全 文 ：第 17 卷 第 1 期
Vol. 17 No . 1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2009 年 1 月
Jan. 2009
内生真菌对野大麦耐盐性的影响
王正凤, 李春杰* , 金文进, 南志标
(兰州大学草地农业科技学院, 甘肃 兰州 730020)
摘要:在室外盆栽条件下, 通过比较带内生真菌( E+ )与不带内生真菌( E- )的野大麦 ( H ordeum brev isubulatum
( T r in. ) L ink)在不同 NaCl浓度( 0、100、200、300 mmol L- 1)条件下的生长与生理指标变化, 分析了内生真菌对宿
主野大麦耐盐性的影响。结果表明:在高盐浓度( 300 mmo l L- 1 )下内生真菌显著提高了宿主野大麦分蘖能力、生
物量积累、可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD酶活性( P< 0. 05) , 同时降低了丙二醛含量,说明内生真菌的侵入有利
于提高宿主野大麦在室外盆栽条件下的耐盐性。
关键词:野大麦; 内生真菌;耐盐性
中图分类号: S154. 381; S512. 9 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2009) 01-0088-05
Effect of Neotyphodium Endophyte Infection on Salt Tolerance
of Hordeum brevisubulatum ( Trin. ) Link
WANG Zheng- feng, LI Chun- jie
*
, JIN Wen-jin, NAN Zh-i biao
( College of Pastoral Agricul tu re Science and T echn ology, Lanzh ou Un iversi ty, Lanzhou, Gansu Province 730020, Chin a)
Abstract: T he outside pot exper iment w as perfo rmed and the gr ow th and physio log ical characterist ics of
N eoty phodium endophyte- infected ( E+ ) and endophy te- free ( E- ) w ild bar ley ( H or deum br evi subulatum
( T rin. ) L ink) w ere observed under differ ent NaCl concentrations ( 0, 100, 200, and 300 mmol L - 1 ) . The
results show that the t iller number , biomass accumulation, contents of soluble sugar and pro line, and ac-
t ivity of SOD isozyme o f E+ plants were signif icant ly higher ( P< 0. 05) , but malondialdehyde content sig-
nificant ly low er ( P< 0. 05) , than those of E- plants. In conclusion, endophyte infect ion improved the
salt tolerance of w ild barley under outside po t conditions.
Key words:Wild barley; Endophy te; Salt tolerance
禾草- 内生真菌是指在禾草中度过全部或大部
分生命周期, 而禾草不显示外部症状的一大类真
菌[ 1]。绝大多数研究发现,与不带菌禾草相比, 带
菌禾草的特点是抗逆性强,草产量高[ 2, 3]。
野大麦 ( H or deum br evi subulatum ( T rin. )
Link)是优良的多年生禾本科牧草和治理盐碱地的
