生化机制进行了较为详细的研究,发现内生真菌能及时诱导中华羊茅生理
生化代谢发生变化,进而保护其免受冻害的威胁。姚祥等[22]筛选得到了中华羊茅内生真菌的最适杀菌剂及其浓
度,为研究者提供了较好的借鉴。对中华羊茅种子的研究发现,相对于不带内生真菌的中华羊茅,内生真菌在一
定的pH值范围内能显著提高中华羊茅种子的发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长及干重。此外,Peng等[23]研究表
明,水引发条件下,内生真菌可以提高宿主植物抗寒和抗旱作用,在一定时间的水引发条件下可以和内生真菌进
行较好的互作。水引发是在控制给水条件下使种子定量吸水,从而达到促进萌发但并不引起伤害的一种浸种技
术[24]。对许多植物种子的水引发研究结果表明,水引发是通过改变和调控种子内部的生理生化活动与过程,增
强种子活力、缩短萌发时间、增强幼苗早期的抗性和提高萌发率[2526]。然而,有关水引发和内生真菌互作是否可
以提高中华羊茅对其他非生物胁迫的抗性尚未见报道。为此,我们以带菌及不带菌中华羊茅种子为研究对象,在
水引发处理下研究中华羊茅种子萌发及幼苗生长对NaCl胁迫的响应,从而为中华羊茅-内生真菌共生体的应
用研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 种子来源
中华羊茅种子于2013年9月采自甘肃省夏河县桑科草原(N:35°12′,E:102°31′;海拔:3009m),对采集到
的中华羊茅单株分别进行带菌率的检测,参照姚祥等[22]的方法建立带菌(E+)和不带菌 (E-)中华羊茅种子,低
温储存备用。
1.2 研究方法
1.2.1 种子的水引发处理  参照Taylor等[27]的方法,分别称取80gE+和E-种子,用75%的酒精消毒1
min,灭菌的蒸馏水冲洗3遍,然后用1%的次氯酸钠处理5min,灭菌的蒸馏水冲洗3遍。然后分别称取10g
E+和E-种子放入4个12cm的灭菌培养皿中,加入30mL的灭菌蒸馏水,分别浸泡20和40min,重复3次。
其余的E+和E-种子作为对照(即处理了0min)。
1.2.2 NaCl胁迫处理  参照王玉萍等[28]的方法采用纸上萌发试验,分别挑取上述饱满的E+和E-种子放
入以灭菌的滤纸作为芽床的9cm灭菌培养皿中,每皿50粒种子。分别加入50,100,150,200mmol/L的NaCl
161第25卷第2期 草业学报2016年
溶液各6mL,将加入6mL灭菌蒸馏水的作为对照,每一个处理均为4个重复。将培养皿放在30/20℃ (8h高
温/16h低温)培养箱中黑暗培养。记录种子萌发数、胚芽长、胚根长、幼苗干重,并计算发芽率、发芽势和发芽指
数。
发芽率=发芽的种子数/供试的种子×100%
发芽势=第7天种子的发芽数/供试种子数×100%
发芽指数=∑(犇犌/犇犜)
式中,犇犌为逐日发芽数,犇犜为相应犇犌 的发芽天数。
1.3 数据处理
将所得的数据录入Excel2007,计算发芽势、发芽率和发芽指数,用SPSS19.0软件对所得到的数据分别采
用onewayANOVA进行统计分析,得出各处理下所测指标的差异性分析,用平均值±标准误表示测定结果。
同时运用SPSS19.0软件对所测指标进行相关性分析,制表。
2 结果与分析
2.1 内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子发芽势和发芽率的影响
在50~200mmol/L浓度的NaCl胁迫条件下内生真菌和水引发均能不同程度的提高中华羊茅的发芽率和
发芽势。中华羊茅种子发芽势和发芽率随着NaCl浓度的增加而逐渐下降,同时随着引发时间的增长二者均出
现先上升后下降的趋势,在引发20min时发芽势和发芽率均达到最大(表1,表2)。
随着NaCl胁迫浓度的增加,各处理条件下中华羊茅种子的发芽势及发芽率均呈现下降趋势,但是相比对
照,在低浓度下(50mmol/L)各处理发芽势差异并不显著(犘>0.05),在中度(100mmol/L)及重度胁迫条件下
(150、200mmol/L)其发芽势显著低于低浓度NaCl胁迫。在低浓度NaCl胁迫条件下中华羊茅种子发芽率与对
照差异并不显著(犘>0.05),但是在中度及重度胁迫条件下,其发芽率显著(犘<0.05)低于对照及低浓度胁迫,这
说明在一定浓度胁迫条件下中华羊茅对NaCl胁迫具有一定的抗逆性。
在对照及50~200mmol/L的 NaCl浓度胁迫下,带内生真菌中华羊茅种子(E+)发芽势及发芽率均显著高
于不带内生真菌种子(E+)(犘<0.05),说明内生真菌可显著提高中华羊茅种子的发芽势及发芽率。在各浓度
NaCl胁迫条件下,当水引发时间为20min时,中华羊茅发芽势及发芽率均高于不进行引发处理及引发时间为40
min的处理,引发时间为40min时中华羊茅的发芽势及发芽率与对照差异不显著(犘>0.05),在引发时间为20
min时,带内生真菌种子发芽势及发芽率均显著(犘<0.05)高于其他处理。
表1 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子发芽势的影响
