桃葉杜鵑菌根苗對干旱脅迫的生理響應(yīng)

陳榮建，歐靜，王麗娟，龍海燕，熊賢榮，熊丹

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桃葉杜鵑菌根苗對干旱脅迫的生理響應(yīng)

陳榮建，歐靜*，王麗娟，龍海燕，熊賢榮，熊丹

(貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

以桃葉杜鵑為材料，接種4種(TY02、TY21、TY29、TY35)杜鵑花類菌根(ERM)真菌，以不接種處理為對照(CK)，進(jìn)行干旱脅迫，之后再復(fù)水，研究接種ERM真菌桃葉杜鵑的葉片相對含水量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、SOD活性、MDA含量、光合色素等生理生化指標(biāo)的變化。結(jié)果表明：接種ERM真菌能有效提高桃葉杜鵑葉片相對含水量，降低葉片水分飽和虧缺，在第15天接種TY29處理桃葉杜鵑葉片的含水量較對照增加了91.62%，復(fù)水后，接種TY35處理桃葉杜鵑葉片相對含水量最高，較對照提高了154.6%；接種ERM能顯著提高桃葉杜鵑的可溶性糖、可溶蛋白、游離脯氨酸含量；接種ERM真菌能顯著提高桃葉杜鵑的SOD活性，以接種TY35處理在第10天的SOD活性最大，較對照組增加69.4%；接種ERM真菌能顯著降低MDA含量。在干旱脅迫下，接種ERM真菌能提高桃葉杜鵑葉片的相對含水量、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量、SOD活性、光合色素的含量，降低MDA含量，從而提高桃葉杜鵑幼苗的抗旱能力，其中以接種TY29和TY35的效果較好。

桃葉杜鵑；杜鵑花類菌根(ERM)；干旱；生理響應(yīng)

桃葉杜鵑(Franch.)是杜鵑花屬常綠灌木，冠形優(yōu)美，花色豐富，花期集中于5—6月，主要分布于貴州海拔1 800～1 830 m的高山地區(qū)，是園林景觀應(yīng)用潛力較高的觀賞花木。桃葉杜鵑的抗旱性較差，旱害是制約其遷地保育及園林應(yīng)用的主要限制因子。研究[1–3]表明，杜鵑花類菌根(ericoid mycorrhizas，ERM)在杜鵑花類植物的營養(yǎng)吸收、促進(jìn)生長、增強(qiáng)逆境適應(yīng)能力等方面有重要作用。接種ERM真菌能促進(jìn)云錦杜鵑對硝態(tài)氮和有機(jī)氮的吸收[4]，對云錦杜鵑[3]、錦繡杜鵑[5]等有明顯的促生效應(yīng)。本研究中，以桃葉杜鵑為試材，接種不同ERM真菌，研究干旱脅迫下桃葉杜鵑生理指標(biāo)的變化，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1　材料與方法

1.1　材料

桃葉杜鵑種子采自貴州省百里杜鵑風(fēng)景區(qū)方家坪，千粒質(zhì)量為(0.206±0.001) g。育苗基質(zhì)采自百里杜鵑風(fēng)景區(qū)桃葉杜鵑林下，為腐殖質(zhì)土?；|(zhì)的pH值為4.77，有機(jī)質(zhì)含量為44.15 g/kg，全氮含量為1.56 g/kg，全磷含量為0.16 g/kg，有效磷含量為7.04 mg/kg，堿解氮含量為268.55 mg/kg，速效鉀含量為205.91 mg/kg。珍珠巖購自河南省信陽市中森珍珠巖應(yīng)用有限公司。菌株培養(yǎng)基為馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)。

供試菌株：TY02(AJ279484，sp)；TY21 (AB369417，)；TY29 (AB158314，)；TY35(AB378554，)。這些菌株均從野生桃葉杜鵑根系分離獲得。

1.2　方法

將4個供試菌株(TY02、TY21、TY29、TY35)接種到PDA固體培養(yǎng)基，進(jìn)行平板培養(yǎng)。于25 ℃培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)2周。待菌絲長滿作為菌劑使用。

播種時(shí)進(jìn)行接種處理，以不接種的桃葉杜鵑為對照。選取籽粒飽滿的桃葉杜鵑種子于0.5% KMnO4溶液中消毒15 min，蒸餾水沖洗至無色，晾干，備用。往消毒后的花盆(上口徑、底徑、高度分別為 21.5、13、16 cm)中裝入滅菌基質(zhì)(腐殖土和珍珠巖體積比為3∶1)，均勻地鋪上長滿菌絲的PDA培養(yǎng)基，覆蓋少量基質(zhì)，將消毒后的種子均勻播撒其上，用滅菌后的松針均勻覆蓋，于人工氣候箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)(溫度25 ℃、相對濕度85%、光照24 h)。