优良草种,营养价值高、适口性好, 耐盐碱能力强, 生
产性能良好,具有较高的经济利用价值[ 4] 。
根据南志标和李春杰[ 5] 的研究报道, 生长于甘
肃河西走廊盐碱地的野大麦内生真菌带菌率高达
100%。然而,国内外关于野大麦- 内生真菌共生体
的研究仅有内生真菌检测 [ 6] 和分离抗虫性[ 7] 的研
究,有关内生真菌在盐胁迫条件下对宿主植物的研
究尚未见报道。本文以带内生真菌的野大麦为材
料,建立带内生真菌( E+ )与不带内生真菌( E- )野
大麦的无性繁殖系种群, 在室外盆栽条件下对野大
麦种群进行不同浓度的 NaCl胁迫处理, 通过比较
植株生长、生理指标的变化,探讨内生真菌在野大麦
抵抗盐胁迫中的作用, 为野大麦的进一步研究及合
理利用提供基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
野大麦植株于 2004年自位于甘肃省河西走廊
张掖市的兰州大学临泽试验站( 100b06c4dE, 39b11c
收稿日期: 2008-03-31; 修回日期: 2008-09-09
基金项目: 国家/ 9730项目( 2007CB108902) ;国家自然科学基金项目( 30771531) ;甘肃省中青年科技基金项目( 3ZS041-A25-003)
作者简介: 王正凤( 1983-) ,女,汉族,甘肃靖远人,硕士研究生,研究方向为禾草- 内生真菌共生体; * 通讯作者 Author for cor resp on-
dence, E- mail: chu njie@ lzu. edu . cn
第 1期 王正凤等:内生真菌对野大麦耐盐性的影响
07dN )移栽入兰州大学草地农业科技学院院内, 参
照李春杰[ 8] 的方法检测, 带菌率达 100%。2006 年
收集种子, 5 e 保存于农业部牧草与草坪草种子质量
监督检验测试中心(兰州)贮藏室。
1. 2 方法
1. 2. 1 无性繁殖系的建立 将野大麦种子在 43 e
温水浴中保温 15 min 后, 升温至 57 e 温浴再保温
20 min得到 E- 种子(经检测带菌率为 3% ) , 在常
温水中浸泡 35 min 的样品为 E+ 种子 [ 8]。2007 年
8月1日开始实验,将 E+ 和 E- 种子播种于塑料花
盆中(直径 20 cm @ 高 16 cm ) ,内盛灭菌土壤 3 kg,
花盆置于室外,人工遮雨,自然条件下幼苗生长28 d
后进行叶鞘带菌率检测, 建立带菌( E + )与不带菌
( E- )种群, 待幼苗长 35 d时,选取分蘖数和株高一
致的幼苗,定苗为单株/盆。
1. 2. 2 盐胁迫处理 用不同浓度的 NaCl( 0、100、
200、300 mmol L - 1 )溶液进行胁迫处理。为避免盐
冲击效应, NaCl处理液每天递增 50 mmol L - 1 (即
处理第一天各处理组均以 50 mmo l L - 1为起始浓
度,以后则以 50 mmol L- 1的梯度逐天递增) , 各个
处理于同一天达到预定浓度。然后每隔两天定时、
定量用预定浓度的处理液浇灌一次,浇灌量为持水
量的四倍,从而将以前的积余盐冲洗掉,以保持各个
处理液浓度的恒定。处理 21 d 后取样测定相关指
标,每个处理 6次重复。
1. 2. 3 各项指标的测定 测定总分蘖数、生物量
(取完整植株,用去离子水快速冲洗掉土和杂质, 放
入烘箱以 105 e 杀青 10 min, 80 e 烘 48 h 至恒重,
然后称重)。可溶性糖测定采用李合生[ 9] 的蒽酮比
色法;脯氨酸测定采用张殿忠[ 10] 等的磺基水杨酸
法;丙二醛含量的测定参照林植芳[ 11] 等的硫代巴比
妥酸( TBA)法; SOD酶活性的测定采用李合生[ 9] 等
的氮蓝四唑法。
1. 3 统计分析与作图
试验数据用 SPSS 13. 0软件进行差异显著性分
析, Duncan法进行多重比较。用 Excel软件制图。
2 结果与分析
2. 1 总分蘖数
E+ 与 E- 种群分蘖数相比, 在对照和低盐浓
度 100 mmol L- 1处理条件下无显著差异; 在高盐浓
度 200、300 mmo l L - 1时, E+ 种群较 E- 种群的分
蘖数分别显著增加了 30. 30% 和 57. 89% ( P <
