接種AMF對(duì)弱光環(huán)境及鹽脅迫下甜瓜光合特性的影響

黃　志，許煒萍，郁昉斌，郭培培，謝曉紅，何　茂，賴　艷

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，成都 611130)

土壤鹽漬化對(duì)農(nóng)業(yè)的威脅是一個(gè)全球性問題。中國約有9 913萬hm2土地受到鹽堿化侵害[1]，土壤鹽堿化已成為制約植物生長(zhǎng)的主要逆境之一。甜瓜在中國具有悠久的栽培歷史，且栽培總面積和產(chǎn)量都居世界首位，是設(shè)施栽培的重要蔬菜作物之一。中國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中因追求高產(chǎn)而不合理地超量施用化肥和偏施氮肥，造成土壤鹽分過量積累，嚴(yán)重影響了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。鹽漬影響植物細(xì)胞滲透勢(shì)，Na+和Cl-毒害細(xì)胞，破壞離子平衡[2]，減少葉綠素含量，抑制光合生理過程、減少生物量積累，導(dǎo)致作物減產(chǎn)和質(zhì)量下降[3]。同時(shí)，在設(shè)施栽培生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到的弱光脅迫也已成為限制眾多設(shè)施瓜類蔬菜優(yōu)質(zhì)高效栽培的關(guān)鍵因素之一[4]。尤其在寡日照地區(qū)弱光脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)的影響更為突出，弱光直接影響植物的物質(zhì)積累和光合作用。弱光造成植株葉綠體發(fā)育不良、排列紊亂，超微結(jié)構(gòu)遭到破壞，且葉綠體數(shù)量減少，葉綠素含量降低[5]。

光合作用是植物合成有機(jī)物和獲得能量的根本源泉，是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)。許多研究表明，鹽脅迫抑制了植物的光合作用[6]。菌根真菌侵染寄主植物改變了植株的碳素循環(huán)和光合作用[7,8]，促進(jìn)鹽堿土中植物的生長(zhǎng)，增加葉面積和葉綠素含量[9]，促進(jìn)鹽脅迫下植株對(duì)水分和養(yǎng)分吸收，提高光合能力等[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)接種菌根真菌能顯著提高玉米的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，并且接菌植株的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)也顯著高于未接菌植株[12]。但目前對(duì)設(shè)施栽培逆境研究大多集中在單一逆境因子方面，對(duì)弱光及鹽脅迫復(fù)合逆境的影響報(bào)道較少。因此，本試驗(yàn)通過分析弱光環(huán)境接種叢枝菌根真菌(AMF)對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗葉綠素含量、氣體交換參數(shù)和光響應(yīng)參數(shù)等影響，探討AMF對(duì)甜瓜復(fù)合逆境下的增抗作用，以期為AMF在設(shè)施甜瓜栽培中的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料和方法

1.1　材　料

供試AMF菌種為摩西球囊霉菌Glomusmosseae(GM)，供試甜瓜品種為‘中蜜3號(hào)’，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供。取飽滿的種子，先將種子浸泡在55 ℃溫水中15 min，然后用冷水冷卻，再在28 ℃恒溫箱中催芽18 h后播種塑料盆內(nèi)。盆的規(guī)格為上口內(nèi)徑15 cm，盆底內(nèi)徑9 cm，盆高10.5 cm。采用蛭石4∶1珍珠巖作為試驗(yàn)基質(zhì)。每盆裝試驗(yàn)基質(zhì)約300 g，基質(zhì)預(yù)先經(jīng)過0.11 MPa、121 ℃高壓蒸汽滅菌[13]。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年7～10月于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)設(shè)施大棚內(nèi)及設(shè)施系實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。經(jīng)測(cè)定當(dāng)?shù)?0：00～16：00平均光照強(qiáng)度約為1 080～1 620 μmol·m-2·s-1，將塑料大棚上覆蓋1層黑色遮陽網(wǎng)模擬弱光環(huán)境(白天中午最高光強(qiáng)為670 μmol·m-2·s-1，最高溫度為30 ℃；夜間最低溫度為18 ℃，無光照)；根據(jù)參考文獻(xiàn)[14-16]設(shè)置3個(gè)鹽分級(jí)別，NaCl濃度分別為0、60、120 mmol·L-1，分別記為S0、S60、S120；每個(gè)逆境組合設(shè)接菌和未接菌2個(gè)處理(GM和CK)，共6個(gè)處理，每個(gè)處理種植12盆，每盆3株幼苗。接菌處理每盆添加接種物共10 g(經(jīng)檢測(cè)約含720個(gè)孢子)，采用“二層接種法”[17]，即首先在試驗(yàn)盆中裝入1/3高度的滅菌基質(zhì)，然后均勻地撒上1層接種體，用量大約是每盆接入量的3/5，之后又撒上1層基質(zhì)至盆高的3/4處，將剩余的菌根接種體全部施入，后覆上1層基質(zhì)，種子播于其上，再覆上1層細(xì)的基質(zhì)即可；未接菌處理接入等質(zhì)量高溫滅菌后的接種物。