待幼苗出土90 d后，將其從光照培養(yǎng)箱移栽到已消毒的塑料花盆(上口徑、底徑、高度分別為 11、8.7、10 cm)中。每盆栽1株。每種菌株種植20盆。將盆置于貴州大學(xué)林學(xué)院苗圃大棚內(nèi)。重復(fù)3次。所用基質(zhì)同上。放入大棚前，每盆澆水至飽和持水量，之后讓其逐漸自然失水干旱，直至第15 天進(jìn)行復(fù)水。

1.3　測定指標(biāo)與方法

于苗圃培育的第1、5、10、15、20 天，采集從植株頂部向下第4、第5片成熟功能葉片進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。其中第15天在澆水前取樣。葉片相對含水量采用飽和含水量法、水分飽和虧缺采用烘干稱量法測定[6]，水分飽和虧缺=(1–相對含水量)×100%；可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、SOD活性、MDA、光合色素含量的測定均參照文獻(xiàn)[7]的方法進(jìn)行，其中，脯氨酸含量采用茚三酮法、可溶性糖含量采用蒽酮比色法、可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法、SOD活性用NBT光還原法測定、MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定、光合色素含量測定采用95%乙醇浸提法測定。重復(fù)3次。結(jié)果取平均值。

1.4　數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010整理數(shù)據(jù)；采用SPSS 18.0 進(jìn)行差異顯著性分析；運(yùn)用LSD 法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　干旱對桃葉杜鵑葉片相對含水量及水分飽和虧缺的影響

由表1可見，接種ERM真菌桃葉杜鵑葉片的相對含水量均顯著或極顯著的高于對照，葉片水分飽和虧缺均顯著或極顯著低于對照。第15天時(shí)，接種TY29處理的葉片相對含水量最高，比對照組增加91.62%。復(fù)水后，接種ERM真菌桃葉杜鵑葉片相對含水量高于對照組，以接種TY35處理的葉片的相對含水量最高，比對照提高了154.6%，且差異達(dá)極顯著水平。

表1　干旱脅迫下桃葉杜鵑菌根苗葉片的相對含水量和葉片飽和虧缺

同列不同大、小寫字母表示不同菌種處理間的差異達(dá)0.01、0.05水平。

2.2　干旱脅迫下ERM真菌對桃葉杜鵑葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

由表2可見，干旱脅迫下，桃葉杜鵑葉片的可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢，在第10天達(dá)到最大值。接種ERM真菌能顯著增加桃葉杜鵑可溶性糖含量，以接種TY35處理葉片在第10天的可溶性糖含量最高，比對照增加了125.15%。第20天，以接種TY02處理的可溶性糖含量較高，較第15 天時(shí)增加了38.9%，對照組可溶性糖含量下降，較第15 天時(shí)降低了13.3%。

干旱脅迫下，桃葉杜鵑葉片可溶性蛋白含量下降，接種ERM真菌桃葉杜鵑的可溶性蛋白含量均高于對照組，且差異達(dá)顯著水平。第20天，桃葉杜鵑可溶性蛋白含量增加，其中，接種TY35處理較對照增加了188.2%，接種TY29處理較對照增加了141.2%。

表2　干旱脅迫下桃葉杜鵑菌根苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量

同列不同大、小寫字母表示不同菌種處理間的差異達(dá)0.01、0.05水平。

由表3可見，干旱脅迫下，對照組桃葉杜鵑葉片脯氨酸含量先上升后下降，接種ERM真菌桃葉杜鵑葉片脯氨酸含量上升。在第10天時(shí)，對照組脯氨酸含量達(dá)到最大值，顯著高于接種ERM真菌處理。第15天，對照的脯氨酸含量顯著下降，接種TY35處理的脯氨酸含量較對照增加了58.79%。第20天，桃葉杜鵑葉片脯氨酸含量下降，以接種TY35處理的降幅最大，較第15天時(shí)降低了56.4%。

表3　干旱脅迫下桃葉杜鵑菌根苗的脯氨酸含量

同列不同大、小寫字母表示不同菌種處理間的差異達(dá)0.01、0.05水平。

2.3　干旱脅迫下ERM真菌對桃葉杜鵑SOD活性、MDA的影響

由表4可見，接種ERM真菌后，桃葉杜鵑葉片的SOD活性顯著上升， MDA含量降低。各接種處理在干旱脅迫第10天的SOD活性較高，且以接種TY35處理的最高，較對照增加了69.4%。各接種處理的MDA含量于第15 天達(dá)最高，但均低于對照，其中接種TY35處理的MDA含量較對照降低了46%。第20天，接種ERM真菌桃葉杜鵑葉片SOD活性上升、MDA含量下降，與對照相比，差異達(dá)極顯著水平。

