干旱脅迫下外源內(nèi)生菌提取物AAC—2對玉米苗期生理生化特性的影響

摘要：以植物內(nèi)生菌提取物（AAC-2）拌種預(yù)處理玉米（Zea mays L.）種子，在10% PEG-6000脅迫模擬干旱環(huán)境下，研究植物內(nèi)生菌提取物AAC-2對玉米幼苗生理生化特性的影響。結(jié)果表明，經(jīng)AAC-2處理后玉米苗期葉片比對照葉綠素含量增加3.33%，脯氨酸含量增加10.43%，可溶性糖含量增加11.29%，丙二醛含量降低18.50%。植物內(nèi)生菌提取物（AAC-2）通過對玉米苗期生理生化特性的干旱適應(yīng)性調(diào)節(jié)，可有效緩解干旱脅迫對玉米幼苗的傷害，提高其抗旱能力。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫；玉米（Zea mays L.）；內(nèi)生菌提取物；生理生化

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）17-4503-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.17.037

Abstract：The effects of extracts of endophytes on physiological and biochemical characters of maize（Zea mays L.） at seedling stage under 10% PEG-6000 simulating drought stress were investigated. The results showed that the chlorophyll content increased by 3.33%，the content of free proline was increased by 10.43% compared with control，the soluble sugar content in leaves of maize seedling was increased by 11.29%，the malonaldehyde content was decreased by 18.50%. All these results showed the extracts of endophytes（SRD） could alleviate the damage of drought stress on corn in seedling stage.

Key words：drought stress； maize（Zea mays L.）； extracts of endophytes； physiology and biochemistry

干旱是限制農(nóng)作物生產(chǎn)的主要逆境之一，是作物產(chǎn)量減少的主要脅迫因子[1，2]，造成的農(nóng)業(yè)損失嚴(yán)重[3]。玉米（Zea mays L.）在世界范圍內(nèi)廣泛種植，在整個生育時期需水量較大，干旱成為制約中國玉米發(fā)展的首要不利因素。因此，使用外源物質(zhì)提高玉米的抗旱性，減少干旱對玉米生產(chǎn)造成的損失，己成為人們密切關(guān)注的重大問題。

外源物質(zhì)調(diào)節(jié)是指利用高分子或膜物質(zhì)調(diào)節(jié)控制水分的機(jī)能，以植物為中心，以水分為關(guān)鍵，達(dá)到節(jié)水抗旱的目的。利用化學(xué)試劑增強(qiáng)植物的抗旱能力是從發(fā)現(xiàn)植物生長促進(jìn)物質(zhì)以后，開始研究利用微量化學(xué)物質(zhì)干預(yù)其生長發(fā)育，并擴(kuò)展到植物的抗逆性方面。有關(guān)玉米干旱脅迫與抗旱性的機(jī)理及其應(yīng)用研究日益受到重視，而在干旱條件下對玉米施用植物內(nèi)生菌提取物的研究鮮見報道。本試驗通過研究干旱脅迫下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期生理生化特性的影響，以期為干旱逆境條件下玉米的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種為創(chuàng)奇518。植物內(nèi)生菌提取物來源于3種野生植物根系內(nèi)生菌的提取物，按照一定比例混合，即為AAC-2。內(nèi)生菌菌株分別為鏈格孢（Alternaria alternata）、鏈格孢屬（Alternaria sp.）、晶粒鬼傘（Coprinus micaceus），均由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物工程中心分離保存。

1.2 試驗方法

采用75%的乙醇對玉米種子消毒3 min，用滅菌后的去離子水沖洗干凈，風(fēng)干后備用。玉米苗期采用水培試驗，光照12 h，暗培養(yǎng)12 h，光照度為148 μmol/（m2·s），白天26 ℃，晚間18 ℃培養(yǎng)。采用提取物AAC-2包衣玉米種子，用量為200 ng/粒，晾干。采用 10% PEG-6000高滲溶液模擬土壤干旱脅迫，計算得到水勢為-0.15 MPa。將玉米種子置于10% PEG-6000完全營養(yǎng)液進(jìn)行干旱脅迫培養(yǎng)，每個處理30株，3次重復(fù)。待幼苗長至2葉期后，測定葉片中葉綠素、脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)和丙二醛等生理指標(biāo)。

