叢枝菌根真菌淵AMF冤對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

曹巖坡，戴　鵬，戴素英（河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北　石家莊　050051）

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叢枝菌根真菌淵AMF冤對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

曹巖坡，戴鵬，戴素英*
（河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北石家莊050051）

摘要：以黃瓜品種津優(yōu)303為試驗(yàn)材料，設(shè)低溫+滅菌接種物、常溫+菌劑、低溫+菌劑3個(gè)處理，以常溫+滅菌接種物處理為對照，研究了接種叢枝菌根真菌（AMF）對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明：低溫脅迫下黃瓜幼苗生長量（株高，地上部和地下部的鮮重與干重）、黃瓜幼苗葉片光合參數(shù)（凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和葉綠素含量）以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)［最大熒光（Fm）、初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）、PSII的潛在光化學(xué)活性（Fv/F0）］均顯著約CK，嚴(yán)重抑制了黃瓜幼苗的生長；初始熒光（F0）顯著躍CK，PSII反應(yīng)中心遭受損害。低溫脅迫下接種AMF處理的黃瓜幼苗生長量以及葉片幼苗光合參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)指標(biāo)值均顯著躍未接種AMF處理，F(xiàn)0顯著約未接種AMF處理，其中，葉綠素含量提高10.24%，F(xiàn)m、Fv/Fm和Fv/F0分別提高14.2%、5.9%和31.4%，F(xiàn)0降低8%，明顯緩解低溫脅迫對幼苗的傷害。

關(guān)鍵詞：黃瓜；低溫脅迫；葉綠素?zé)晒鈪?shù)；叢枝菌根真菌

黃瓜為典型的喜溫植物，對低溫環(huán)境比較敏感，當(dāng)環(huán)境溫度約13℃時(shí)生長受到抑制，溫度約1℃時(shí)即可發(fā)生凍害[1]。黃瓜是北方地區(qū)日光溫室生產(chǎn)中的主要蔬菜種類之一，在越冬栽培過程中經(jīng)常遇到低溫弱光等不利因素，使其生長發(fā)育受阻，嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)。叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是自然界中廣泛存在的真菌，通過侵染植物根系后與宿主植物建立一種互惠共生的關(guān)系，從而影響宿主植物的一系列生理生化活動(dòng)，具有改善作物營養(yǎng)、提高抗逆性等作用[2～5]。研究表明，AMF可以提高韭菜[6]和茄子[7]等作物的抗寒性。關(guān)于AMF對黃瓜耐冷性的影響，前人多從抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等方面進(jìn)行研究[8～10]，而有關(guān)AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗光合及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響研究鮮見報(bào)道。在低溫脅迫條件下研究AMF對黃瓜幼苗生長、光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以期探討AMF提高黃瓜耐低溫性的生理機(jī)制。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年12月在河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)溫室和人工氣候箱進(jìn)行。參試黃瓜品種為津優(yōu)303。試驗(yàn)AMF為摩西球囊霉（Glomous mosseae，GM），來源于捷克球囊霉屬菌系；GM菌劑由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供，孢子密度4個(gè)/g（沙土）。育苗基質(zhì)為V（草炭）∶V（蛭石）=1∶1配制的混合基質(zhì)，并160℃高溫滅菌。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)處理試驗(yàn)設(shè)低溫+滅菌接種物（L）、常溫+菌劑（AMF）、低溫+菌劑（L+AMF）3個(gè)處理，以常溫+滅菌接種物處理為對照（CK）。其中，低溫處理為人工氣候箱溫度8℃/8℃（晝/夜）；常溫處理為人工氣候箱溫度27℃/17℃（晝/夜）；菌劑和滅菌接種物處理分別為營養(yǎng)缽的基質(zhì)中加入10 g菌劑或滅菌接種物，混均。每個(gè)營養(yǎng)缽為1個(gè)處理，3次重復(fù)。

選取飽滿一致的種子浸種催芽，待種子發(fā)芽后播種于營養(yǎng)缽中，1株/缽，置溫室內(nèi)育苗。待幼苗達(dá)到2葉1心時(shí)，選取生長一致的幼苗（接菌和未接菌幼苗各60株），移至人工氣候箱［光周期12 h/12 h，光照強(qiáng)度150滋mol/（m2·s）］繼續(xù)培養(yǎng)。

1.2.2測定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1生長量。處理當(dāng)天，選取長勢一致的植株3株，測定株高；將植株整株拔出，用蒸餾水沖洗干凈，吸干表面水分，將地上部與地下部分開，分別稱量鮮重（Wf）；然后105℃殺青10 min，之后80℃烘干至恒重，稱量干重（Wd）。處理后第6 d，選取各處理長勢一致的植株3株，測定株高、鮮重、干重，并計(jì)算指標(biāo)值增加量。

