VAM真菌對(duì)大豆幼苗抗旱性的影響

駱強(qiáng)

摘要：通過盆栽方法研究了干旱脅迫下接種泡囊叢枝菌根真菌（VAM真菌） 摩西球囊霉 （Glomus mosseae）對(duì)大豆[Glycine max （L.） Merr.]幼苗葉片質(zhì)膜抗氧化系統(tǒng)、葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及葉片色素含量的影響。結(jié)果表明，干旱脅迫下，與未接種VAM真菌相比，接種VAM真菌可以緩解因干旱脅迫造成的大豆葉片內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性的下降，顯著提高類胡蘿卜素含量，緩解游離脯氨酸（Pro）的積累、提高可溶性蛋白質(zhì)（SP）含量，提高可溶性糖（SG）的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，抑制葉綠素（Chl）的分解。

關(guān)鍵詞：大豆[Glycine max （L.） Merr.]幼苗；抗旱機(jī)理；VAM真菌；干旱脅迫

中圖分類號(hào)：S565.1； Q948.22+2.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）05-1017-03

Effect of VAM Fungi on Drought Resistance of Soybean Seedling

LUO Qiang

（School of Geography and Life Sciences， Bijie University， Bijie 551700，Guizhou，China）

Abstract： The effects of inoculation of vesicular arbuscular mycorrhizal（VAM） fungi Glomus mosseae on plasma antioxidant system， content of smotic regulation substances and pigment in leaves of soybean（Glycine max（L.） Merr.） seedling under drought stress were studied using pot experiment. The results showed that the decrease of superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD） and catalase（CAT） activity caused by drought stress could be released by inoculation of VAM fungi. While the content of carotenoid significantly increased； accumulation of free praline（Pro） decreased， content of soluble protein （SP） increased， and transit of soluble sugar （SG） was speed up； the decomposition of chlorophyll（Chl） was restrained.

Key words： soybean[Glycine max（L.）Merr.] seedling； mechanism of drought resistance； VAM fungi； drought stress

干旱是限制中國北方作物生長發(fā)育的主要逆境之一[1]。大豆[Glycine max （L.） Merr.]是中國重要的油料作物，需水量較高，根系不發(fā)達(dá)，是豆類作物中對(duì)缺水最敏感的一種。水分不僅影響大豆植株形態(tài)的變化，而且還影響其生理反應(yīng)，進(jìn)而影響產(chǎn)量和品質(zhì)。春播大豆的生育前期恰好處于春季，極易受到干旱的影響，而苗期干旱脅迫會(huì)嚴(yán)重抑制前期的營養(yǎng)生長，進(jìn)而影響后期的生育。泡囊叢枝菌根（Vesicular-Arbuscular Mycorrhizal，VAM）真菌是一種由菌根真菌侵染而成的復(fù)合體[2]。菌根的存在可以提高植物抵御不良環(huán)境的能力，尤其是在提高植物抗逆性方面有著突出作用，正是由于菌根的這些有益作用，菌根真菌生物技術(shù)及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用己成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本試驗(yàn)以大豆為試材，接種VAM真菌，研究干旱脅迫下菌根形成后對(duì)大豆幼苗抗旱效應(yīng)的影響，為相關(guān)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試大豆品種為冀豆15，由河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所培育。供試VAM真菌為摩西球囊霉 （Glomus mosseae），由北京市農(nóng)林科學(xué)院王幼珊研究員提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料菌根化 試驗(yàn)于2010年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)采用盆栽方法進(jìn)行。將精選的大豆種子洗凈后適時(shí)播種于裝有基質(zhì)的花盆（盆缽上口徑為20 cm，高17 cm）中，基質(zhì)是珍珠巖和蛭石為1∶1（V∶V）的混合物，每盆10株。大豆子葉展平后，每盆混入30 mL VAM真菌菌劑（約15 000接種勢單位）。定期抽取10%的植株調(diào)查侵染率，當(dāng)根系侵染率達(dá)90%時(shí)進(jìn)行干旱脅迫處理，以不接種菌劑為空白對(duì)照（CK）。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)置 設(shè)3個(gè)處理：①接種VAM真菌干旱脅迫處理（GM-DS）；②未接種VAM真菌干旱脅迫處理（CK-DS）；③未接種VAM真菌正常供水處理（CK-WW）。正常供水處理基質(zhì)含水量為20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），干旱脅迫處理基質(zhì)含水量為10%，各處理每天上午8∶00稱重調(diào)節(jié)含水量。每處理重復(fù)3次，每重復(fù)10盆。分別于處理開始后5、10、15 d測定相關(guān)指標(biāo)。