犜犪犫犾犲1 犜犺犲犻狀狋犲狉犻犿犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵犳狉狅犿
犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵 %
引发时间 Hydropriming
time(min)
带菌情况
Endophyteinfection
NaCl浓度 NaClconcentration(mmol/L)
0 50 100 150 200
0 E+ 42.50±1.50bA 39.00±2.38bA 32.00±1.83bB 17.00±1.29bcC 13.50±0.96bcC
E- 37.50±0.96dA 32.50±0.96cB 25.00±1.29cC 13.00±1.29cD 9.50±1.50dD
20 E+ 49.50±0.96aA 46.00±1.83aA 40.50±2.06aB 24.50±0.96aC 21.00±1.29aC
E- 41.50±0.96bcA 38.50±2.06bA 33.50±1.50bB 18.00±1.83bC 14.50±0.96bC
40 E+ 44.00±1.15bA 40.00±1.41bB 32.50±0.96bC 19.50±0.96bD 14.00±0.82bE
E- 38.00±1.41cdA 32.00±1.83cB 27.00±1.29cC 13.50±1.50cD 10.50±0.96cdD
 注:同列不同小写字母表示在0.05水平上有显著差异;同行不同大写字母表示在0.05水平上有显著差异;E+代表带内生真菌的中华羊茅种子;
E-代表不带内生真菌的中华羊茅种子。下同。
 Note:Thedifferentlowercaselettersinthesamecolumnindicatesignificantdifferencesatthe0.05level;Thedifferentcapitallettersinthesame
rowindicatesignificantdifferencesatthe0.05level;E+represents犉.狊犻狀犲狀狊犻狊seedsinfectedwith犈狆犻犮犺犾狅ёendophyte;E-represents犉.狊犻狀犲狀狊犻狊
seedsuninfected犈狆犻犮犺犾狅ёendophyte.Thesamebelow.
261 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
表2 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子发芽率的影响
犜犪犫犾犲2 犜犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵犳狉狅犿
犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵 %
引发时间 Hydropriming
time(min)
带菌情况
Endophyteinfection
NaCl浓度 NaClconcentration(mmol/L)
0 50 100 150 200
0 E+ 83.50±0.96bcA 77.00±3.51bA 67.50±2.36bcB 45.50±1.71bC 38.50±1.89bD
E- 78.00±0.82dA 65.00±1.29cB 61.00±2.38dB 37.50±1.50cC 31.50±1.71cD
20 E+ 91.50±1.26aA 87.00±1.91aA 77.50±2.22aB 57.50±2.22aC 54.00±2.58aC
E- 85.00±1.29bA 80.50±1.71bB 70.50±1.26bC 47.50±0.96bD 39.50±1.50bE
40 E+ 84.50±1.26bA 78.50±2.75bB 69.00±2.08bC 46.50±1.71bD 42.00±1.83bD
E- 79.50±0.96cdA 66.50±1.71cB 62.50±1.71cdB 38.50±1.50cC 37.00±1.29bC
2.2 内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子发芽指数的影响
各处理条件下,中华羊茅发芽指数随着NaCl浓度的增加而逐渐下降(表3)。在低浓度及中浓度NaCl胁迫
条件下中华羊茅种子发芽率与对照差异不显著(犘>0.05),当NaCl浓度达到150及200mmol/L时,中华羊茅
发芽指数显著低于其他处理及对照(犘<0.05)。不同水引发及NaCl浓度的胁迫条件下,带内生真菌中华羊茅种
子发芽指数均显著高于不带内生真菌的种子(犘<0.05)。水引发时间为20min时,中华羊茅种子发芽指数明显
高于对照及引发时间为40min的处理,带菌中华羊茅种子在引发时间为20min时其发芽指数显著高于其他处
理条件带菌及不带菌种子发芽指数,引发时间为20和40min时中华羊茅发芽指数之间差异不显著(犘<0.05)。
表3 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子发芽指数的影响
