AMF對不同溫度下枳實生苗抗氧化系統(tǒng)的影響

曾 斌，孫中海，何科佳，李健權(quán)，楊水芝

（1.湖南省園藝研究所，湖南 長沙 410125；2.國家農(nóng)業(yè)部華中地區(qū)果樹科學觀測試驗站，湖南 長沙 410125；3.長沙時鮮水果工程技術(shù)中心，湖南 長沙 410125；4.湖北省農(nóng)業(yè)科學院果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430209）

柑橘是我國南方重要的果樹之一，最適宜生長溫度是22～30℃，但隨著全球天氣變暖也面臨著溫度脅迫，產(chǎn)區(qū)的低高溫（如冰凍害可達 －10℃；夏季高溫可達42℃）使得柑橘落花落果嚴重，產(chǎn)量降低，來年樹勢削弱，因此提高柑橘的耐溫度脅迫能力具有非常重要的意義[1]。枳殼在柑橘生產(chǎn)中作為砧木有著廣泛的應用，枳殼在自然環(huán)境中依靠與土生真菌——叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，簡稱AM真菌或AMF）形成共生聯(lián)合體，大大提高了枳殼的抗脅迫能力，因此菌根化枳殼研究對柑橘生理生態(tài)方面的研究具有重要作用[2-3]。試驗針對我國柑橘帶產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)的產(chǎn)區(qū)溫度脅迫問題，研究不同溫度下AMF對枳殼實生苗葉片抗氧化系統(tǒng)等的影響，旨在為柑橘菌根化育苗中高效優(yōu)良菌種（株）的篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試植物選用枳殼健康生長一致無病菌幼苗；供試叢枝菌根真菌菌種共4個，原種分別為珠狀巨孢囊霉（Gigspora margarita），由國際AMF保藏中心Morton博士提供；摩西球囊霉（Glomus mosseae）和地表球囊霉（Glomus versiforme）由萊陽農(nóng)學院劉潤進教授提供。菌根接種劑是以白三葉草（Trifolium repense L.）為宿主，經(jīng)盆栽將原種擴大繁殖的含有宿主植物根段、相應菌根真菌孢子及根外菌絲體的根際土壤；供試基質(zhì)為播種枳種子土壤，采自菜園土，菜園土∶珍珠巖∶蛭石按 2∶1∶1 的比例混合。溫度試驗用土壤理化性質(zhì)測定為：pH值（水浸提，水土比為1∶1）5.91；速效P含量為0.35 mg/kg。土壤過篩，經(jīng)121℃高壓濕熱滅菌2 h后晾干。

1.2 試驗方法

試驗容器為塑料盆，接種處理每盆接種含有真菌孢子100個的根際土壤（其中含有相應的植物根段和根外菌絲體），對照處理加等量滅菌菌劑。在生長45 d后的枳苗中挑選生長狀況一致、根系相當?shù)倪M行盆栽，盆隨機排列。試驗分5個處理，分別為接種 Glomus versiforme（S＋Gl.ver）、Glomus mosseae（S＋Gl.mos）、Gigspora margarita（S+Gi.mar）、Glomus versiforme＋Glomus mosseae＋Gigspora margarita（S+G.vmm）和不接種（S-AMF）處理。試驗于5月1日進行接種，置于溫室中生長至9月15日。生長期間每隔兩個星期澆一次1/4強度Hoagland營養(yǎng)液（P含量為其1/10），其它按溫室常規(guī)管理。9月15日分別測定其生物產(chǎn)量和菌根侵染率。再分別把各處理枳實生苗平均置于 25℃/25℃（day/night）、30℃/30℃、43～48℃/35～38℃控溫溫室內(nèi)進行溫度處理，定期澆水，保持其土壤濕潤。分別于溫度處理第30 d取植株進行相關(guān)生理生化指標的測定。

1.3 測定方法

葉片可溶性糖、可溶性淀粉、可溶性蛋白質(zhì)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶 (CAT)分別采用蒽酮比色法、G-250法、氮藍四唑(NBT)法、愈創(chuàng)木酚法和分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)運用SAS軟件ANOVA進行處理間差異顯著性測驗，采用DUNCAN法作差異顯著性比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同AM真菌對枳實生苗的侵染

