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Effects of Piriformospora indica fungus on growth and drought resistance in alfalfa under water deficit stress

印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿生长及抗旱性的影响



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015366 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
武美燕,蒿若超,张文英.印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿生长及抗旱性的影响.草业学报,2016,25(5):7886.
WUMeiYan,HAORuoChao,ZHANGWenYing.Effectsof犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪犻狀犱犻犮犪fungusongrowthanddroughtresistanceinalfalfaunderwater
deficitstress.ActaPrataculturaeSinica,2016,25(5):7886.
印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿
生长及抗旱性的影响
武美燕,蒿若超,张文英
(长江大学作物抗逆技术研究中心,作物学重点实验室,湖北 荆州434025)
摘要:以紫花苜蓿为材料,通过盆栽砂培的方法,设置接种(40mL含有印度梨形孢菌丝体的菌剂)+干旱(土壤含
水量为田间最大持水量的15%~20%)、未接种(40mL无菌水)+干旱、接种+正常供水(土壤含水量保持在田间
持水量的75%~80%)、未接种+正常供水4个处理,研究印度梨形孢真菌与紫花苜蓿共生对干旱胁迫下紫花苜蓿
生长及抗旱性的影响。结果表明,印度梨形孢真菌在紫花苜蓿根部定殖率较高,达87.4%;与未接种+干旱处理相
比,接种印度梨形孢对干旱胁迫下紫花苜蓿地上部和根系有明显影响,其中,地上部鲜重、干重、叶绿素含量、叶片
相对含水量及叶片数分别比未接种处理显著增加了63.4%,69.2%,12.5%,17.1%和5.7片,根系鲜重、干重、主
根长及侧根数分别增加了33.3%,57.1%,5.1cm和5条(犘<0.05);与未接种+干旱处理相比,接种后的紫花苜
蓿叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量明显增
强,分别是未接种处理的1.71,1.27,1.22,1.49和1.48倍(犘<0.05),而超氧阴离子(O2-)与丙二醛(MDA)含量
大幅度降低。因此,印度梨形孢真菌与紫花苜蓿共生可以促进干旱胁迫下紫花苜蓿生长,主要是通过刺激抗氧化
酶活性和渗透调节物质的累积来抵抗干旱逆境。而在正常供水条件下,接种印度梨形孢没有明显的促进生长的作
用。
关键词:紫花苜蓿;苗期;印度梨形孢;促进生长;抗旱  
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪犻狀犱犻犮犪犳狌狀犵狌狊狅狀犵狉狅狑狋犺犪狀犱犱狉狅狌犵犺狋狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲犻狀犪犾犳犪犾犳犪
狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉犱犲犳犻犮犻狋狊狋狉犲狊狊
WUMeiYan,HAORuoChao,ZHANGWenYing
犚犲狊犲犪狉犮犺犆犲狀狋犲狉狅犳犆狉狅狆犛狋狉犲狊狊犲狊犚犲狊犻狊狋犪狀犮犲犜犲犮犺狀狅犾狅犵犻犲狊犪狀犱犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犆狉狅狆犛犮犻犲狀犮犲,犢犪狀犵狋狕犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犑犻狀犵狕犺狅狌
434025,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Potexperimentswereconductedtoevaluatethegrowthanddroughtresistanceofalfalfa(犕犲犱犻犮犪犵狅
狊犪狋犻狏犪)seedlingscolonizedby犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪犻狀犱犻犮犪fungus.Theexperimentcompriseda2×2factorialcom
binationofinoculation(inoculated,I,oruninoculated,NI)anddrought(droughted,Dornot,ND)treat
ments,giving4combinations:ID,IND,NID(reference),andNIND.Fortheinoculatedplants,40mLof