犜犪犫犾犲3 犜犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犻狀犱犲狓狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵犳狉狅犿
犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵
引发时间 Hydropriming
time(min)
带菌情况
Endophyteinfection
NaCl浓度 NaClconcentration(mmol/L)
0 50 100 150 200
0 E+ 6.33±0.05bA 6.19±0.05bA 5.99±0.06bB 4.38±0.07bC 4.29±0.08bC
E- 6.14±0.04cA 5.81±0.07cB 5.68±0.06cB 4.09±0.06cC 3.79±0.07cD
20 E+ 6.55±0.04aA 6.43±0.06aAB 6.28±0.05aB 4.71±0.06aC 4.61±0.07aC
E- 6.34±0.05bA 6.21±0.04bAB 6.08±0.05bB 4.41±0.06bC 4.25±0.05bD
40 E+ 6.35±0.04bA 6.21±0.05bA 5.99±0.08bB 4.44±0.05bC 4.24±0.05bD
E- 6.16±0.04cA 5.83±0.05cB 5.69±0.05cB 4.13±0.05cC 3.81±0.07cD
2.3 内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子胚芽长和胚根长的影响
中华羊茅种子幼苗胚芽长和胚根长随NaCl浓度的增加而降低(表4,表5),当NaCl胁迫浓度为50mmol/L
时中华羊茅幼苗胚芽长和胚根长与对照相比并未完全达到显著水平,当NaCl胁迫浓度为100mmol/L时中华羊
茅幼苗胚芽长和胚根长均显著小于对照(犘<0.05)。在50~200mmol/LNaCl浓度胁迫下,带菌中华羊茅幼苗
胚芽长及胚根长均显著大于不带菌幼苗(犘<0.05)。水引发时间为40min的各处理条件下,中华羊茅幼苗胚芽
长和胚根长与对照相比差异并不明显;而水引发时间为20min时,带菌中华羊茅幼苗胚芽长和胚根长均显著大
于未带内生真菌及其他处理的幼苗(犘<0.05)。
2.4 内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子萌发干重的影响
中华羊茅幼苗干重随NaCl浓度的增加而呈下降趋势,各处理条件下幼苗干重主要分布在(1.27±0.02)
mg~(1.71±0.04)mg(表6)。各NaCl浓度胁迫处理条件下中华羊茅幼苗干重之间差异并不明显,当浓度大于
100mmol/L时幼苗干重显著小于对照(犘<0.05),而NaCl浓度介于100~200mmol/L之间时幼苗干重差异不
361第25卷第2期 草业学报2016年
显著(犘>0.05)。在NaCl各浓度胁迫条件下,带菌中华羊茅种子幼苗干重显著高于不带内生真菌的幼苗(犘<
0.05)。水引发处理20min时,不带内生真菌中华羊茅幼苗干重高于其他处理,但并未达到显著水平,然而带内
生真菌幼苗干重均显著高于其他处理(犘<0.05)。
表4 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子胚芽长的影响
犜犪犫犾犲4 犜犺犲犾犲狀犵狋犺狅犳犲犿犫狉狔狅狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵犳狉狅犿
犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵 mm
引发时间 Hydropriming
time(min)
带菌情况
Endophyteinfection
NaCl浓度 NaClconcentration(mmol/L)
0 50 100 150 200
0 E+ 4.42±0.05bA 4.31±0.04bA 4.15±0.06bcB 3.71±0.05bC 3.59±0.04bC
E- 4.23±0.04cA 4.16±0.04cAB 4.05±0.04cB 3.51±0.05cC 3.21±0.04cD
20 E+ 4.72±0.06aA 4.58±0.06aA 4.42±0.05aB 3.92±0.05aC 3.78±0.04aC
E- 4.41±0.07bA 4.31±0.05bAB 4.19±0.04bB 3.73±0.05bC 3.59±0.04bC
40 E+ 4.43±0.05bA 4.29±0.05bB 4.19±0.02bB 3.73±0.04bC 3.61±0.04bC
E- 4.24±0.04cA 4.14±0.03cAB 4.08±0.05cB 3.53±0.04cC 3.29±0.06cD
表5 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子胚根长的影响
犜犪犫犾犲5 犜犺犲犾犲狀犵狋犺狅犳狉犪犱犻犮犾犲狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵
犳狉狅犿犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵 mm
引发时间 Hydropriming
time(min)
带菌情况
Endophyteinfection
NaCl浓度 NaClconcentration(mmol/L)
0 50 100 150 200
0 E+ 3.16±0.14bA 2.84±0.10bAB 2.59±0.08bB 2.06±0.10bC 1.81±0.11bC
E- 2.99±0.04bA 2.55±0.07cB 2.36±0.05cB 1.62±0.10cC 1.39±0.09cC
20 E+ 3.56±0.07aA 3.35±0.10aA 2.96±0.06aB 2.57±0.09aC 2.31±0.08aD
E- 3.18±0.10bA 2.86±0.12bAB 2.61±0.09bB 2.09±0.11bC 1.85±0.13bC
40 E+ 3.17±0.10bA 2.87±0.09bB 2.72±0.05bB 2.07±0.12bC 1.85±0.11bC
E- 2.89±0.09bA 2.48±0.09cB 2.38±0.08cB 1.61±0.09cC 1.47±0.07cC
表6 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子萌发干重的影响
犜犪犫犾犲6 犜犺犲犱狉狔狑犲犻犵犺狋狊狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵犳狉狅犿
犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵 mg/plant
引发时间 Hydropriming
time(min)
带菌情况
Endophyteinfection
NaCl浓度 NaClconcentration(mmol/L)
0 50 100 150 200
0 E+ 1.62±0.02abA 1.58±0.02abA 1.49±0.03bB 1.42±0.01bcC 1.34±0.01bcD
E- 1.59±0.02bA 1.45±0.02cB 1.36±0.01cC 1.37±0.02cdC 1.27±0.02dD
20 E+ 1.71±0.04aA 1.64±0.02aAB 1.57±0.02aBC 1.51±0.02aCD 1.45±0.03aD
E- 1.69±0.04abA 1.55±0.02bB 1.50±0.01bBC 1.45±0.01bC 1.36±0.01bD
40 E+ 1.67±0.02abA 1.54±0.03bB 1.48±0.02bBC 1.44±0.01bC 1.35±0.01bcD
E- 1.65±0.03abA 1.46±0.03cB 1.40±0.01cBC 1.35±0.03dCD 1.30±0.02cdD
2.5 内生真菌和水引发对NaCl胁迫条件下中华羊茅种子6个发芽指标的相关性
中华羊茅种子的发芽率与发芽势、发芽指数、胚芽长、胚根长和干重呈极显著相关(犘<0.01),发芽势与发芽
指数、胚芽长、胚根长和干重呈极显著相关(犘<0.01)。发芽指数与胚芽长、胚根长和干重呈极显著相关(犘<
0.01),胚芽长、胚根长和干重呈极显著相关(犘<0.01),胚根长和干重呈极显著相关(犘<0.01)(表7)。
461 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
表7 内生真菌和水引发对犖犪犆犾胁迫条件下中华羊茅种子6个发芽指标的相关性
犜犪犫犾犲7 犜犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狊犫犲狋狑犲犲狀狊犻狓犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犻狀犱犻犮犲狊狅犳犉.狊犻狀犲狀狊犻狊狊犲犲犱狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狉犲狊狌犾狋犻狀犵
犳狉狅犿犲犳犳犲犮狋狊狅犳狋犺犲犈狆犻犮犺犾狅ё犲狀犱狅狆犺狔狋犲犪狀犱犺狔犱狉狅狆狉犻犿犻狀犵
项目
Item
发芽势
Interimgermination
发芽指数
Germinationindex
胚芽长
Lengthofembryo
胚根长
Lengthofradicle
干重
Dryweights
发芽率Germinationrate 0.959 0.956 0.949 0.937 0.877
发芽势Interimgermination 0.950 0.950 0.940 0.867
发芽指数Germinationindex 0.960 0.921 0.804
胚芽长Lengthofembryo 0.969 0.843
胚根长Lengthofradicle 0.881
 注:“”表示显著水平(犘<0.01)。
 Note:“”indicatesignificantlycorrelationatthelevelof0.01.