經(jīng)過20 d的侵染，幼苗達(dá)到“三葉一心”時(shí)開始鹽脅迫處理，無鹽處理的用0.5倍Hoagland營養(yǎng)液澆灌，鹽處理則用0.5倍Hoagland營養(yǎng)液配制相應(yīng)鹽濃度溶液澆灌，每隔2 d澆1次鹽水，每次各澆100 mL，缽下放盤，為保持盆內(nèi)鹽濃度，如有滲漏，將滲出液反倒回去。鹽脅迫0、3、6、9 d后分別取各處理的葉片進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。每處理取樣3株，每株取3～4葉序處的功能葉，重復(fù)3次。

1.3　測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1AM真菌侵染率處理9 d后，取根系30個(gè)根段采用苯胺藍(lán)染色鏡檢后，通過頻率標(biāo)準(zhǔn)法計(jì)算菌根侵染率[13]。菌根侵染率(%)=叢枝菌根感染的根段長(zhǎng)度/檢查根段的總長(zhǎng)度×100%。

1.3.2葉綠素含量稱取剪碎混勻的新鮮葉片0.2 g，共3份，分別放入3支具塞試管并加入95%的乙醇[18]。將試管移至暗處保存，組織呈現(xiàn)白色則表明浸提完全。以95%的乙醇為空白對(duì)照，在756 MC型紫外分光光度計(jì)上分別測(cè)定波長(zhǎng)665 nm、649 nm和470 nm(Chl a、Chl b、Car在乙醇中最大吸收峰的波長(zhǎng))下樣品提取液的吸光度A665、A649和A470。每次處理重復(fù)3次，按下列公式計(jì)算各色素的濃度和含量，取平均值。

Ca(Chl a)=13.95 A665-6.88 A649

Cb(Chl b)=24.96 A649-7.32 A665

CX.C(Car)=(1 000 A470-2.05Ca-114.8Cb)/245

色素含量(mg·g-1)=C×V/(1 000×W)

式中Ca、Cb、CX.C分別代表Chl a、Chl b、Car的濃度。A665、A649、A470分別為Chl a、Chl b和Car在波長(zhǎng)665 nm、649 nm、470 nm處的吸光度值；V表示提取液體積；W表示葉片組織鮮重。

1.3.3光合氣體交換參數(shù)采用LI-6400XT便攜式光合作用系統(tǒng)(LI-COR，USA)，于晴天上午9:30～11:30測(cè)定光合氣體交換參數(shù)，測(cè)定時(shí)光照強(qiáng)度設(shè)為500 μmol·m-2·s-1，溫度為(25±1)℃。選取長(zhǎng)勢(shì)一致的3株幼苗的第一片完全展開真葉進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)3次;測(cè)定指標(biāo)包括氣孔導(dǎo)度(Gs)、凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)，相對(duì)氣孔限制因子Ls=1-(Ci/Ca)(Ca為空氣中CO2濃度)和水分利用率WUE=Pn/Tr。

1.3.4葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用LI-6400XT(LI-COR，USA)便攜式光合儀的熒光葉室測(cè)定，經(jīng)過30 min充分暗適應(yīng)，照射測(cè)量光，得到初始熒光(Fo)，隨后給一個(gè)飽和脈沖光后關(guān)閉，得到暗適應(yīng)最大熒光(Fm)。當(dāng)熒光產(chǎn)量從Fm快降回Fo時(shí)，打開作用光，當(dāng)熒光恒定時(shí)，測(cè)得穩(wěn)態(tài)熒光(Fs′)并記錄，打開飽和脈沖光得到光化學(xué)作用下最大熒光(Fm′)，隨后關(guān)閉作用光使葉片暗適應(yīng)3 s后打開遠(yuǎn)紅光，5 s后測(cè)光適應(yīng)葉片的最小熒光(Fo′)，最后計(jì)算可變熒光(Fv=Fm-Fo),PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率[ΦPSⅡ=(Fm′-Fs′)/Fm′]。

1.3.5光響應(yīng)曲線測(cè)定測(cè)定時(shí)間為晴天上午9:30～11:30。使用開放氣路，設(shè)定空氣流速為0.5 L·min-1，CO2摩爾分?jǐn)?shù)為400 μmol·mol-1。根據(jù)Pn的日變化曲線，確定其大概的飽和光強(qiáng)，并將待測(cè)葉片在接近飽和光強(qiáng)下誘導(dǎo)20 min(儀器自帶的紅藍(lán)光源)以充分活化光合系統(tǒng)，隨后采用0、50、