0. 05)。随着盐浓度的增加, E+ 种群分蘖数之间差
异不显著。E- 种群分蘖数在对照、盐浓度为 100、
200 mmo l L- 1时无显著差异,而 300 mmo l L- 1时显
著下降( P< 0. 05) (图 1)。
图 1 不同盐浓度下内生真菌对野大麦分蘖的影响
Fig. 1 Effect of endophyte infection on tiller number of w ild
bar ley under different salt concentr ations
注:图中不同字母表示在不同盐分浓度和带菌状况下分蘖数之间在
0. 05水平上差异显著;下同
Note: Bars with diff erent smal l let ters are signif icant ly diff erent at
the 0. 05 level un der dif f erent NaCl concen t rat ions and end oph yte in-
fect ion statu s; th e sam e as b elow
2. 2 生物量
在对照条件下, E + 种群与 E- 种群的地上部
干重、根干重、总生物量之间无显著差异。在盐浓度
为 100、200、300 mmol L - 1时, E + 种群各部分生物
量的积累均显著高于 E- 种群( P < 0. 05)。E+ 和
E- 种群根冠比在对照和所有盐浓度下均无显著差异。
随着盐浓度的升高, E+ 与 E- 种群地上部干
重、根干重、总生物量、根冠比均呈下降趋势。E+
种群根冠比随盐浓度的升高无显著变化; E - 种群
根冠比随着盐浓度的升高显著下降( P < 0. 05) , 在
高盐浓度 200、300 mmol L - 1条件下,下降幅度分别
达37. 5%、54. 5% (表 1)。
2. 3 可溶性糖含量
E+ 和 E- 种群的可溶性糖含量在对照和盐浓
度为 100 mmol L- 1条件下无显著差异。在盐浓度
为 200和 300 mmol L - 1时, E+ 种群可溶性糖含量
均显著高于 E- 种群( P< 0. 05) ,分别高出 17. 86%
和 22. 83%。
随着盐浓度增加, E+ 与E- 种群可溶性糖含量
89
草 地 学 报 第 17卷
表 1 不同盐浓度下内生真菌感染对野大麦生物量分配格局的影响
T able 1 Effect of endophy te infection on biomass dist ribution pattern of w ild bar ley under differ ent salt concentr ations
NaC l浓度
mmol # L- 1
地上部干重( g)
Abovegr oun d dry w eigh t
根干重( g)
Root dry w eigh t
总生物量( g)
T otal biomass
根冠比
Root- shoot rat io
0 E+ 0. 45? 0. 10b 0. 31 ? 0. 09b 0. 75 ? 0. 20b 0. 68 ? 0. 07a
E- 0. 44? 0. 03b 0. 25 ? 0. 08b 0. 70 ? 0. 11b 0. 56 ? 0. 09ab
100 E+ 1. 12 ? 0. 28a 0. 72 ? 0. 23a 1. 85 ? 0. 51a 0. 64 ? 0. 05a
E- 0. 60? 0. 10b 0. 32 ? 0. 09b 0. 93 ? 0. 18b 0. 53 ? 0. 03ab
200 E+ 0. 94 ? 0. 33a 0. 54 ? 0. 28a 1. 49 ? 0. 61a 0. 57 ? 0. 07ab
E- 0. 51? 0. 05b 0. 23 ? 0. 03b 0. 74 ? 0. 08b 0. 24 ? 0. 05b
300 E+ 0. 84 ? 0. 11a 0. 45 ? 0. 10a 1. 25 ? 0. 21a 0. 47 ? 0. 06ab
E- 0. 32? 0. 05b 0. 11 ? 0. 02b 0. 43 ? 0. 07b 0. 12 ? 0. 03b
注:表中同一列平均值后不同字母表示在 0. 05水平上差异显著
