鹽脅迫下內(nèi)生真菌感染對高羊茅生理指標(biāo)和產(chǎn)量的影響

陳水紅　崔小杰　張劍云

摘要：以感染內(nèi)生真菌的草坪草高羊茅凌志為試驗(yàn)材料，建植內(nèi)生真菌感染（E+）和不感染（E-）的高羊茅植株，并對其進(jìn)行不同濃度的鹽分脅迫，通過觀測生長和相關(guān)生理指標(biāo)，揭示內(nèi)生真菌對宿主植物抗鹽性的影響。結(jié)果表明，在鹽處理下，內(nèi)生真菌感染可導(dǎo)致高羊茅莖葉中丙二醛含量和還原糖含量增加；過氧化氫酶活性、脯氨酸含量和過氧化物酶活性降低；內(nèi)生真菌感染對宿主高羊茅的地上和地下產(chǎn)量有增益作用。

關(guān)鍵詞：內(nèi)生真菌；高羊茅；抗鹽性；生理指標(biāo)；產(chǎn)量

中圖分類號：S543.901 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-1302（2015）05-0187-03

與植物共生的真菌按照共生部位的不同可分為2類：一類是存在于植物根部的菌根真菌；另一類是存在于健康植物莖葉中的內(nèi)生真菌。內(nèi)生真菌可以增強(qiáng)宿主植物對生物脅迫和非生物脅迫的抗性。關(guān)于內(nèi)生真菌對禾本科植物抗逆性影響的研究，目前的工作集中在對生物脅迫的抗性方面，其中包括食草動(dòng)物和食草昆蟲的取食、線蟲和病原菌的危害以及其他植物的競爭等。至于對非生物脅迫的抗性，以往的研究重點(diǎn)多放在對干旱脅迫的抗性方面，大量的研究工作表明，內(nèi)生真菌可增強(qiáng)宿主植物的抗旱性，而關(guān)于內(nèi)生真菌感染對植物抗鹽性的影響目前報(bào)道較少。

世界有10%以上的陸地面積受鹽漬化的影響，中國的鹽漬化和次生鹽漬化土地也有4000萬hm²以上，尤其是在新疆地區(qū)，不僅氣候干燥，而且土地也多為鹽堿地帶，使得植被顯得尤為珍貴。大面積的鹽漬化土地嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對其進(jìn)行改造成為當(dāng)務(wù)之急。采用選育或培育抗鹽品種來改良鹽堿地，對保護(hù)植被、大力發(fā)展綠化、優(yōu)化人們生活環(huán)境有著極其重要的意義。國內(nèi)外眾多學(xué)者做了大量的研究工作，發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌對植物鹽脅迫適應(yīng)機(jī)制有重要的影響作用。因此本研究選擇了適合于南疆塔里木盆地生長的草坪草——高羊茅凌志為試驗(yàn)材料，在盆栽條件下模擬鹽脅迫試驗(yàn)，研究內(nèi)生真菌對宿主抗鹽性的影響。

1.材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

高羊茅凌志的種子購買于百綠國際草業(yè)有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1植株幼苗培養(yǎng)在直徑14cm的花盆里，加入滅過菌的蛭石粉，壓平并均勻地種植高羊茅種子，播種后，每天澆水，出苗后每3天澆1次水，每周澆1次完全Hoagland營養(yǎng)液，自然光照，培養(yǎng)6周以上。

1.2.2

內(nèi)生真菌檢測

當(dāng)高羊茅幼苗長到分蘗期時(shí)，用鑷子和手術(shù)刀片刮取高羊茅植株葉鞘表皮細(xì)胞放在載玻片上用0.8%的乳酸苯胺藍(lán)染色后在顯微鏡下觀察，判斷是否帶內(nèi)生真菌。檢測結(jié)果為市售種子帶菌率100%。