inoculantwith犘.犻狀犱犻犮犪myceliumwasapplied,andforcontrolplants,40mLofsterilewaterwasadded.Soil
watercontentwas75%-80% offieldcapacityforthenormalirrigationtreatmentand15%-20%forthe
droughttreatments.Freshshootandrootweights,rootlength,dryshootandrootweights,chlorophyl
78-86
2016年5月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第25卷 第5期
Vol.25,No.5
收稿日期:20150720;改回日期:20151021
基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项(201203032),长江大学作物抗逆技术研究中心开放基金(2014001)和湿地生态与农业利用教育部工
程研究中心开放基金项目(KF201506)资助。
作者简介:武美燕(1977),女,内蒙古呼和浩特人,副教授,博士。Email:wumeiyan2002@163.com
通信作者Correspondingauthor.Email:wyzhang@yangtzeu.edu.cn
(SPAD),relativewatercontent(RWC),antioxidaseenzymeactivity,O2-,methanedicarboxylicaldehyde
(MDA)andosmolytesweredeterminedforaltreatments.Thefungusstronglycolonizedtherootsofalfalfa,
infecting87.4% ofseedlings.Whenthecolonizedplantswereexposedtodroughtstress,thefreshshoot
weight,dryshootweight,chlorophyl,relativewatercontentandthenumberofleavesperplantwerepromo
tedsignificantlyby63.4%,69.2%,12.5%,17.1%and5.7,respectively.Inadditionthefreshrootweight,
dryrootweight,lengthoftaprootandnumberoflateralrootswereimprovedsignificantlyby33.3%,57.1%,
5.1cmand5roots,respectively,comparedtothereferenceplants(NID).Furthermore,theactivitiesofsu
peroxide,peroxidases,catalases,andthelevelsofprolineandofsolublesugarintheleavesincreasedby1.71,
1.27,1.22,1.49and1.48times,respectively,andthecontentsofO2-andMDAdecreasedsignificantly.In
summary,犘.犻狀犱犻犮犪fungusenhancedthegrowthanddroughttoleranceofalfalfaintheseedingstagebystim
ulatingtheactivityofantioxidantenzymesandthecontentofosmolytes,whileundernormalirrigation,the
fungushadnosignificanteffectonthegrowthofalfalfa.
犓犲狔狑狅狉犱狊:alfalfa(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪);seedingstage;犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪犻狀犱犻犮犪;growthpromotion;droughtre
sistance
随着温室效应的加剧,旱灾将进一步加重。目前,全球有1/3的土地处于干旱、半干旱状态,我国近50%的
耕地处于干旱、半干旱地区[1]。干旱胁迫作为一种突出的非生物逆境,导致作物生长受到抑制、产量降低[23]。
紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)是世界范围广泛栽培的优质多年生豆科牧草之一[4],在我国主要分布在西北和
华北的干旱、半干旱地区[5],其生长所需的水分主要依靠自然降水。水分供应不足成为产量形成的重要因素。尤
其是在苗期遭遇干旱少雨,将严重影响紫花苜蓿出苗及成苗[6]。已有研究表明,接种丛枝菌根真菌、根瘤菌等根
部共生菌可以提高紫花苜蓿抵抗干旱的能力[713]。
印度梨形孢(犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪犻狀犱犻犮犪)是印度科学家Verma等[14]于1998年在印度西北部的塔尔沙漠中发现
