乾旱脅迫下兩種AMF接種對羊草生理的作用論文

　　旱災因影響面廣、造成經濟損失大等原因被公認為世界上最嚴重的自然災害型別之一[1].我國為旱災頻髮型國家，特別是2006 - 2010年以來，已有10餘個省份發生了較為嚴重的旱災，極大地破壞了當地的生態環境。因此，乾旱條件下植物的生長狀況成為未來生態環境變化趨勢的決定因素[2].叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF）是一類重要的共生微生物，透過與宿主植物根系形成互惠共生體而增強植物根系對水分和礦質元素的吸收，進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]等植物上的研究結果表明，與未接種叢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、礦質營養物質吸收和積累、植株光和特性、滲透調節物質含量等方面具有顯著的優勢。因此認為叢枝菌根真菌接種可以增強植物對乾旱脅迫的抗性。

　　羊草（Leymus chinensis）是禾本科多年生草本植物，為典型草原群落的主要建群種之一，具有產量高、營養價值高、耐牧效能好、粗纖維含量低等特點，是控制水土流失以及家畜重要飼料品種。由於近20年來草地過度利用導致草原退化嚴重，羊草作為重要的恢復植被被廣泛研究利用[8,9].水分因子成為限制羊草生長髮育的主要因素之一[10].前人研究乾旱條件下羊草生理特性的較多[11 - 14],對羊草接種AMF的研究主要在生物量、耐牧性等方面，而鮮有生理特性方面的研究[15,16].文中擬透過對乾旱脅迫條件下兩種AMF接種對羊草侵染率、生物量、生長速度、脯氨酸、丙二醛、還原糖等生理指標的分析，以期為AMF在羊草抗旱性評價、推廣栽培方面提供理論依據和技術支撐。

　　1材料與方法

　　1. 1試驗材料

　　供試羊草為吉生1號，來源於吉生羊草種子站。菌劑選擇摩西球囊黴（Glomous mosseae） ,記作G; 地表多抱囊黴（Dive. versiforme） ,記作D; 混合接種摩西球囊黴和地表多抱囊黴，記作E; 同時設不接菌空白對照，記作C.菌種均購自北京農林科學院植物營養與資源研究所“叢枝菌根種質資源庫”（BBG）。培養植物用基質為河沙，其最大持水量為25:,使用之前高溫高壓（121℃，141k Pa）滅菌20min,以確保基質中不含任何土著AMF.

　　1. 2試驗方法

　　播種前對宿主材料種子進行表面消毒、洗淨。培養容器為內徑16cm、深14cm的聚乙烯塑膠花盆，在裝基質前內襯塑膠袋。播種之前用0. 5:的高錳酸鉀溶液浸泡1h,用自來水沖洗乾淨。試驗設有4個處理，分別為C、G、D、E,播種於含有5g菌劑的花盆中後澆透，不接菌空白對照加入等量的烘乾的基質。45d後進行試驗，除正常水分外設4個乾旱梯度，分別為乾旱2d、4d、6d、8d.進行測定前，顯微鏡下觀察各個處理，確定其已經或並未被侵染，並對菌根侵染率進行統計[17].羊草生物量，採用稱重法；生長速度在乾旱開始後每10d測量一次植株高度，每盆10株；脯氨酸含量用酸性茚三酮法測定[18]; 丙二醛含量用硫代巴比妥酸法測定[19]; 還原糖含量採用蒽酮法測定[20],試驗重複3次。