3 讨论
内生真菌提高中华羊茅种子在NaCl胁迫下的萌发。携带内生真菌的野大麦(犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿)种
子在盐胁迫条件下的发芽率、发芽指数、胚芽长和胚根长都显著高于不带内生真菌的种子[29],同时内生真菌也能
提高醉马草种子的发芽率、发芽指数和胚根长[30];这与本文的内生真菌显著增加中华羊茅种子的发芽率、活力指
数和胚根长相一致。然而Zabalgogeazcoa等[31]研究发现带菌和不带菌的紫羊茅(犉犲犪狋狌犮犪狉狌犫狉犪)在盐胁迫条件
下没有差异。Song等[32]发现在NaCl胁迫下带内生真菌的野大麦的生物量明显高于不带内生真菌的,这与本文
带菌中华羊茅种子在各种NaCl胁迫浓度下的干重都显著高于不带菌的相一致,但是与任安芝等[33]发现在高盐
浓度下带菌黑麦草生物量低于不带菌黑麦草的研究相反。带内生真菌的禾草在高盐胁迫条件下的萌发显著高于
不带内生真菌的禾草,这是因为内生真菌在高盐胁迫条件下对宿主有增益作用。在200~300mmol/L时,带菌
野大麦种子发芽率、胚芽长和胚根长显著高于不带菌的[29]。但也有人研究发现内生真菌在高盐条件对黑麦草的
分蘖没有促进作用,Simpson和Hume[34]的研究发现高盐浓度下内生真菌侵染对高羊茅和黑麦草的生长没有影
响。本文研究在低盐胁迫或无胁迫条件下,带内生真菌的中华羊茅种子胚芽长、胚根长和干重相对于未带内生真
菌的中华羊茅并未表现优势;这与任安芝等[35]研究的内生真菌对黑麦草的分蘖数和生物量没有促进作用相一
致。
在NaCl胁迫条件下水引发能有效提高中华羊茅种子萌发及幼苗生长,当引发时间为20min时中华羊茅种
子各萌发及幼苗生长指标均明显高于对照及40min的水引发处理。随着引发时间的增长,中华羊茅种子萌发及
幼苗生长指标出现先升高后降低的趋势,即:引发时间为40min的中华羊茅发芽势、发芽率、发芽指数、胚芽长、
胚根长及幼苗干重比引发时间为20min低,且部分指标与对照差异不显著。本文研究发现中华羊茅种子水引发
20min为最适宜引发时间,这与Peng等[23]研究结果较为类似,其研究发现中华羊茅最适水引发时间为15~30
min。陈露[36]通过对4个商业草地早熟禾品种种子萌发及建植速度的研究发现,20℃/5d的水引发处理能显著
提高草地早熟禾(犘狅犪狆狉犪狋犲狀狊犻狊)室内萌发的发芽率、发芽指数(犘<0.05),20℃/10d和20℃/15d的水引发处
理可显著提高各品种的建植密度、盖度和分蘖数,缩短了出苗天数,但是20℃/10d处理较优。通过对6个高羊
茅品种种子进行水引发处理后的萌发研究发现,适宜的水引发处理能明显提高高羊茅种子的萌发活力,不同品种
之间种子水引发的最适浸种时间和保湿时间有所不同[37]。综上研究,中华羊茅水引发的最适时间可能在20min
左右,但是其最适引发温度及保湿时间仍需进一步深入研究。有研究发现苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)种子水引发处
理后在逆境中的表现要优于适宜条件[24],这与本研究较为类似,水引发处理后中华羊茅种子在NaCl胁迫条件下
的萌发及生长情况要明显优于对照。刘慧霞[38]也发现水引发能缩短紫花苜蓿种子到达发芽率50%的萌发时间,
且提高种子的发芽指数。Carrilo等[39]发现水引发种子的发芽率比对照高40%,且发芽到50%的时间比未处理
的种子减少了2d。孙妙等[40]通过对中国沙棘(犎犻狆狆狅狆犺犪犲狉犺犪犿狀狅犻犱犲狊)种子的水引发研究发现,在干旱及盐胁
561第25卷第2期 草业学报2016年
迫条件下水引发中国沙棘种子能有效避免种子在胁迫条件下的吸胀伤害和细胞膜结构的破坏,阻止内溶物渗漏;
极显著提高引发种子可溶性糖含量,为种子萌发的启动提供保障;极显著降低丙二醛含量,增强种子抗氧化系统
的功能;极显著提高脯氨酸含量,增强种子的抗逆应答反应。这在较大程度上解释了水引发促进种子在逆境条件
下的萌发特性及幼苗指标的生理生化机理,为水引发实践运用提供了较完善的理论基础。水引发处理提高种子
在逆境下的萌发,而在其生存过程中是否有包含其他的生理生化过程在内的生理生化机理以及其相关调控表达
基因等分子机理仍需进一步研究。
内生真菌的侵染和水引发对中华羊茅种子的萌发及幼苗的生长具有较强的协同作用,水引发20min带菌中
华羊茅种子各萌发指标及其幼苗生长状况均显著高于不带菌中华羊茅种子和其他处理。这与Peng等[23]的研究
结果较为类似,干旱胁迫条件下带菌中华羊茅种子水引发处理后各萌发指标、幼苗生长及成株株高、分蘖、干重等
均明显高于对照及其他处理(犘<0.05)。有关禾草内生真菌提高宿主植物对非生物抗性的研究报道较为广泛,
水引发提高禾草种子萌发及其幼苗抗逆生长的研究也较为深入,但是二者之间的互作关系及其机理的研究鲜见