Note: Mean s with dif feren t let ters in the same column ar e signif icant ly dif f erent at th e 0. 05 level
图 2 不同盐浓度下内生真菌感染对野大麦
可溶性糖含量的影响
Fig . 2 Effect of endophyte infection on the soluble sugar
content of w ild barley under different salt concentrations
均呈上升趋势。E+ 种群在盐浓度 200、300 mmol
L- 1处理条件下显著高于对照和盐浓度 100 mmol
L- 1时的可溶性糖含量( P< 0. 05) ; E- 种群可溶性糖
含量在盐浓度 300 mmol L- 1时与对照、盐浓度 100、
200 mmol L
- 1之间均有显著差异( P< 0. 05) (图 2)。
2. 4 脯氨酸含量
在对照和盐浓度为 100 mmol L - 1时, E + 和 E
- 种群脯氨酸的含量无显著差异,在盐浓度为 200
mmo l L
- 1和 300 mmo l L - 1时, E+ 种群的脯氨酸含
量显著高于 E- 种群( P< 0. 05) ,分别高出 23. 65%
和 25. 47%。
随着盐浓度升高, E + 与 E- 种群脯氨酸的含
量均显著升高( P< 0. 05) (图 3)。
2. 5 丙二醛含量
E+ 与 E- 种群丙二醛含量在对照、盐浓度
100、200 mmo l L- 1间无显著差异, 但盐浓度在 300
mmol L
- 1时, E- 种群丙二醛含量显著高于 E+ 种
群,增幅为 27. 2% ( P< 0. 05)。
图 3 不同盐浓度及内生真菌对野大麦脯氨酸含量的影响
Fig. 3 Effect of endophy te infection on the pr oline content
of w ild bar ley under differ ent salt concentr ations
在对照、盐浓度 100、200 mmo l L - 1条件下 E+
和 E- 种群丙二醛含量无显著差异,当盐浓度达到
300 mmol L
- 1时丙二醛含量均显著增加( P< 0. 05)
(图 4)。
2. 6 SOD酶活性
在对照和盐浓度 100 mmo l L- 1时, E + 和 E-
种群的 SOD 酶活性差异不显著, 在高盐浓度 200
mmol L
- 1和 300 mmol L - 1条件下, E+ 种群的 SOD
酶活性显著高于 E- 种群( P < 0. 05) , 二者分别高
出 30. 97%和 41. 24%。
E+ 和 E- 种群的SOD酶活性都随着盐浓度的
增加而增强, 但变化幅度不同。较对照和盐浓度为
100 mmol L - 1条件, E+ 种群在高盐浓度 200 mmo l
L - 1和 300 mmol L - 1时 SOD酶活性显著增强 ( P<
90
第 1期 王正凤等:内生真菌对野大麦耐盐性的影响
0. 05) ; E- 种群在对照和所有盐浓度胁迫条件下
SOD酶活性差异均不显著(图 5)。
图 4 不同盐浓度及内生真菌对野大麦丙二醛含量的影响
F ig. 4 Effect of endophy te infection on MDA content o f wild
barley population under differ ent salt concentr ations
图 5 不同盐浓度及内生真菌对野大麦 SOD酶活性的影响
F ig. 5 Effect of endophy te infect ion on the enzymatic activity
of SOD of w ild barley under differ ent salt concentr ations
3 讨论
本研究结果表明, 高盐浓度 200 和 300 mmol
L
- 1胁迫条件下, E+ 种群分蘖数、地上部干重、根干
重、总生物量的积累均显著高于 E- 种群, 说明盐
胁迫条件下内生真菌对野大麦的生长具有促进作
用。这与李春杰[ 8] 在内生真菌对醉马草 ( Ach-
natherum inebrians ( Hance) Keng )的抗逆性和缑