的,属担子菌门(Basidiomycota),层菌纲(Hymenomyeetes),梨形孢属(犘犻狉犻犳狅狉犿狅狊狆狅狉犪),该属真菌特点是只形
成厚垣孢子,典型的厚垣孢子是梨形,目前,该属只有一个种,即印度梨形孢。该真菌的作用在很多方面与丛枝菌
根真菌相似,它能够广泛定殖于单子叶和双子叶植物的根部,促进植物生长,并能够诱导植物产生系统抗性[15],
提高作物对逆境胁迫的忍耐性。不同的是,印度梨形孢能在许多复杂的合成或半合成培养基上生长,不仅有助于
理解该菌与植物间的互作机制,而且能为遗传育种、作物品种改良提供候选功能基因。而丛枝菌根真菌是营专性
寄生的,不能进行纯培养[16]。目前,关于印度梨形孢真菌的研究主要集中在对植物的生长促进、提前开花和提高
产量及病虫害防治等方面[15,1726],在诱导植物逆境抗性方面,主要集中在抗旱、抗盐等,涉及的植物主要为大麦
(犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲)、小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)、拟南芥(犃狉犪犫犻犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪)、小白菜(犅狉犪狊狊犻犮犪犮犺犻狀犲狀狊犻狊)、番
茄(犔狔犮狅狆犲狉狊犻犮狅狀犲狊犮狌犾犲狀狋狌犿)、烟草(犖犻犮狅狋犻犪狀犪狋犪犫犪犮狌犿)等[15,19,2730],但在紫花苜蓿抗旱方面仅有本课题组在
2013年进行了初步研究[31],研究结果表明,干旱胁迫条件下,接种印度梨形孢真菌有促进紫花苜蓿生长的作用,
但其机理还不清楚。因此,本试验目的是在前期试验的基础上,进一步验证印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜
蓿生长的作用,并对其生理机理进行探讨,为印度梨形孢真菌在紫花苜蓿旱地栽培中的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试菌株和供试紫花苜蓿品种农菁1号分别由德国耶拿大学RalfOelmüler博士和黑龙江省农业科学院草
业研究所提供。
将印度梨形孢接种在PDA(马铃薯培养基配方:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,琼脂粉15g/L)固体培养基
上,在30℃培养箱中黑暗培养72h进行活化培养。切取PDA固体培养基上的小块真菌菌丝块,接种到曲霉
(犃狊狆犲狉犵犻犾犾狌狊)液体培养基进行增殖培养,置于恒温摇床,转速为150r/min,温度为30℃,黑暗培养7d。过滤菌
丝,用无菌水冲洗3~5次,1g鲜重菌丝悬浮在100mL无菌水中,放在三角瓶中备用。
97第25卷第5期 草业学报2016年
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计  试验于2014年5月实施,采用盆栽沙培方法,设干旱和接种2个试验因素,干旱设置干旱
(保持土壤含水量为田间最大持水量的15%~20%)和正常供水(保持土壤含水量为田间最大持水量的75%~
80%)2个处理水平,接种设置接种和不接种2个处理水平,完全随机设计,共4个处理组合,分别为接种+干旱、
未接种+干旱、接种+正常供水、未接种+正常供水,每个处理重复4次。接菌方法:将1kg高温灭菌河沙
(121℃,3h)与40mL含有印度梨形孢菌丝体的菌剂混匀装入高12cm、上口径15cm、底径10cm的营养钵;不
接种印度梨形孢处理则将等量无菌水与灭菌河沙混匀。将精选的紫花苜蓿种子用0.1%升汞灭菌处理后,播于
装好的营养钵内,覆盖1cm厚灭菌沙。每钵播种20粒,于培养室进行培养温度为(23±2)℃,光照时间16h。
1.2.2 根样染色方法及定殖观测  出苗后15d,随机选取紫花苜蓿幼苗根系,用自来水冲洗干净后再用蒸馏
水冲洗3遍,剪成1cm长小段,经10%NaOH浸泡4h后洗净,再经1% HCl浸泡5min后洗净,最后用0.05%
乳酸石炭酸棉蓝染色液染色制片,观察印度梨形孢真菌定殖情况并拍照[30]。
1.2.3 干旱处理方法  出苗后20d进行间苗和定苗,每钵保留10株大小均匀一致的紫花苜蓿幼苗。采用干
旱-复水方法进行胁迫处理,从出苗21d(第3周)开始控水,通过称重法控制土壤水分到田间最大持水量的
15%~20%,之后浇水至田间最大持水量的75%~80%,然后再次进行干旱胁迫,连续胁迫3个周期(每个周期
10d)。
1.2.4 测定指标  第3次干旱胁迫结束复水前,测定紫花苜蓿的主根长、侧根数、根鲜重、根干重、地上部鲜
重、地上部干重、叶片数、叶绿素含量及叶片相对含水量。叶绿素含量采用SPAD502型叶绿素仪测定;叶片相对
含水量(RWC)采用烘干法,分别取各处理同等叶位叶片,用万分之一的电子天平称其鲜重,然后用蒸馏水浸泡
24h,取出后擦净叶片表面的水,再称饱和鲜重,最后在烘箱内105℃下烘8h称干重,根据公式计算:
RWC(%)=(原始鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重)
叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)光氧化还原法测定[32];过氧化物酶(POD)活性采用愈