表4　干旱脅迫下桃葉杜鵑菌根苗的SOD活性和MDA含量

同列不同大、小寫字母表示不同菌種處理間的差異達(dá)0.01、0.05水平。

2.4　干旱脅迫下ERM真菌對桃葉杜鵑光合色素含量的影響

由表5可見，各接種處理在第5天的總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量最高，其中又以接種TY35處理的最高，總?cè)~綠素含量較對照增加了112.29%，類胡蘿卜素較對照增加了148.1%。至第20天，對照的總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量變化不明顯，接種ERM真菌處理的總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量升高，以接種TY35處理的最高，總?cè)~綠素含量較對照增加了273.9%，類胡蘿卜素較對照增加了209.1%。

表5　干旱脅迫下桃葉杜鵑菌根苗光合色素含量變化

同列不同大、小寫字母表示不同菌種處理間的差異分別達(dá)0.01、0.05水平。

3　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，持續(xù)干旱，桃葉杜鵑葉片的相對含水量持續(xù)降低，葉片水分飽和虧缺增大，SOD活性、MDA含量增加，說明細(xì)胞膜脂過氧化反應(yīng)加重；接種ERM真菌的桃葉杜鵑幼苗葉片的相對含水量、SOD活性高于對照，MDA含量低于對照，表明在相同干旱條件下，接種ERM真菌能維持桃葉杜鵑保水能力，有效降低桃葉杜鵑的膜脂過氧化，提高桃葉杜鵑的抗旱能力。復(fù)水后，接種ERM真菌桃葉杜鵑的MDA含量比對照下降速度快，SOD活性和葉片相對含水量增加比對照組快，表明接種ERM真菌能增強(qiáng)桃葉杜鵑干旱脅迫后的修復(fù)能力。

滲透調(diào)節(jié)是植物抵御干旱的一種重要方式。干旱脅迫時(shí)，植物通過主動積累可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量等來降低滲透勢，維持細(xì)胞滲透平衡[8–12]，提高植物的抗旱性。研究[13–14]表明，干旱抑制蛋白質(zhì)的合成并誘導(dǎo)蛋白降解，從而使植株體內(nèi)總蛋白含量降低，這種變化可能在抗旱機(jī)理上起更大的作用。本研究結(jié)果表明，持續(xù)干旱時(shí)，接種ERM真菌可通過調(diào)節(jié)可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量等提高桃葉杜鵑的滲透平衡，減輕受脅迫程度，這與前人的研究[15–17]結(jié)果相似。

干旱脅迫下植物耐旱的生理特點(diǎn)之一是保持較高的光合色素含量[18]。本研究結(jié)果表明，干旱脅迫下，接種ERM真菌能顯著提高桃葉杜鵑光合色素含量，這與吳婧舒等[19]對平榛在水分脅迫下的研究結(jié)果相似。接種ERM真菌處理的光合色素含量始終高于對照，有利于桃葉杜鵑吸收和傳遞光能，維持桃葉杜鵑的正常生長。

綜合試驗(yàn)結(jié)果，接種ERM真菌能改善桃葉杜鵑生理活動，增強(qiáng)桃葉杜鵑幼苗的抗旱能力及干旱脅迫解除后的恢復(fù)能力，其中以接種TY29和TY35的效果較好。

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責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

Physiological responses of mycorrhizalseedlings to drought stress

CHEN Rongjian，OU Jing*，WANG Lijuan，LONG Haiyan，XIONG Xianrong，XIONG Dan

(College of Forestry, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

To research the physiological responses to drought stress of mycorrhizal seedlings ofmycorthiza, its seeds were inoculated with four ERM fungi (TY02, TY21, TY29, TY35) respectively, with non– inoculation as the control，and the relative water content, water saturation deficit, the adjustment of osmotic substances(soluble sugar, soluble protein, proline), the enzymatic activity of SOD, MDA content, the physiologic index and biochemical criterion of photosynthetic pigment ofleaves were measured under drought stress. The results showed that inoculation of ERM fungi could improve leaves relative water content and reduce water saturation deficit. In the 15th day after inoculated with TY29, the relative water content of the leaves was increased by 91.62%; after re–watering, the relative water content of the leaves treated with TY35 was 154.6% higher than that of the control group. Inoculation with ERM fungi could significantly increase the soluble sugar, proline, soluble protein and other osmotic adjustment substances of. Inoculation with ERM fungi could enhance the adaptability ofto drought stress by increasing SOD activity and reducing the MDA content. In the 10th day, SOD activity inoculated with TY35 was the best, it was 69.4% higher than that of control group. In conclusion, the abilities of drought resistance inoculated with TY29 and TY35 were better than those of the others.

; ericoid mycorrhizas (ERM); drought; physiological response

S685.21

A

1007-1032(2017)06-0635-05

2017–04–21

2017–09–28

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31560223)；貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合支撐[2016]2522號)；貴州大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(研農(nóng)2016014)

陳榮建(1989—)，男，土家族，貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)人，碩士研究生，主要從事園林植物栽培養(yǎng)護(hù)與管理研究，te5641331@163.com；

通信作者，歐靜，教授，主要從事園林植物資源利用與規(guī)劃研究，coloroj@126.com

投稿網(wǎng)址：http://xb.hunau.edu.cn