1.2.3 測定內(nèi)容及方法 葉片細(xì)胞質(zhì)膜透性、可溶性蛋白（SP）含量、可溶性糖（SG）含量、葉片脯氨酸（Pro）含量、葉片丙二醛（MDA）含量，超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT） 活性、葉片光合色素含量，各指標(biāo)均取新鮮葉片測定，具體測定方法參照文獻(xiàn)[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下接種VAM真菌對(duì)大豆葉片質(zhì)膜保護(hù)系統(tǒng)的影響

由表1可知，在干旱脅迫處理初期（處理后5 d），接種VAM真菌處理（GM-DS）與未接種VAM真菌處理（CK-DS）的植株葉片保護(hù)性酶活性均無顯著差異，隨處理時(shí)間延長，未接種VAM真菌處理的SOD酶活性開始呈下降趨勢，而接種VAM真菌處理基本能保持穩(wěn)定。處理后10 d，干旱脅迫下接種VAM真菌植株的SOD和CAT的活性均顯著高于未接種VAM真菌處理。15 d時(shí)，干旱脅迫下接種VAM真菌處理的植株各保護(hù)酶活性均顯著高于未接種VAM真菌處理。雖然接種VAM真菌后各保護(hù)酶指標(biāo)仍低于正常供水處理（CK-WW），但相對(duì)于未接種VAM真菌處理可明顯緩解因干旱脅迫造成的保護(hù)性酶活性的下降。

2.2 干旱脅迫下接種VAM真菌對(duì)大豆葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表2可知，干旱脅迫下接種VAM真菌處理的植株（GM-DS）表現(xiàn)出了對(duì)干旱脅迫下細(xì)胞滲透勢增大的明顯緩解作用。干旱脅迫5 d時(shí)，接種VAM真菌處理與未接種VAM真菌處理的植株游離Pro含量差異不顯著；10 d時(shí)，接種VAM真菌處理的植株游離Pro含量顯著低于未接種VAM真菌處理的植株；干旱脅迫下，植株葉片SG大量積累，接種VAM真菌處理可明顯減緩其積累速度，并提高SG在植物體內(nèi)的運(yùn)輸能力；干旱脅迫下接種VAM真菌植株葉片SP的累積量低于正常供水處理，但仍可顯著緩解干旱脅迫造成的SP大量分解。

2.3 干旱脅迫下接種VAM真菌對(duì)大豆葉片光合色素的影響

由表3可知，干旱脅迫下接種VAM真菌可有效緩解因干旱脅迫所導(dǎo)致的葉綠素（a+b）含量的降低，接種VAM真菌處理與未接種VAM真菌處理的差異達(dá)顯著水平；干旱脅迫下接種VAM真菌可提高葉綠素含量a/b，在脅迫10 d時(shí)與未接種VAM真菌處理植株差異顯著；干旱脅迫下接種VAM真菌對(duì)類胡蘿卜素含量有一定影響，可以明顯抑制干旱脅迫下類胡蘿卜素的分解。

3 討論

干旱可導(dǎo)致植物體內(nèi)活性氧累積、細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物增加[4]。裴英杰等[5]研究認(rèn)為，干旱脅迫會(huì)影響蛋白質(zhì)的合成，并提高游離脯氨酸的含量。研究結(jié)果表明，干旱脅迫可提高游離脯氨酸的含量，降低可溶性蛋白質(zhì)的含量，脅迫時(shí)間越長表現(xiàn)越明顯。推測原因可能是干旱脅迫時(shí)，氮代謝途徑的關(guān)鍵酶活性降低，ATP合成減少，影響蛋白質(zhì)合成。有研究表明，中度脅迫下葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著變化，重度脅迫下呈極顯著變化[6，7]；短期的干旱脅迫可以造成糖的運(yùn)輸途徑受阻，使葉片中的糖在脅迫初期含量明顯增加，但連續(xù)干旱脅迫則抑制了光合作用，最終導(dǎo)致可溶性糖含量的減少[8]。而此次研究結(jié)果與之前相似，并且脅迫時(shí)間越長，可溶性糖積累越多。植物細(xì)胞針對(duì)自由基所形成的氧化逆境可以誘導(dǎo)產(chǎn)生多種氧化酶抵御自由基引起的氧化損傷與致死效應(yīng)[9]。蒲光蘭等[10]研究表明，輕中度干旱可以提高抗氧化酶活性。本研究表明， CAT、SOD、POD活性在干旱脅迫下均有所下降，但接種VAM真菌處理可明顯緩解因干旱脅迫造成的各保護(hù)性酶活性的下降；干旱脅迫下，接種VAM真菌還可以顯著提高類胡蘿卜素含量，加速游離脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)的積累，提高可溶性糖的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，抑制葉綠素的分解。

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