创木酚法测定[32];过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法测定[32];丙二醛(MDA)和可溶性糖含量采用双光组
分光光度计法测定[32];叶片游离脯氨酸含量采用茚三酮法测定[32];超氧阴离子含量采用Elstner和 Heupel[33]的
方法测定。
1.3 数据分析
采用SAS8.02版本软件进行数据处理及分析。
2 结果与分析
2.1 印度梨形孢真菌在紫花苜蓿幼苗根系定殖
印度梨形孢真菌与紫花苜蓿幼苗根系共生15d后,经台盼蓝染色,在400×生物显微镜下可清晰的观察到该
真菌在紫花苜蓿根部的细胞间和细胞内非常密集地定殖有椭圆形的厚垣孢子,如图1箭头所示。共检测135段
1cm长度印度梨形孢处理的紫花苜蓿根段,检测到孢子的小段数有118段,定殖率为87.4%。
2.2 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿生长的影响
2.2.1 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿地上部生长的影响  表1为不同处理对紫花苜蓿地上部生长
的影响。可以看出,与未接种+干旱处理相比,接种对干旱胁迫下紫花苜蓿的地上部生长影响明显。接种+干旱
处理地上部鲜重、干重、叶片数、叶绿素含量(SPAD值)和叶片相对含水量分别为0.116g、0.026g、16.7片、42.4
和80.5%,比未接种+干旱处理显著增加了69.2%、63.4%、5.7片、12.5%和17.1%(犘<0.05)。从图2可以很
直观地看到两个处理间的长势差别。与未接种+正常供水处理相比,接种+干旱处理明显提高了紫花苜蓿地上
部生长,可以达到未接种且正常供水情况下的生长效果,但接菌+正常供水处理对紫花苜蓿地上部的促生效果不
明显。
2.2.2 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿根系生长的影响  表2为接种印度梨形孢对干旱胁迫下紫花
08 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.5
苜蓿根系生长的影响。结果表明,与未接种+干旱处
图1 印度梨形孢在紫花苜蓿根部定殖
犉犻犵.1 犆狅犾狅狀犻狕犪狋犻狅狀狅犳犘.犻狀犱犻犮犪狊狆狅狉犲狊犻狀狋犺犲狉狅狅狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪
箭头所示为厚垣孢子Arrowsshowchlamydospores. 
理相比,接菌对干旱胁迫下紫花苜蓿的根系生长影响
较大。接种+干旱处理根系鲜重、干重、主根长和侧根
数分别为0.120g,0.021g,15.3cm和38条,比未接
种处理显著增加了33.3%,57.1%,5.1cm和5条,差
异达到显著水平(犘<0.05)。与未接种+正常供水处
理相比,接种+干旱处理明显提高了紫花苜蓿根系的
生长,可以达到未接种且正常供水情况下的生长效果,
但接菌+正常供水处理没有明显促进紫花苜蓿根部生
长的作用。
表1 印度梨形孢对干旱胁迫下紫花苜蓿地上部生长的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犘.犻狀犱犻犮犪狅狀犪犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱狆犪狉狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
处理
Treatments
地上部鲜重
Abovegroundpart
freshweight(g)
地上部干重
Abovegroundpart
dryweight(g)
叶片数
Thenumberof
leaves
叶绿素含量
Chlorophylcontent
(SPAD)
叶片相对含水量
Relativewater
content(%)
接种+干旱Inoculationanddrought 0.116±0.013b 0.026±0.002a 16.7±1.53a 42.4±0.98a 80.5±0.70b
未接种+干旱Noinoculationanddrought 0.071±0.013c 0.015±0.003b 11.0±1.53b 37.7±0.61b 63.4±1.36c
接种+正常供水Inoculationandnormalirrigation 0.137±0.006a 0.026±0.001a 21.1±1.53a 43.6±1.07a 82.6±0.89a
未接种+正常供水Noinoculationandnormalirrigation0.128±0.006ab 0.024±0.001a 20.5±3.00a 42.6±1.32a 81.0±0.47ab
 注:多重均值比较采用LSD方法;同列标有不同小写字母的表示差异显著(犘<0.05),下同。
 Note:LSD(leastsignificantdifferent)methodwasusedinmultiplecomparisons;valuessuffixedwithdifferentlettersmeansignificantdifference
at犘<0.05.Thesamebelow.