　　1. 3資料分析

　　用Excel 2003進行資料統計及初步分析，SAS 9. 0進行方差分析，隸屬函式法對不同處理羊草的抗旱性進行排序。

　　2結果與分析

　　2. 1 AMF對羊草根系的菌根侵染結果

　　AMF對羊草根系形成了有效侵染，並且菌根侵染情況有所差異，其中G菌根侵染率為17:;D菌根侵染率達到56:;E菌根侵染率為50:;C未接菌對照沒有菌根侵染。

　　2. 2乾旱脅迫下羊草菌根苗生物量的變化

　　生物量是植物在特定條件下的生長情況的綜合表現。無論正常、乾旱條件下，未接種處理生物量始終為4個處理中的最低水平（圖1）。正常水分下D處理羊草地下部生物量顯著高於C與E處理，而接種AMF的地上部生物量顯著高於未接種羊草（P < 0. 05）。乾旱8d後，所有處理地上部、地下部生物量均增加，未接種處理的地上部、地下部生物量處於最低水平，且顯著低於接種E型菌生物量（P< 0. 05）。

　　2. 3乾旱脅迫下羊草菌根苗生長速度的變化

　　隨著乾旱脅迫時間的延長，羊草生長速度下降（圖2） ,乾旱0 - 10d,接種AMF的處理均顯著高於未接種處理羊草的生長速度（P< 0. 05） ,其中最高的是G處理，值為3.12mm / d.乾旱10 - 30d,羊草生長速度由低到高均為D > E > G > C,且D處理顯著高於C處理（P < 0. 05）。乾旱後期，C處理基本停止生長。

　　2. 4乾旱脅迫下羊草葉片脯氨酸含量變化

　　羊草葉片脯氨酸含量由正常水分條件下的不足50μmol/g增加到乾旱8d的600μmol/g以上，增加了10倍（圖3）。正常水分條件下，未接種AMF羊草葉片脯氨酸含量低於接種的處理，且E處理顯著高於其他3個處理的脯氨酸含量（P < 0. 05）。乾旱2d,羊草葉片脯氨酸含量明顯升高，D、G處理顯著高於未接種處理的脯氨酸含量（P < 0. 05）。乾旱4d,G處理脯氨酸含量顯著高於E、C處理（P < 0. 05）。乾旱6d,C處理脯氨酸含量低於另外3個處理，無顯著差異。乾旱8d,接種AMF的3個處理脯氨酸含量均高於C處理，且D、E顯著高於C處理（P < 0. 05）。

　　2. 5乾旱脅迫下羊草葉片丙二醛含量的變化

　　隨著乾旱時間延長，羊草葉片丙二醛含量持續增加（圖4） ,從開始不足40mmol/g增加到120mmol / g以上。正常水分條件下C處理羊草丙二醛含量顯著高於另外3個處理材料（P < 0. 05）。在乾旱2、4和8d時，C處理丙二醛含量始終高於另外3個處理，但僅有D處理與其出現顯著差異（P < 0. 05） ,含量分別為38mmol/g、50mmol / g、81mmol / g.乾旱6d時，C處理顯著高於其他3個處理（P < 0. 05） ,其含量為121mmol/g.

　　2. 6乾旱條件下羊草葉片可溶性糖含量的變化

　　乾旱脅迫下，羊草可溶性糖含量整體呈現出升高後降低的趨勢（圖5）。正常水分條件下，4個處理對羊草葉片可溶性糖含量差異顯著（P < 0. 05）。乾旱2d,C、E處理的可溶性糖含量顯著低於G、D處理，其中最低的`是C處理，值為7. 4:,最高為G處理，值為10. 5: .乾旱4d,3個接種AMF的處理可溶性糖含量均在15:左右，顯著高於未接種處理，值為11:（P < 0.05）。乾旱6d,C處理羊草葉片可溶性糖含量升高不明顯，且顯著低於另外3個處理（P < 0. 05） ,在接種AMF的3個處理中，D顯著高於E處理的可溶性糖含量（P < 0. 05） ,最高值較最低值高出13: .乾旱8d,4個處理比干旱6d的可溶性糖含量降低了59:,G、D處理顯著高於C處理（P < 0. 05）。

　　2. 7菌劑接種效果綜合評估

　　不同AMF接種對羊草抗旱性的影響有差異，透過隸屬函式法對4個處理的3個指標（相同乾旱梯度）進行分析並排序，結果表明（表1） ,抗旱性強弱順序為：D > E > G > C.