1.2.2.2光合參數(shù)。處理后第6 d的9：00～11：00，選取幼苗第2片真葉，用Li-6400型光合測定系統(tǒng)〔光量子通量密度1000滋mol/（m2·s），葉室溫度（25依1）℃、CO2濃度（350依10）滋mol/mol〕，測定葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和葉綠素含量。

1.2.2.3葉綠素?zé)晒鈪?shù)。分別于處理后第0、2、4、6 d，選取幼苗第2片真葉，將葉片暗適應(yīng)20 min，用mini-PAM便攜調(diào)制式熒光儀（WALZ公司生產(chǎn)），測定葉片的最小熒光（F0）、最大熒光（Fm）和實(shí)際熒光（Fv）；并計(jì)算PSII原初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）和PSII的潛在光化學(xué)活性（Fv/F0）。

1.2.3數(shù)據(jù)分析利用SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用Duncan’s多重比較法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長的影響

處理L的黃瓜幼苗株高、鮮重和干重增長量均顯著約CK；處理AMF的所有生長指標(biāo)增長量均顯著躍CK，株高、地上部鮮重、地下部鮮重、地上部干重、地下部干重分別增加了4.2%、33.6%、31.5%、27.8%和25.0%；處理L+AMF的所有幼苗生長指標(biāo)增長量均顯著躍處理L（表1），株高、地上部鮮重、地下部鮮重、地上部干重、地下部干重分別增加了15.0%、52.3%、43.5%、45.1%和33.3%。表明低溫脅迫下，黃瓜幼苗生長受到明顯抑制；常溫和低溫栽培條件下，接種AMF均可顯著促進(jìn)黃瓜幼苗生長，其中在低溫脅迫下效果更加明顯。

表1　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長的影響Table 1 Effects of AMF on growth of cucumber seedlings under low temperature stress

2.2AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗光合參數(shù)的影響

處理L的黃瓜幼苗葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和葉綠素含量均顯著約CK；處理AMF的所有光合參數(shù)指標(biāo)值均顯著躍CK，葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率分別提高了12.3%、7.7%、5.7%和5.1%；處理L+AMF的所有光合參數(shù)指標(biāo)值均顯著躍處理L（表2），葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率分別提高了35.4%、50.4%、38.8% 和25.1%。表明低溫脅迫下，黃瓜葉片的光合和蒸騰作用受到明顯抑制，葉綠素含量明顯降低；常溫和低溫栽培條件下，接種AMF可以顯著提高黃瓜幼苗的光合能力，其中在低溫脅迫下效果更加明顯。

表2　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗光合參數(shù)的影響Table 2 Effects of AMF on photosynthetic characteristics of cucumber seedlings under low temperature stress

2.3AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

處理AMF的黃瓜幼苗葉片F(xiàn)0與CK無顯著差異；處理L葉片的F0顯著躍CK，其中，低溫處理6 d時(shí)較CK增加了13.4%；處理L+AMF在處理第6 d時(shí)葉片的F0較處理L降低了8%，差異達(dá)顯著水平（圖1）。表明常溫條件下接種AMF對黃瓜幼苗葉片F(xiàn)0影響較??；低溫脅迫下葉片PSII反應(yīng)中心被破壞或發(fā)生可逆失活，但接種AMF可以有效減緩低溫處理下黃瓜幼苗F0的降幅，從而減輕低溫對黃瓜葉片的傷害。

處理AMF的黃瓜幼苗葉片F(xiàn)m與CK無顯著差異；處理L的葉片F(xiàn)m呈下降趨勢，其降幅隨脅迫時(shí)間的延長而增大，處理6 d時(shí)較CK降低了18.9%；處理L+AMF的黃瓜幼苗Fm在處理6 d時(shí)較處理L增加了14.2%（圖2）。表明常溫條件下接種AMF對黃瓜幼苗葉片F(xiàn)m影響較小；低溫脅迫下接種AMF可以使Fm顯著降低，而接種AMF可以有效抑制低溫脅迫引起的幼苗葉片F(xiàn)m的降低，從而減輕低溫對黃瓜葉片的傷害。

圖1　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片F(xiàn)0的影響Fig.1 Effects of AMF on F0of cucumber seedlings under low temperature stress

圖2　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片F(xiàn)m的影響Fig.2 Effects of AMF on Fm of cucumber seedlings under low temperature stress