2.3 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿抗旱生
图2 干旱胁迫下接种(+犘.犻狀犱犻犮犪)与不接种(犆犓)
紫花苜蓿生长状况
犉犻犵.2 犌狉狅狑狋犺狅犳犪犾犳犪犾犳犪狑犻狋犺犘.犻狀犱犻犮犪犻狀狅犮狌犾犪狋犻狅狀犪狀犱
狀狅狀犻狀狅犮狌犾犪狋犻狅狀狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
理特性的影响
2.3.1 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿叶片
保护酶活性的影响  图3为接种印度梨形孢对干旱
胁迫下紫花苜蓿叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化
物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表
明,与未接种+干旱处理相比,接种+干旱处理显著增
加了紫花苜蓿叶片SOD、POD、CAT 活性,三者分别为
14.2U/gFW,23.3U/(mg·min),87.3U/(g·min),
是未接种+干旱处理的1.71,1.27和1.22倍(犘<
0.05)。与未接种+正常供水处理相比,接种+干旱处
理也明显提高了紫花苜蓿叶片SOD、POD、CAT活
性,但接种+正常供水处理对3种酶活性影响不大。
2.3.2 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿叶片
超氧阴离子和丙二醛(MDA)含量的影响  由图4可以看出,与未接种+干旱处理相比,接种+干旱处理显著
降低了紫花苜蓿叶片超氧阴离子与 MDA含量(犘<0.05),二者分别为43.6μg/gFW 和3.8μmol/g,比未接种
+干旱处理分别降低了47.5%和55.3%,与未接种+正常供水处理的叶片超氧阴离子和 MDA含量相差不大。
正常供水条件下,接种处理的紫花苜蓿叶片超氧阴离子与 MDA含量比未接种处理略有降低,但差异不显著。
18第25卷第5期 草业学报2016年
表2 印度梨形孢对干旱胁迫下紫花苜蓿根系生长的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犘.犻狀犱犻犮犪狅狀狋犺犲狉狅狅狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
处理
Treatments
根鲜重
Freshweightof
roots(g)
根干重
Dryweightof
roots(g)
主根长
Lengthoftaproot
(cm)
侧根数
Numberoflateral
roots
接种+干旱Inoculationanddrought 0.120±0.020a 0.021±0.001a 15.3±1.13a 38.0±2.00a
未接种+干旱Noinoculationanddrought 0.090±0.020b 0.013±0.002b 10.2±0.95b 33.0±1.73b
接种+正常供水Inoculationandnormalirrigation 0.135±0.012a 0.020±0.001a 14.8±0.31a 29.0±2.65bc
未接种+正常供水Noinoculationandnormalirrigation 0.126±0.007a 0.019±0.001a 14.8±0.78a 28.7±2.08c
图3 印度梨形孢对干旱胁迫下紫花苜蓿叶片
保护酶活性的影响
犉犻犵.3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犘.犻狀犱犻犮犪狅狀狆狉狅狋犲犮狋犻狏犲犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊
犻狀狋犺犲犾犲犪狏犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
 A:接种+干旱Inoculationanddrought;B:未接种+干旱Noinoc
ulationanddrought;C:接种+正常供水Inoculationandnormalirri
gation;D:未接种+正常供水 Noinoculationandnormalirrigation.
不同小写字母表示差异显著,下同。Valueswithdifferentletters
meansignificantdifferenceat犘<0.05.Thesamebelow.
图4 印度梨形孢对干旱胁迫下紫花苜蓿叶片超氧阴离子和丙二醛含量的影响
犉犻犵.4 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犘.犻狀犱犻犮犪狅狀狋犺犲犗2-犪狀犱犕犇犃犮狅狀狋犲狀狋犻狀狋犺犲犾犲犪狏犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
 