從圖1中可以看出，未接種AM真菌的枳實生苗沒有菌根的侵染，所有接種AM真菌的處理植株在根系中均可觀察到菌根的侵染，在S+G.vmm和S+Gi.mar處理中還可見到泡囊。從侵染的實際效果來看，以Gi.mar處理對枳實生苗的侵染率最高，達到86%，S+G.vmm的處理次之，這兩者差異性不顯著。S+Gl.mos處理的浸染率達到了62%，S+Gl.ver約為21%。從單個菌根侵染率的效果來看，以S+Gi.mar處理的侵染率稍高，這說明Gigspora margarita與枳實生苗有很好的親和力。李曉林和馮固認為，一般以混合菌株的效果較好，因為在自然界土壤中并不是單一種AM真菌對植物起作用，而是各種不同的菌株相互的影響，試驗也反映了這一點；同時可以初步判定在試驗中Gigspora margarita是枳實生苗親和力的高效菌株。

2.2 不同溫度下叢枝菌根對枳實生苗根系活力的影響

根的生長情況和活力水平直接影響地上部的營養(yǎng)狀況及產(chǎn)量水平。從圖2中可以看出，不同菌株對根系活力的提高效果明顯不同：在同一溫度下，根系活力以S+G.lmos處理最高，S+Gi.mar處理次之，尤其當處理達到40℃時更為明顯；同一溫度下，接種AM真菌能夠提高植株的根系活力，尤以S+G.lmos處理效果最好。相同菌株不同溫度下，以40℃處理下根系活力較高，這與高溫對植株產(chǎn)生了不良影響，從而使AM真菌通過提高根系活力吸取更多的養(yǎng)分和水分來抵抗有關(guān)。這都說明AM真菌能顯著提高植株根系的活力來增加植物對外界條件的影響，根系活力越高，植株對不良條件的抵抗能力越強。

2.3 不同溫度下叢枝菌根對枳實生苗葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

接種叢枝菌根真菌之后，可以顯著提高高溫脅迫下枳殼幼苗葉片的可溶性糖的含量。圖3表明，在同一溫度下接種不同菌株均可提高枳實生苗葉片中可溶性糖的含量。不同處理增加的程度各異，按照處理為 S+Gl.ver、S+Gl.mos、S+Gi.mar和 S+G.vmm依次向上遞增。與對照相比，各菌株處理的可溶性糖含量差異顯著，以S+G.vmm處理最高。從相同菌株不同溫度的可溶性糖含量來看，相比之下溫度越高可溶性糖含量越高，尤其當溫度達到40℃時。這不僅說明接種叢枝菌根真菌能夠增加葉片的可溶性糖含量，也說明叢枝菌根真菌能夠通過直接或間接的作用來調(diào)節(jié)植株體內(nèi)的可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來抵抗高溫對其產(chǎn)生的影響。

植物可溶性蛋白的含量與植物的耐熱性有關(guān)[4]。從圖4中可以看出，枳實生苗葉片在不同菌株不同溫度的處理下表現(xiàn)不同。與對照相比，可溶性蛋白的含量以S+G.vmm處理最高，S+Gi.mar處理次之，接著是S+Gl.mos處理，S+Gl.ver處理最差，但都顯著地增加了枳實生苗葉片的可溶性蛋白含量。除對照外，接種同種菌株不同溫度下枳實生苗葉片可溶性蛋白含量隨著溫度的提高而增大；不接種AM真菌的對照在不同溫度下可溶性蛋白的含量幾乎不變，而其他菌株均能有效地提高枳實生苗葉片可溶性蛋白的含量，以S+G.vmm處理最高。

2.4 不同溫度下叢枝菌根對枳實生苗葉片質(zhì)膜透性、MDA含量和脯氨酸含量的影響

從圖5中可以看出，不同溫度下接種不同叢枝菌根均能顯著降低枳實生苗葉片的質(zhì)膜透性。從相對電導率來看，以S+G.vmm能夠最大程度地減小葉片質(zhì)膜透性，S+Gl.ver處理最差。尤其在溫度為40℃時，各菌株能夠顯著降低質(zhì)膜透性，抵抗高溫對植株的傷害。從相同菌株不同溫度來看，即使在25、30℃下并沒有使枳實生苗進入逆境，但還是能降低葉片的質(zhì)膜透性，增強枳實生苗的抵抗力。