小媛[ 12] 在内生真菌对醉马草耐盐性的研究结果类
似。E+ 种群根冠比随盐浓度的升高变化不大, E-
种群根冠比随着盐浓度的升高显著下降, 说明内生
真菌使野大麦种群在盐胁迫条件下将更大比例的生
物量分配于根系,从而提高其耐盐性。任安芝等 [ 13]
在内生真菌感染对黑麦草( L olium perenne L. )抗
盐性的研究中发现, 在盐胁迫下内生真菌能够改变
黑麦草生物量分配格局, 与本试验结果一致。而本
文是内生真菌对野大麦耐盐性影响的首例研究。
盐胁迫下植物生长受到抑制,糖利用减少, 植物
叶片内可溶性糖含量增加[ 14]。在本试验中, 对照
和盐浓度为 100 mmol L - 1条件下, E + 和 E- 野大
麦种群的可溶性糖含量变化不大, 在盐浓度 200、
300 mmol L - 1时, E+ 种群可溶性糖含量均显著高
于 E- 种群, 分别高出 17. 86%和 22. 83% ,说明内
生真菌能够提高野大麦叶片的渗透调节作用并增强
植株的耐盐能力。Richardson[15] 以高羊茅 ( Festuca
arundinacea Schreb. )为材料,发现干旱胁迫下 E+ 种
群比 E- 种群叶片和叶鞘中积累了更多的葡萄糖和
果糖,与本研究结果相似。
到目前为至,大量证据表明脯氨酸累积可以增
加对渗透胁迫的耐性[ 16~ 18]。本研究中 E+ 与 E-
种群在不同盐浓度胁迫下脯氨酸的含量均显著升
高,在对照和盐浓度为 100 mmo l L - 1时, E+ 和 E-
种群脯氨酸的含量基本持平,在盐浓度为 200 mmo l
L
- 1和 300 mmol L - 1时, E + 种群的脯氨酸含量显
著高于 E- 种群, 说明内生真菌能够有效减轻野大
麦受盐胁迫的程度, 且这一减轻作用在浓度高时表
现明显。缑小媛[ 12] 在内生真菌对醉马草耐盐性、任
安芝[ 13]等在内生真菌感染对黑麦草抗盐性以及李
飞[ 1 8]在内生真菌对醉马草的抗旱性研究中得到了
类似的变化趋势。Elbersen和West等 [ 19]在以高羊
茅为材料的田间试验中发现在干旱胁迫下, E + 种
群脯氨酸的含量高于 E- 种群, E+ 种群受胁迫损
伤较轻,与本试验结果一致。
细胞膜的稳定性可用来判断不同植物的抗逆
性,丙二醛含量高低是膜脂过氧化作用强弱的一个
重要指标。抗盐性较强的牧草体内膜脂过氧化物产
物丙二醛含量较低,而抗盐性较差的则相反[ 20] 。本
试验结果表明, 在对照、盐浓度 100、200 mmo l L- 1
条件下, E+ 、E- 种群丙二醛含量无显著差异, 但盐
浓度在 300 mmmol L - 1时, E - 种群丙二醛含量显
著高于 E+ 种群, 增幅为 27. 2%, 表明内生真菌能
有效地保护野大麦的膜系统, 从而提高幼苗的耐盐
性。这与缑小媛[ 12] 在内生真菌对醉马草耐盐性、张
兴旭[ 21]在内生真菌对醉马草禾谷缢管蚜刺吸胁迫,
和陈世苹等[ 22] 在对水分胁迫下内生真菌感染对黑
麦草叶内保护酶系统活力的研究结果趋势相似。
SOD酶活力的增加, 是细胞免受活性氧或抗性
增强的重要因素之一, 其活性的高低可反映植物抗
91
草 地 学 报 第 17卷
逆性的强弱[ 20]。E+ 种群的 SOD 酶活性在盐浓度
为 200、300 mmol L - 1条件下显著高于 E- 种群, 二
者分别高出 30. 97%和 41. 24%。据此可以推测, 内
生真菌增强了宿主植物的 SOD活性调节能力,从而
对植物的抗盐性产生有益影响,使 E+ 种群表现出
比 E - 种群 更强 的抗盐 性。这与 Wang 和
Huang[ 23]在对逆境胁迫下早熟禾( Poa annua L. )
的生理变化以及 Zhang 和 Nan[ 24] 的研究结果相似。
本研究在盆栽条件下对内生真菌- 野大麦共生
体的耐盐性进行了初步研究, 为该共生体的合理利
用及进一步研究提供了基础资料,而其耐盐机理和
田间条件下的耐盐特性尚待进一步探讨。
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(责任编辑 李 扬)
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