1.2.3不帶內(nèi)生真菌植株選取一半的植抹，噴灑殺真菌劑，7d后檢測是否全部殺死內(nèi)生真菌。檢測結(jié)果為70%植株體內(nèi)不帶內(nèi)生真菌，將檢測的不帶菌植株移栽到直徑14cm、高22cm的花盆里，每盆5株。同時(shí)，移栽帶菌植抹于同樣大小的花盆中，每盆5株。

1.2.4鹽分脅迫處理同時(shí)對帶菌植株（E+）和不帶菌植株（E-）分別進(jìn)行3個(gè)鹽分濃度處理，分別為0.4%NaCl溶液（處理1）、0.8%NaCl溶液（處理2）、1.2%NaCl溶液（處理3），對照（CK）只澆Hoagland營養(yǎng)液和水，重復(fù)5次。脅迫過程中注意及時(shí)補(bǔ)充由于葉片蒸騰損失的水分，以保持花盆內(nèi)處理液恒定濃度。脅迫處理1周后，測定植株理化指標(biāo)；1個(gè)月后，測定莖葉產(chǎn)量和根產(chǎn)量。

1.2.5指標(biāo)測定方法可溶性糖含量測定采用李合生的蒽酮比色法；脯氨酸含量測定采用張殿忠等的磺基水楊酸法；丙二醛含量測定參照李合生的硫代巴比妥酸法；過氧化物酶（POD）活性測定采用李合生的愈創(chuàng)木酚法；過氧化氫酶（CAT）活性參照李樹偉等的滴定法。

2.結(jié)果與分析

2.1丙二醛（MDA）含量

由圖1可知，隨著鹽濃度升高，高羊茅植株丙二醛含量增加；感染內(nèi)生真菌高羊茅丙二醛含量均高于不感染的高羊茅植抹。

2.2脯氨酸含量

脯氨酸（Pro）是植物蛋白質(zhì)的組分之一，并可以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體中。在干旱、鹽漬等脅迫條件下，許多植物體內(nèi)脯氨酸大量積累。由圖2可知，在鹽脅迫條件下，感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株比不感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株脯氨酸含量低；隨著鹽濃度升高，脯氨酸含量也升高。

2.3可溶性糖含量

從圖3可以看出，在對照和低鹽濃度處理下，感染內(nèi)生真菌和未感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株的可溶性糖含量無明顯變化。隨著鹽濃度升高，帶菌植株與不帶菌植株的可溶性糖含量均明顯下降，但感染植株仍比未感染植株可溶性糖含量高。在0.8%NaCl鹽濃度脅迫下，內(nèi)生真菌感染顯著提高了宿主高羊茅中可溶性糖的含量。

2.4過氧化物酶（POD）活性

由圖4可知，在對照和低鹽濃度處理下，感染內(nèi)生真菌和未感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株地上部分的POD活性無明顯差異，但隨著鹽濃度升高，帶菌植株的POD活性下降，且在1.2%氯化鈉處理時(shí)顯著低于未帶菌處理。所有處理中帶內(nèi)生真菌高羊茅植株的POD活性均低于不帶菌植株。

2.5過氧化氫酶活性

過氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，是以鐵卟啉為輔基的結(jié)合酶。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內(nèi)的過氧化氫，從而使細(xì)胞免受H2O2的毒害，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。圖5表明，在鹽脅迫下，帶內(nèi)生真菌的高羊茅植株內(nèi)過氧化氫酶活性比不含內(nèi)生真菌的高羊茅植株低，且在0.4%NaCl溶液處理時(shí)顯著低于未帶菌處理。隨著鹽脅迫濃度升高，感染和未感染植抹的過氧化氫酶活性均升高。