1.3 項目測定

葉綠素含量采用浸提法測定[4]；脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測定[5]；可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)比色法測定[6]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法測定[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行計算，方差分析采用 SPSS19.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期葉綠素含量的影響

由表1可知，PEG干旱脅迫條件下，植物內(nèi)生菌提取物包衣處理對玉米苗期葉綠素含量具有顯著影響。外源AAC-2處理后葉綠素含量比對照高3.33%，可見，植物內(nèi)生菌提取物可以降低干旱脅迫對玉米苗期葉片葉綠素造成的損傷。

2.2 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)作用的影響

2.2.1 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期脯氨酸含量的影響 脯氨酸在植物抗旱適應(yīng)方面的作用主要是參與滲透調(diào)節(jié)，減少氨毒害和保護(hù)生物大分子，因此植物體內(nèi)脯氨酸含量越高，植物的抗旱性越強(qiáng)[8]。如圖2所示，經(jīng)AAC-2處理后，玉米苗期葉片中脯氨酸含量比對照增加了10.43%。在玉米苗期受到干旱脅迫后，植物內(nèi)生菌提取物可使葉片脯氨酸含量增加，通過積累脯氨酸來應(yīng)對干旱脅迫對生長造成的抑制作用。

2.2.2 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期可溶性蛋白質(zhì)含量的影響 可溶性蛋白是受干旱脅迫后積累的主要滲透物質(zhì)之一，對于維護(hù)細(xì)胞膨壓勢，保護(hù)細(xì)胞行使正常功能具有重要的意義。如圖3所示，植物內(nèi)生菌提取物AAC-2處理玉米苗期葉片后，其可溶性蛋白質(zhì)含量有所升高，比對照提高了11.29%。結(jié)果表明，適宜濃度的植物內(nèi)生菌提取物能夠提高干旱脅迫條件下玉米苗期葉片可溶性蛋白質(zhì)的含量，從而提高玉米植株的抗旱性。

2.3 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期丙二醛含量的影響

由圖4可以看出，經(jīng)過處理后的玉米苗期葉片MDA含量產(chǎn)生了變化。未經(jīng)處理的對照MDA含量為17.19 μmol/g，經(jīng)過植物內(nèi)生菌提取物AAC-2處理過的MDA含量為14.01 μmol/g，說明處理后使MDA的濃度大幅度地降低，減緩效果最為明顯，表明植物內(nèi)生菌提取物處理能夠有效減緩干旱脅迫下玉米苗期生長受到的傷害。

3 小結(jié)與討論

植物的抗逆特性實質(zhì)上是一個相互交叉、錯綜復(fù)雜的生理變化過程?？购敌誀钍怯啥喾N因素相互作用而構(gòu)成的復(fù)雜綜合性狀，反映了一系列生理生化和形態(tài)變化過程[9]。干旱脅迫會使葉片光合色素含量下降，并直接影響光合器官的結(jié)構(gòu)和活性。植物在遭受干旱脅迫后葉片細(xì)胞膜透性和MDA含量升高[10]，同時通過積累一些可溶性糖、游離氨基酸、脯氨酸等可溶性物質(zhì)來進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)，以此適應(yīng)干旱脅迫，且抗旱性越強(qiáng)的材料，積累量越大[11-13]。因此，光合作用和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以作為玉米幼苗對干旱脅迫適應(yīng)性的判斷物質(zhì)。本試驗研究了干旱脅迫下植物內(nèi)生菌提取物對玉米苗期的生理生化指標(biāo)的影響，主要是對光合性能和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響。通過試驗發(fā)現(xiàn)，在同等試驗條件下，植物內(nèi)生菌提取物拌種處理葉綠素含量要比對照高3.33%，有效地提高了干旱脅迫下玉米幼苗的光合能力。主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性糖比對照組提高了10.43%、11.29%，丙二醛含量比對照低18.50%，研究結(jié)果表明，植物內(nèi)生菌次生代謝產(chǎn)物通過對玉米生理特性的干旱適應(yīng)性調(diào)節(jié)來提高其抗旱能力。

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