于报道,因此相关方面的研究有待于进一步深入研究。今后在中华羊茅及其他禾草的田间栽培过程中,是否可以
选育带菌禾草种子进行水引发处理从而加强其抗逆性表现仍是一个较为复杂问题。全面分析水引发最适时间、
温度、保湿时间等因素对禾草内生真菌的影响,避免对禾草内生真菌的生长及相关抗逆次生代谢物的产生起到负
面影响,以期利用禾草内生真菌改良草地栽培技术,为草地畜牧业的发展提供理论支持,为生态环境建设提供借
鉴,为草地农业生态系统的稳定提供更好的服务。
4 结论
综上所示,内生真菌能提高中华羊茅种子在NaCl胁迫条件下的萌发,主要表现在内生真菌能提高中华羊茅
种子的发芽率、发芽指数和胚根长。但是在低盐胁迫或无胁迫条件下,带内生真菌的中华羊茅种子胚芽长、胚根
长和干重相对于未带内生真菌的中华羊茅并未表现优势。水引发能提高中华羊茅种子的萌发同时也能有效提高
其在NaCl胁迫条件下中华羊茅种子萌发及幼苗生长。通过本文的研究得出中华羊茅种子在内生真菌与水引发
互作的条件下的最适水引发时间为20min。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
[1] UmaliDL.IrrigationinducedSalinity:aGrowingProblemforDevelopmentandtheEnvironment[M].Washington:World
BankPublications,1993.
[2] ChenLG.SustainabledevelopmentofagricultureandsustainableuseoffarmlandresourcesinChina.JournalofAnhuiAgri
culturalUniverdity,2001,28(1):102105.
[3] FlowersT,YeoA.Breedingforsalinityresistanceincropplants:wherenext?.FunctionalPlantBiology,1995,22(6):875
884.
[4] FlowersT,TrokeP,YeoA.Themechanismofsalttoleranceinhalophytes.AnnualReviewofPlantPhysiology,1977,
28(1):89121.
[5] ShiSL,LiJH.EcologicaladaptabilityandaultivatingtechniquesoftwofestucaVarieties.ActaAgretiaSinica,2006,14(1):
3942.
[6] SiegelM,LatchG,JohnsonM.Fungalendophytesofgrasses.AnnualReviewofPhytopathology,1987,25(1):293315.
[7] WhiteJF,MartinTI,CabralD.Endophytehostassociationsingrasses.XXII.Conidiaformationby犃犮狉犲犿狅狀犻狌犿犲狀犱狅
狆犺狔狋犲狊onthephyloplanesof犃犵狉狅狊狋犻狊犺犻犲犿犪犾犻狊and犘狅犪狉犻犵犻犱犻犳狅犾犻犪.Mycologia,1996,88(2):174178.
[8] MoyM,BelangerF,DuncanR,犲狋犪犾.Identificationofepiphylousmycelialnetsonleavesofgrassesinfectedbyclavicipita
ceousendophytes.Symbiosis,2000,28(4):291302.
[9] DuganF,SittonJ,SulivanR,犲狋犪犾.The犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿endophyteofwildbarley(犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿subsp.狏犻狅犾犪犮犲
狌犿)growsandsporulatesonleafsurfacesofthehost.Symbiosis,2002,32(2):147159.
[10] TadychM,BergenM,DuganFM,犲狋犪犾.Evaluationofthepotentialroleofwaterinspreadofconidiaofthe犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿
endophyteof犘狅犪犪犿狆犾犪.MycologicalResearch,2007,111(4):466472.
[11] BaconCW,SiegelMR.Endophyteparasitismoftalfescue.JournalofProductionAgriculture,1988,1(1):4555.
