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干旱胁迫下两种AMF接种对羊草生理的作用

时间:2017-03-30 来源:干旱区资源与环境 作者:贾振宇,于洁,德英,武 本文字数:5679字
  摘要

        旱灾因影响面广、造成经济损失大等原因被公认为世界上最严重的自然灾害类型之一[1].我国为旱灾频发型国家,特别是2006 - 2010年以来,已有10余个省份发生了较为严重的旱灾,极大地破坏了当地的生态环境。因此,干旱条件下植物的生长状况成为未来生态环境变化趋势的决定因素[2].丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF) 是一类重要的共生微生物,通过与宿主植物根系形成互惠共生体而增强植物根系对水分和矿质元素的吸收,进而提高宿主植物的抗逆性[3,4].前人在香椿[5]、大豆[6]、柑橘[7]等植物上的研究结果表明,与未接种丛枝菌根真菌的植株相比,菌根苗在苗高、生物量、植株根系活力、矿质营养物质吸收和积累、植株光和特性、渗透调节物质含量等方面具有显着的优势。因此认为丛枝菌根真菌接种可以增强植物对干旱胁迫的抗性。
  
  羊草(Leymus chinensis) 是禾本科多年生草本植物,为典型草原群落的主要建群种之一,具有产量高、营养价值高、耐牧性能好、粗纤维含量低等特点,是控制水土流失以及家畜重要饲料品种。由于近20年来草地过度利用导致草原退化严重,羊草作为重要的恢复植被被广泛研究利用[8,9].水分因子成为限制羊草生长发育的主要因素之一[10].前人研究干旱条件下羊草生理特性的较多[11 - 14],对羊草接种AMF的研究主要在生物量、耐牧性等方面,而鲜有生理特性方面的研究[15,16].文中拟通过对干旱胁迫条件下两种AMF接种对羊草侵染率、生物量、生长速度、脯氨酸、丙二醛、还原糖等生理指标的分析,以期为AMF在羊草抗旱性评价、推广栽培方面提供理论依据和技术支撑。
  
  1材料与方法
  
  1. 1试验材料
  
  供试羊草为吉生1号,来源于吉生羊草种子站。菌剂选择摩西球囊霉(Glomous mosseae) ,记作G; 地表多抱囊霉(Dive. versiforme) ,记作D; 混合接种摩西球囊霉和地表多抱囊霉,记作E; 同时设不接菌空白对照,记作C.菌种均购自北京农林科学院植物营养与资源研究所“丛枝菌根种质资源库”(BBG)。培养植物用基质为河沙,其最大持水量为25:,使用之前高温高压(121℃,141k Pa) 灭菌20min,以确保基质中不含任何土着AMF.
  
  1. 2试验方法
  
  播种前对宿主材料种子进行表面消毒、洗净。培养容器为内径16cm、深14cm的聚乙烯塑料花盆,在装基质前内衬塑料袋。播种之前用0. 5:的高锰酸钾溶液浸泡1h,用自来水冲洗干净。试验设有4个处理,分别为C、G、D、E,播种于含有5g菌剂的花盆中后浇透,不接菌空白对照加入等量的烘干的基质。45d后进行试验,除正常水分外设4个干旱梯度,分别为干旱2d、4d、6d、8d.进行测定前,显微镜下观察各个处理,确定其已经或并未被侵染,并对菌根侵染率进行统计[17].羊草生物量,采用称重法; 生长速度在干旱开始后每10d测量一次植株高度,每盆10株; 脯氨酸含量用酸性茚三酮法测定[18]; 丙二醛含量用硫代巴比妥酸法测定[19]; 还原糖含量采用蒽酮法测定[20],试验重复3次。
  