2.6產(chǎn)量

地上草產(chǎn)量和地下根質(zhì)量可以很直觀地表現(xiàn)出植株的生長狀況。在外界條件不適合植株生長時(shí)，植物會(huì)通過調(diào)節(jié)葉質(zhì)量和根質(zhì)量的比例即根冠比來適應(yīng)不同的環(huán)境。由圖6和圖7可知，隨著鹽脅迫濃度升高，帶菌高羊茅植株的地上草（莖葉）產(chǎn)量和地下根產(chǎn)量都降低。在小于0.8%NaCl濃度處理前，帶菌植株的地上草產(chǎn)量高于不帶菌高羊茅植株的產(chǎn)量。而感染內(nèi)生真菌植抹的根產(chǎn)量一直高于不帶內(nèi)生真菌植株，說明在鹽脅迫作用下，內(nèi)生真菌的感染提高了宿主植物的根產(chǎn)量。綜上所述，在鹽脅迫條件下，帶菌種群產(chǎn)量高于不帶菌種群，說明鹽脅迫條件下內(nèi)生真菌能促進(jìn)高羊茅的生長，從而提高其耐鹽性。

3.結(jié)論與討論

細(xì)胞膜的穩(wěn)定性影響著植物的滲透能力，因此細(xì)胞膜的穩(wěn)定性可用來判斷不同植物的抗逆性，丙二醛作為脂質(zhì)過氧化作用的產(chǎn)物，其含量高低反映了膜脂過氧化作用的強(qiáng)弱。抗鹽性較強(qiáng)的牧草體內(nèi)膜脂過氧化物產(chǎn)物丙二醛含量較高，而抗鹽性較差的則相反。本試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這點(diǎn)，隨著鹽濃度升高，丙二醛含量呈現(xiàn)增加趨勢。內(nèi)生真菌感染能提高宿主丙二醛含量。

到目前為止的研究表明，植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)劑的種類和數(shù)量是衡量植物抗鹽能力的重要參考指標(biāo)，脯氨酸含量被用于鑒定牧草耐鹽性，脯氨酸累積可以增加對脅迫的耐性。本研究中感染內(nèi)生真菌植株與未感染植株在高鹽濃度脅迫下脯氨酸含量均明顯升高，也證實(shí)了脯氨酸積累可增加對脅迫的耐性，但感染內(nèi)生真菌植株比未感染植抹的脯氨酸含量低，這一結(jié)論與任安芝等內(nèi)生真菌感染可導(dǎo)致宿主黑麥草葉內(nèi)的脯氨酸含量增加的結(jié)果不符合。

鹽脅迫下植物生長受到抑制，葡萄的糖利用減少，植物葉片內(nèi)可溶性糖含量增加。在本試驗(yàn)中，隨著鹽濃度升高，感染植株與未感染植抹可溶性糖含量均降低，感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株的可溶性糖含量高于未感染植株。這一結(jié)論與任安芝等內(nèi)生真菌感染顯著降低了宿主黑麥草中可溶性糖的含量也是相反的。

過氧化物酶為植物內(nèi)源自由基消除劑，屬于保護(hù)酶系統(tǒng)。從本試驗(yàn)結(jié)果可知，高羊茅植株受到鹽脅迫后，感染內(nèi)生真菌植株的過氧化物酶活性低于未感染植株。這與任安芝等報(bào)道的內(nèi)生真菌在黑麥草抗旱中的研究結(jié)果一致。隨著鹽脅迫濃度升高，植株體內(nèi)過氧化氫酶含量也隨著升高，證明了過氧化氫酶活力越高，植株體內(nèi)的抗鹽性越強(qiáng)；但試驗(yàn)結(jié)果為感染植株體內(nèi)的過氧化氫酶含量比未感染植株的含量低，鹽脅迫下內(nèi)生真菌未表現(xiàn)出對植物cAT酶的活性調(diào)節(jié)作用，與陳世蘋等的研究結(jié)果一致。

本研究結(jié)果表明，在低于0.8%Nacl鹽脅迫條件下，感染內(nèi)生真菌的高羊茅植株地上部分產(chǎn)量和地下部分產(chǎn)量均高于未感染植株，說明在適度鹽脅迫條件下內(nèi)生真菌提高了宿主高羊茅的生物量。因此內(nèi)生真菌可以提高宿主高羊茅的抗鹽性。endprint