[12] SchardlCL,PhilipsTD.Protectivegrassendophytes:wherearetheyfromandwherearetheygoing?.PlantDisease,
661 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
1997,81(5):430438.
[13] SabzalianMR,HatamiB,MirlohiA.Mealybug,犘犺犲狀狅犮狅犮犮狌狊狊狅犾犪狀犻,andbarleyaphid,犛犻狆犺犪犿犪狔犱犻狊,responsetoendo
phyteinfectedtalandmeadowfescues.EntomologiaExperimentalisetApplicata,2004,113(3):205209.
[14] ArachevaletaM,BaconC,HovelandC,犲狋犪犾.Effectofthetalfescueendophyteonplantresponsetoenvironmentalstress.
AgronomyJournal,1989,81(1):8390.
[15] BuckD,GetzC,GuthmanJ.Fromfarmtotable:TheorganicvegetablecommoditychainofNorthernCalifornia.Sociologia
Ruralis,1997,37(1):320.
[16] MalinowskiDP,BeleskyDP.Adaptationsofendophyteinfectedcoolseasongrassestoenvironmentalstresses:mechanisms
ofdroughtandmineralstresstolerance.CropScience,2000,40(4):923940.
[17] RezaSabzalianM,MirlohiA.犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿endophytestriggersaltresistanceintalandmeadowfescues.JournalofPlant
NutritionandSoilScience,2010,173(6):952957.
[18] NanZB,LiCJ.Rolesofthegrass犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿associationinpastoralagriculturesystems.ActaEcologicaSinica,2004,
24(3):605616.
[19] JinWJ,LiCJ,NanZB.Biologicalandphysiologialcharateristicsof犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿endophytesymbioticwith犉犲狊狋狌犮犪
狊犻狀犲狀狊犻狊.Mycosystema,2009,(3):363369.
[20] YangY.犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿Endophytein犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊andEffectonColdTolerancetoHost[D].Lanzhou:LanzhouUniver
sity,2010.
[21] PengQQ.Effectof犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿EndophyteonChilingToleranceto犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊[D].Lanzhou:LanzhouUniversity,
2012.
[22] YaoX,LiXZ,ZhuXX,犲狋犪犾.Effectsoftwofungicideson犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿seedbornefungalendophyteof犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊.
PrataculturalScience,2013,30(10):15171522.
[23] PengQQ,LiCJ,SongML,犲狋犪犾.Effectsofseedhydroprimingongrowthof犉犲狊狋狌犮犪狊犻狀犲狀狊犻狊infectedwith犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿
endophyte.FungalEcology,2013,6(1):8391.
[24] WangYR.Currentstatusofseedprimingreseach.ActaPrataculturaeSinica,2004,13(4):712.
[25] MaRX,WangYR.Advancesinseedhydroprimingresearch.ActaPrataculturaeSinica,2008,17(6):141147.
[26] LiW,McDonaldM,BennettM,犲狋犪犾.Hydroprimingofdifferingsizedimpatiens‘ExpoWine’seeds.SeedScienceand
Technology,2005,33(3):639646.
[27] TaylorAG,AlenPS,BennettMA,犲狋犪犾.Seedenhancements.SeedScienceResearch,1998,8(2):245256.
[28] WangYP,WangYX,BaiXL,犲狋犪犾.Effectsofexogenoussilicononmelonseedgerminationandthegrowthofseedlingun
derNaClstress.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(5):108116.
[29] WangZF.EffectsofEndophyteInfectiononSaltToleranceofWildBarely(犎狅狉犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿)[D].Lanzhou:
LanzhouUniversity,2009.
[30] GouXY.Effectsof犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿EndophyteonSaltTolerancetoDrunkenHorseGrass(犃犮犺狀犪狋犺犲狉狌犿犻狀犲犫狉犻犪狀狊)[D].
Lanzhou:LanzhouUniversity,2007.
[31] ZabalgogeazcoaI,RomoM,KeckE,犲狋犪犾.Theinfectionof犉犲狊狋狌犮犪狉狌犫狉犪subsp.pruinosaby犈狆犻犮犺犾狅ёfestucae.Grassand
ForageScience,2006,61(1):7176.
[32] SongML,ChaiQ,LiXZ,犲狋犪犾.Anasexual犈狆犻犮犺犾狅ёendophytemodifiesthenutrientstoichiometryofwildbarley(犎狅狉
犱犲狌犿犫狉犲狏犻狊狌犫狌犾犪狋狌犿)undersaltstress.PlantandSoil,2014,387(12):153165.