  1. 3数据分析
  
  用Excel 2003进行数据统计及初步分析,SAS 9. 0进行方差分析,隶属函数法对不同处理羊草的抗旱性进行排序。
  
  2结果与分析
  
  2. 1 AMF对羊草根系的菌根侵染结果
  
  AMF对羊草根系形成了有效侵染,并且菌根侵染情况有所差异,其中G菌根侵染率为17:;D菌根侵染率达到56:;E菌根侵染率为50:;C未接菌对照没有菌根侵染。
  
  2. 2干旱胁迫下羊草菌根苗生物量的变化
  
  生物量是植物在特定条件下的生长情况的综合表现。无论正常、干旱条件下,未接种处理生物量始终为4个处理中的最低水平( 图1)。正常水分下D处理羊草地下部生物量显着高于C与E处理,而接种AMF的地上部生物量显着高于未接种羊草(P < 0. 05)。干旱8d后,所有处理地上部、地下部生物量均增加,未接种处理的地上部、地下部生物量处于最低水平,且显着低于接种E型菌生物量(P< 0. 05)。
  
  2. 3干旱胁迫下羊草菌根苗生长速度的变化
  
  随着干旱胁迫时间的延长,羊草生长速度下降( 图2) ,干旱0 - 10d,接种AMF的处理均显着高于未接种处理羊草的生长速度(P< 0. 05) ,其 中 最 高 的 是G处 理,值 为3.12mm / d.干旱10 - 30d,羊草生长速度由低到高均为D > E > G > C,且D处理显着高于C处理(P < 0. 05)。干旱后期,C处理基本停止生长。
  
  2. 4干旱胁迫下羊草叶片脯氨酸含量变化
  
  羊草叶片脯氨酸含量由正常水分条件下的不足50μmol/g增加到干旱8d的600μmol/g以上,增加了10倍( 图3)。正常水分条件下,未接种AMF羊草叶片脯氨酸含量低于接种的处理,且E处理显着高于其他3个处理的脯氨酸含量(P < 0. 05)。干旱2d,羊草叶片脯氨酸含量明显升高,D、G处理显着高于未接种处理的脯氨酸含量(P < 0. 05)。干旱4d,G处理脯氨酸含量显着高于E、C处理(P < 0. 05)。干旱6d,C处理脯氨酸含量低于另外3个处理,无显着差异。干旱8d,接种AMF的3个处理脯氨酸含量均高于C处理,且D、E显着高于C处理(P < 0. 05)。
  
  2. 5干旱胁迫下羊草叶片丙二醛含量的变化
  
  随着干旱时间延长,羊草叶片丙二醛含量持续增加( 图4) ,从 开 始 不 足40mmol/g增 加 到120mmol / g以上。正常水分条件下C处理羊草丙二醛含量显着高于另外3个处理材料(P < 0. 05)。在干旱2、4和8d时,C处理丙二醛含量始终高于另外3个处理,但仅有D处理与其出现显着差异(P < 0. 05) ,含量分别为38mmol/g、50mmol / g、81mmol / g.干旱6d时,C处理显着高于其他3个处理(P < 0. 05) ,其含量为121mmol/g.
  
  2. 6干旱条件下羊草叶片可溶性糖含量的变化
  
  干旱胁迫下,羊草可溶性糖含量整体呈现出升高后降低的趋势( 图5)。正常水分条件下,4个处理对羊草叶片可溶性糖含量差异显着 (P < 0. 05)。干旱2d,C、E处理的可溶性糖含量显着低于G、D处理,其中最低的是C处理,值为7. 4:,最高为G处理,值为10. 5: .干旱4d,3个接种AMF的处理可溶性糖含量均在15:左右,显着高于 未接 种 处理,值为11:(P < 0.05)。干旱6d,C处理羊草叶片可溶性糖含量升高不明显,且显着低于另外3个处理(P < 0. 05) ,在接种AMF的3个处理中,D显着高于E处理的可溶性糖含量(P < 0. 05) ,最高值较最低值高出13: .干旱8d,4个处理比干旱6d的可溶性糖含量降低了59:,G、D处理显着高于C处理(P < 0. 05)。
  
贾振宇,于洁,德英,武自念,穆怀彬. 丛枝菌根真菌接种对羊草抗旱性的影响[J]. 干旱区资源与环境,2017,01:132-136.
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