　　3討論

　　生物量是體現植物抗旱性的最直觀表現形式，成為評價植物抗旱性的可靠標準。賀學禮、劉婷等研究AMF對民勤絹蒿以及楊樹幼苗的生長狀況時發現AMF接種菌提高了其生物量[21,22].本試驗中，接種AMF羊草的生物量顯著高於未接種處理，說明相同乾旱條件下接種AMF能夠促進植物的生長。菌劑間也表現出了一定的差異，可能是由於不同型別的菌種與宿主植物的親和性不同，這與李重祥在紫花苜蓿上的研究一致[23].生長速度是植物在一定時間內幼苗生長狀況的表達，在乾旱脅迫下保證較高的生長速度可維持植物的正常生長。本試驗中接種AMF的羊草生長速度高於未接種苜蓿，說明接種AMF後有利於羊草的生長，且與侵染率呈正相關。

　　植物受到乾旱脅迫時，會加速一些滲透調節物質的積累來保證宿主植物在乾旱脅迫下仍能正常的生長。脯氨酸是植物在逆境脅迫下積累的最有效的無毒滲透調節物質，其作用主要是保持原生質與環境的滲透平衡，增加蛋白可溶性，保證膜結構的完整。可用植物組織中脯氨酸含量來推斷植物的抗逆性強弱[24 - 27],逆境條件下其積累量高表明該植物調節能力強，抗逆性強。試驗中，乾旱脅迫促進了羊草脯氨酸的合成，與其他處理相比D、E處理下的脯氨酸處於較高水平，表明這兩個處理具有較強的抗旱性。同時在乾旱情況下，植物積累大量的可溶性還原糖，降低細胞水勢，增大細胞內外滲透勢差，使得外界水分有利於向細胞內擴增，進而維持植株的生長[28].對不同根型苜蓿苗期乾旱脅迫下的生理分析試驗表明[29],可溶性糖含量隨乾旱時間的延長而增多，這與本試驗結論基本一致。而本試驗中乾旱2 ~ 6d時可溶性糖含量呈現升高趨勢，乾旱8d時，可溶性糖含量下降，原因可能為乾旱時間過長，羊草幼苗出現膜系統的破壞，甚至已經死亡。其中未接種AMF的羊草可溶性糖含量下降最快，顯著低於G、D處理，表明接種AMF可提高羊草可溶性糖的積累，而E處理與C處理並未出現顯著差異，可能由於不同菌株對於乾旱脅迫的適應性不同[30].

　　植物受到乾旱脅迫因失水而影響到正常的生理代謝過程，而MDA是膜質氧化降解的主要產物，有較強的細胞毒性，破壞生物膜的結構和功能，因此，其含量可作為植物膜損傷的指標，來鑑別植物抗逆性的強弱[31,32].本試驗中丙二醛含量隨著乾旱脅迫增強而呈現出升高的趨勢，這與範英傑[33]、張永峰等[34]人研究一致，並且接種AMF的羊草丙二醛含量低於未接種羊草，表明接種AMF後能夠減少乾旱脅迫帶來的膜系統的損傷，這與秦子嫻等人在乾旱脅迫下叢枝菌根對玉米生理生化特性的影響中的研究結果一致[35].

　　4結論

　　在乾旱脅迫下，羊草生物量變化表明接種AMF的3個處理差異並不顯著，但總體生物量較高的是混合接種處理；生長速度差異不顯著，總體生長速度情況表明D處理在乾旱脅迫下受到影響較小。

　　在乾旱脅迫下，接種AMF後，脯氨酸、可溶性還原糖含量顯著升高，且丙二醛含量低於未接種處理，說明接種AMF對羊草的抗旱能力有一定的促進作用。在相同乾旱梯度下，菌劑接種效果綜合評估結果表明，本研究中利用AMF接種增強羊草的抗旱性，應優先選擇D處理，即地表多抱囊黴（D. versiforme）接種，其次為摩西球囊黴（G. mosseae）和地表多抱囊黴混合接種。

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