MDA含量是反映細胞膜脂過氧化的重要指標，細胞受傷害越重，MDA的含量就越高[5]。試驗證明：接種叢枝菌根真菌可以顯著地降低高溫脅迫時枳實生苗葉片的MDA含量。從圖6中可以看出，與對照相比，在各溫度下接種不同AM真菌對枳實生苗葉片MDA含量都有不同程度的下降。在溫度為40℃時，各處理與對照的差異較大，急劇地降低了葉片MDA的含量；在30℃時與對照相比，S+G.vmm處理的MDA含量最小。

如圖7所示，枳實生苗在不同溫度不同菌株處理中，S+Gl.ver處理與對照無差異，而其他3個處理都能夠使枳實生苗葉片脯氨酸含量維持在較低的水平上，與對照差異性顯著，尤其在40℃的處理下；但這3種不同溫度處理之間無顯著差異。在這一點上，Gi.margarita并沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢菌株的特點。

2.5 不同溫度下叢枝菌根對枳實生苗葉片抗氧化系統(tǒng)的影響

接種叢枝菌根真菌能夠顯著提高溫度脅迫下枳實生苗葉片SOD活性。試驗結(jié)果表明（圖8），不同溫度下不同菌株之間的SOD活性差異顯著。相同溫度下，與對照相比，以S+G.vmm處理最高，S+Gi.mar、S+Gl.mos處理次之，S+Gl.ver處理最小。而接種相同菌株在不同溫度下SOD活性差異性不大。

接種不同叢枝菌根真菌顯著提高了高溫逆境下枳實生苗葉片POD活性。如圖9所示，與對照相比，不同溫度下菌根化枳實生苗葉片POD活性顯著提高，以S+G.vmm處理為最佳，這證明AM真菌能夠提高植株體內(nèi)POD的活性。尤其在40℃時，與對照相比，接種AM真菌處理更能顯著地提高植株P(guān)OD活性，且S+G.vmm處理的效果最為顯著。

3 小 結(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，接種叢枝菌根真菌能夠增強枳實生苗對高溫脅迫的抵抗力，減輕高溫對枳實生苗的傷害。S+G.vmm處理與對照的差異最大，其次是S+Gi.mar處理。由此可見，S+G.vmm處理能最大地提高枳實生苗耐高溫能力，這跟自然狀態(tài)下土壤中是多種菌株存在相符合。從單獨效果來看，珠狀巨孢囊霉則是枳實生苗的優(yōu)良高效菌株。試驗表明，叢枝菌根能有效提高枳實生苗的耐高溫脅迫，但試驗中大多數(shù)指標是間接反映植株對高溫脅迫的反應，而根系活力則不同，它直接反映了叢枝菌根真菌與植物根系形成共生關(guān)系，并通過對根系的直接作用使植株減小高溫脅迫帶來的負面影響。推測叢枝菌根真菌提高寄主植物的抗高溫脅迫可能與叢枝菌根真菌提高了寄主植物的根系活力有關(guān)。至于叢枝菌根真菌是怎樣提高根系的活力、根系活力提高后如何增強植株耐高溫的能力，仍需要深入研究。

[1]吳強盛，夏仁學，胡利明.土壤未滅菌條件下叢枝菌根對枳實生苗生長和抗旱性的影響[J].果樹學報，2004，21（4）：315-318.

[2]吳強盛.園藝植物叢枝菌根的研究與應用[M].北京：科學出版社，2010.

[3]楊曉紅，曾 斌，李新國，等.AM真菌種間差異對枳殼生長及耐熱性效應的研究[J].菌物學報，2005,24（4）：582-589.

[4]李思龍，張玉剛，陳丹明.叢枝菌根對高溫脅迫下牡丹生理生化的影響[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（7）：154-157.

[5]韓 冰，賀超興，閆 妍，等.AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長和葉片抗氧化系統(tǒng)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2011，44（8）：1646-1653.