2.3.3 印度梨形孢真菌对干旱胁迫下紫花苜蓿叶片渗透调节物质的影响  图5结果表明,与未接种+干旱处
理相比,接种+干旱处理显著增加了紫花苜蓿叶片脯氨酸和可溶性糖含量,二者分别为146.6μg/g和374.4
μg/gFW,是未接种+干旱处理的1.49和1.48倍(犘<0.05)。与未接种+正常供水处理相比,接种+干旱处理
的叶片脯氨酸和可溶性糖含量明显增加,但接种+正常供水处理二者没有显著变化。
28 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.5
图5 印度梨形孢对干旱胁迫下紫花苜蓿叶片脯氨酸和可溶性糖含量的影响
犉犻犵.5 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犘.犻狀犱犻犮犪狅狀狋犺犲狆狉狅犾犻狀犲犪狀犱狊狅犾狌犫犾犲狊狌犵犪狉犮狅狀狋犲狀狋犻狀狋犺犲犾犲犪狏犲狊狅犳犪犾犳犪犾犳犪狌狀犱犲狉犱狉狅狌犵犺狋狊狋狉犲狊狊
 
3 讨论
已有研究表明,接种印度梨形孢的玉米(犣犲犪犿犪狔狊)、芝麻(犛犲狊犪犿狌犿犻狀犱犻犮狌犿)等在遭受干旱胁迫后生长效
果较好[3435]。本试验结果表明,在干旱胁迫下,接种印度梨形孢的紫花苜蓿植株比未接菌的植株表现出更好的长
势,这也进一步验证了本课题组在2013年得到的初步试验结果。
植物在遭受干旱胁迫时,干旱胁迫会首先导致植物脱水,进而影响其生理生化过程,同时在这个过程中,植物
也会主动适应干旱胁迫,产生积极的生理生化和代谢变化[36]。叶片相对含水量反映了水分不足时,植物组织在
蒸腾时的耗水程度和恢复能力的差异。有研究指出,干旱胁迫下能保持较高叶片相对含水量的紫花苜蓿其抗旱
性较强[37]。本试验结果表明,接种印度梨形孢的紫花苜蓿在干旱胁迫时叶片相对含水量不但明显高于未接菌处
理,而且与未接种+正常供水处理没有差异,原因可能是一些渗透调节物质(如脯氨酸、可溶性糖)的大量累积稳
定了紫花苜蓿体内渗透压的平衡,增强其保水的能力[3],本试验数据也证实了这一推断,干旱胁迫下,接种后的紫
花苜蓿叶片脯氨酸和可溶性糖含量是未接菌处理的1.49和1.48倍,且与未接种+正常供水处理差异不显著。
这一研究结果说明印度梨形孢对维持紫花苜蓿叶片细胞含水量有很好的作用,可以在一定时间内减轻干旱胁迫
的危害。因此,表现在地上部分和根系生长性状上优势明显。
此外,植物在长期进化过程中形成了包括SOD、POD和CAT等抗氧化物酶保护系统,可以通过调节植物体
内抗氧化物酶活性的含量来消除或减轻由干旱引发的活性氧伤害[38]。本研究中,接种印度梨形孢的紫花苜蓿在
干旱胁迫下叶片SOD、POD、CAT活性分别是未接菌处理的1.71,1.27和1.22倍,而超氧阴离子与 MDA含量
比未接种处理显著降低了47.5%和55.3%,表明印度梨形孢真菌与紫花苜蓿共生后刺激了3种保护酶活性的大
幅度增加,使紫花苜蓿幼苗膜质过氧化程度减轻,抗氧化能力增强,从而使得干旱胁迫下的紫花苜蓿能够更好的
生长。孙超[25]在小白菜上的研究结果表明,经印度梨形孢处理的小白菜的抗氧化酶活性急剧且快速增加,且活
性峰值的出现早于或高于对照活性峰值的出现。
大量研究结果证实,正常栽培条件下,接种印度梨形孢真菌可促进作物生长[1819,21,2425,39],但本研究结果发
现,在正常供水条件下,印度梨形孢与紫花苜蓿共生没有明显的促进生长的作用,是否不同作物有不同表现还需
进一步探究。此外,印度梨形孢可诱导盐胁迫下烟草和蒺藜苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狋狉狌狀犮犪狋狌犾犪)等抗盐相关基因的表
达[4041],因此,本试验后续相关研究主要应从紫花苜蓿抗旱相关基因及抗旱相关蛋白含量方面深入研究,进一步
揭示印度梨形孢对紫花苜蓿抗旱的作用机制。
4 结论
印度梨形孢与紫花苜蓿共生可以促进干旱胁迫下紫花苜蓿地上部和根系生长,能够达到未接种且正常供水
时的生长状况。接种印度梨形孢真菌主要刺激了紫花苜蓿叶片SOD、POD、CAT活性大幅度增加,有效地减轻
了超氧阴离子对叶片细胞的伤害,降低了 MDA含量,渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖含量在叶片细胞内大量累
积,维持细胞相对含水量,从而提高紫花苜蓿对干旱胁迫的抗性。但在正常供水条件下,接种印度梨形孢真菌没
有明显的促进生长的效果。
38第25卷第5期 草业学报2016年
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犜狉犻犮犺狅犱犲狉犿犪speciesinbiocontroloftakealdiseaseofwheat犌犪犲狌犿犪狀狀狅犿狔犮犲狊犵狉犪犿犻狀犻狊var.triticiinvitro.JournalofAg
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