處理AMF的黃瓜幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/F0與CK均無顯著差異；處理L的黃瓜幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/F0呈明顯下降趨勢，且降幅隨脅迫時(shí)間的延長而增大，其中，處理6 d時(shí)分別較CK降低了7.9%和34.2%；處理L+AMF的黃瓜幼苗Fv/Fm與Fv/F0在處理6 d時(shí)分別較處理L增加5.9%和31.4%（圖3和4）。表明常溫條件下接種AMF對黃瓜幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/F0影響較??；低溫脅迫可以使Fv/Fm和Fv/F0顯著降低，而接種AMF可以顯著提高低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/F0，從而提高低溫脅迫下黃瓜幼苗的抗性。

圖3　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片F(xiàn)v/Fm的影響Fig.3 Effects of AMF on Fv/Fm of cucumber seedlings under low temperature stress

圖4　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片F(xiàn)v/F0的影響Fig.4 Effects of AMF on Fv/F0of cucumber seedlings under low temperature stress

3　結(jié)論與討論

溫度是設(shè)施栽培中影響作物生長的重要因素，低溫常導(dǎo)致植物生長受阻，生物量下降，甚至死亡。本研究結(jié)果表明，低溫脅迫下黃瓜幼苗的株高以及地上部和地下部的鮮重與干重均顯著低于對照，嚴(yán)重抑制了黃瓜幼苗的生長。韓冰等[10]研究發(fā)現(xiàn)，接種AMF可以有效緩解低溫脅迫下植物生長受到的抑制作用。本研究結(jié)果也顯示，接種AMF可以促進(jìn)低溫脅迫下黃瓜的生長，植株的株高以及地上部和地下部的鮮重與干重均顯著提高，從而緩解了低溫脅迫對幼苗的傷害。

葉綠素是植物光合作用的重要色素分子，低溫處理下植株葉片葉綠素含量降低，接種AMF可提高低溫脅迫下植株的葉綠素含量[11]。本研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，接種AMF顯著提高了低溫脅迫下黃瓜幼苗的葉綠素含量和光合速率，這可能是由于接種AMF后促進(jìn)了黃瓜幼苗對水分和養(yǎng)分的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)，利于葉綠素的合成，從而促進(jìn)光合作用的提高。

低溫脅迫對植物的光合作用機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一定的損傷，葉綠素?zé)晒鈪?shù)反映了光合作用的整個(gè)過程[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫使黃瓜幼苗的初始熒光F0顯著上升，而Fm、Fv/Fm和Fv/F0均顯著降低，這與曹玉杰等[9]在黃瓜、吳雪霞等[13]在茄子上的研究結(jié)果相一致。初始熒光F0升高，說明PSII反應(yīng)中心遭受損害而部分失活；Fm和Fv/Fm下降，表明植物葉片發(fā)生了光抑制[14，15]。接種AMF可以提高植株的抗逆性，在防御逆境脅迫方面能起到重要作用[16，17]。本研究結(jié)果表明，接種AMF可以降低低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片的F0，顯著提高Fm、Fv/Fm和Fv/F0，緩解低溫脅迫對黃瓜幼苗的傷害。

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Effects of Arbuscular Mycorrhiza Fungi on Seedlings Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Cucumber under Low Temperature Stress

CAO Yan-po，DAI Peng，DAI Su-ying*
（Institute of Cash Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China）

Abstract：The effects of inoculation of arbuscular mycorrhiza fungi on seedlings growth and chlorophyll fluorescent characteristics of seedlings of cucumber（Jinyou 303）under low temperature stress were inves-tigated in the growth chamber. The results showed that AMF inoculation treatment could significantly pro-mote the seedlings height，fresh weight，dry weigh under low temperature stress. Compared with the con-trol treatment，AMF inoculation treatment could significantly promote the chlorophyll contents by 10.24%，and increment Fm，F(xiàn)v/Fm，F(xiàn)v/F0by 14.2%，5.9% and 31.4%，while reduced F0by 8%.

Key words：Cucumber；Low temperature stress；Chlorophyll fluorescence parameters；Arbuscular mycor原rhiza fungi

中圖分類號：S642.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1008-1631（2016）01-0034-04

收稿日期：2015-04-14

作者簡介：曹巖坡（1981-），男，河北石家莊人，助理研究員，碩士，主要從事黃瓜育種和栽培研究。Tel：0311 -87652106；E-mail：caoyanpo@126.com。

通訊作者：戴素英（1957-），女，河北博野人，研究員，主要從事黃瓜育種和栽培研究。Tel：0311 -87652106；E -mail：daisuying2004@163.com。