[33] RenAZ,GaoYB,ZhangJ,犲狋犪犾.Effectofendophyteinfectiononsaltresistanceofryegrass.ActaEcologicaSinica,2006,
26(6):17501757.
[34] SimpsonW,HumeD.Anexaminationofthepotentialmitigationeffectof犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿infectionongrassesexposedtoele
vatedsaltconcentration[C].ProceedingsoftheFourthInternational犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿/GrassInteractionsSymposium,Soest,
Germany,2000:381385.
[35] RenAZ,GaoYB,LiX.Effectoffungalendophyteinfectiononsomephysiologicalcharactersof犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲under
droughtconditons.ChineseJournalofAppliedandEnvironmentalBiology,2002,8(5):535539.
[36] ChenL.EffectsofHydroPrimingontheGerminationandEmergenceofKentuckyBluegrass(犘狅犪狆狉犪狋犲狀狊犻狊)Varieties[D].
Lanzhou:LanzhouUniversity,2006.
[37] JiangXW,ZhangW M,YaoDN,犲狋犪犾.Effectofprimingonseedgerminationandvigorof犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪.Seed,
2008,26(11):1421.
[38] LiuHX.HydropriminginSeedofAlfalfa(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)[D].Lanzhou:LanzhouUniversity,2007.
[39] CarriloGM,BautistaCalesF,VilegasMonterA.Postharvestseedtreatmentstoimprovethepapayaseedgerminationand
seedlingsdevelopment.TropicalandSubtropicalAgroecosystems,2013,16(1):133141.
761第25卷第2期 草业学报2016年
[40] SunM,YangZT,ZhangCL,犲狋犪犾.Hydroprimingtechniqueanditsresistancephysiogyeffectforseabuckthornseed.Sci
entiaSilvaeSinicae,2014,50(12):3239.
参考文献:
[2] 陈利根.中国农业可持续发展与耕地资源可持续利用.安徽农业大学学报,2001,28(1):102105.
[5] 师尚礼,李锦华.羊茅属两种牧草生态适应性及其栽培技术.草地学报,2006,14(1):3942.
[18] 南志标,李春杰.禾草内生真菌共生体在草地农业系统中的作用.生态学报,2004,24(3):605616.
[19] 金文进,李春杰,南志标.中华羊茅内生真菌犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿sp.生物学与生理学特性的研究.菌物学报,2009,(3):363
369.
[20] 杨洋.中华羊茅内生真菌及其对宿主抗寒性的影响[D].兰州:兰州大学,2010.
[21] 彭清青.犖犲狅狋狔狆犺狅犱犻狌犿内生真菌对中华羊茅耐寒性的影响[D].兰州:兰州大学,2012.
[22] 姚祥,李秀璋,朱小晓,等.两种杀菌剂对中华羊茅种传内生真菌的影响.草业科学,2013,30(10):15171522.
[24] 王彦荣.种子引发的研究现状.草业学报,2004,13(4):712.
[25] 马瑞霞,王彦荣.种子水引发的研究进展.草业学报,2008,17(6):141147.
[28] 王玉萍,王映霞,白向利,等.硅对NaCl胁迫下甜瓜种子萌发及幼苗生长的影响.草业学报,2015,24(5):108116.
[29] 王正凤.内生真菌对野大麦耐盐性影响的研究[D].兰州:兰州大学,2009.
[30] 缑小媛.内生真菌对醉马草耐盐性的影响研究[D].兰州:兰州大学,2007.
[33] 任安芝,高玉葆,章瑾,等.内生真菌感染对黑麦草抗盐性的影响.生态学报,2006,26(6):17501757.
[35] 任安芝,高玉葆,李侠.内生真菌感染对黑麦草若干抗旱生理特征的影响.应用与环境生物学报,2002,8(5):535539.
[36] 陈露.水引发对草地早熟禾(犘狅犪狆狉犪狋犲狀狊犻狊)萌发与出苗的影响[D].兰州:兰州大学,2006.
[37] 江绪文,张文明,姚大年,等.水引发处理对高羊茅种子萌发及活力的影响.种子,2008,26(11):1421.
[38] 刘慧霞.紫花苜蓿种子水引发研究[D].兰州:兰州大学,2007.
[40] 孙妙,杨周婷,张存莉,等.中国沙棘种子的水引发技术及其抗性生理效应.林业科学,2014,50(12):3239.
861 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2