100、200、300、500、800、1 000、1 200、1 500、2 000 μmol·m-2·s-1光合有效輻射(PAR)梯度進(jìn)行光合作用光響應(yīng)動(dòng)態(tài)測(cè)定。光合參數(shù)計(jì)算擬合Pn-PAR[19]曲線依據(jù)方程：Pn=Pmax(1-C0e-ΦPAR/Pmax)，式中，Pmax為最大凈光合速率，Φ為弱光下光化學(xué)量子效率，C0為度量弱光下凈光合速率趨于0的指標(biāo)。通過適合性檢驗(yàn)，擬合效果良好。然后用公式計(jì)算光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP=PmaxlnC0/Φ和光飽和點(diǎn)(LSP=Pmaxln(100C0)/Φ)。假定Pn達(dá)到Pmax的99%的PAR為光飽和點(diǎn)(LSP)，則表觀量子效率(AQE)為Pn-PAR曲線初始部分(0～200 μmol·m-2·s-1)直線回歸的斜率。

1.4　數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行顯著性分析(鄧肯新復(fù)極差法)。

2　結(jié)果與分析

2.1　弱光下AMF對(duì)鹽脅迫甜瓜幼苗的菌根侵染率

由表1可以看出，甜瓜幼苗菌根侵染率在無鹽處理(GMS0)下呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，在低濃度鹽脅迫(GMS60)下呈先升后降的變化趨勢(shì)，且脅迫至3 d時(shí)最高，而在高濃度鹽脅迫下(GMS120)呈逐漸降低的趨勢(shì)。在相同鹽脅迫時(shí)間內(nèi)，甜瓜幼苗菌根侵染率隨著鹽濃度增加而顯著降低，即菌根侵染率與鹽濃度呈負(fù)相關(guān)。鹽脅迫9 d時(shí)，GMS0處理幼苗菌根侵染率比脅迫前增加19.4%，而GMS60、GMS120處理則分別減少16.6%和48.0%。表明鹽脅迫對(duì)菌根侵染率有顯著的影響，隨鹽濃度及脅迫時(shí)間增加，AMF對(duì)甜瓜仍有侵染，但侵染率顯著下降。

2.2　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜凈光合速率(Pn)的影響

由圖1可以看出，隨鹽濃度和脅迫時(shí)間增加，接菌株P(guān)n明顯高于未接菌株。接種AMF處理6 d時(shí)，除S60無顯著差異外，其他均顯著高于未接菌處理；到9 d時(shí)，各處理(GMS0、CKS0、GMS60、CKS60、GMS120、CKS120)較脅迫前降幅分別為44.1%、47.6%、52.8%、76.0%、80.9%、89.1%(圖1)。且S120下降最為明顯，未接菌株比接菌株下降幅度大，且其Pn始終比接菌株小。因此長(zhǎng)時(shí)間鹽脅迫嚴(yán)重抑制了甜瓜葉片的光合作用，AMF緩和了鹽對(duì)甜瓜葉片光合的抑制作用。

表1　弱光環(huán)境下AMF對(duì)鹽脅迫甜瓜幼苗菌根侵染率的影響

注：數(shù)據(jù)經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)，表中同列不同小寫字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異(P<0.05)；數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)均值； S0、S60、S120分別表示0、 60 和120 mmol·L-1NaCl 處理；GM表示接菌處理；下同

Note: The data were tested by Duncan's multiple range. The different normal letters in the same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level(P<0.05); Data are the average of three replicates; S0, S60and S120expressed 0, 60 and 120 mmol·L-1NaCl concentrations; GM was treated with the inoculation of AMF. The same as below

2.3　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜葉片光合色素含量的影響

高等植物中的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素，它們以色素蛋白復(fù)合體的形式存在于葉綠體中。葉片色素含量的下降與捕光色素蛋白復(fù)合體受損傷和色素降解加快有關(guān)，也與活性氧的傷害有關(guān)。由圖2可知，脅迫前，接種AMF甜瓜幼苗(GMS0)葉綠素a和葉綠素b含量均顯著高于未接菌株(CKS0)，而接菌株(GMS0)類胡蘿卜素含量卻顯著低于未接菌株(CKS0)。3 d時(shí)，接菌處理和未接菌處理葉綠素a和葉綠素b含量變化趨勢(shì)基本一致；6 d時(shí)，GMS0和GMS120的chl a/chl b值均顯著低于未接菌處理(CKS0和CKS120)，9 d時(shí)，GMS120仍顯著低于未接菌處理(CKS120)，GMS60卻顯著高于未接菌處理(CKS60)；S60和S120無論接菌與否，類胡蘿卜素均呈先降后增再趨于平衡的趨勢(shì)，且未接菌處理(CKS60和CKS120)3 d時(shí)降幅分別約為60%和75%，接菌處理(GMS60和GMS120)降幅分別約為14%和40%。

GM. 接菌處理；CK. 對(duì)照(不接菌)；不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著。下同圖1　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗凈光合速率的影響GM. Inoculation treatment；CK. Control (No inoculation): The different normal letters on each column indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same as belowFig.1　Effect of AMF on net photosynthetic rate of melon under salt stress and low light

圖2　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗葉片光合色素含量的影響Fig.2　Effect of AMF on photosynthetic pigment content in melon under salt stress and low light

2.4　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜光合氣體交換參數(shù)的影響

氣孔是控制葉片內(nèi)外水蒸汽和CO2擴(kuò)散的通道，直接影響植物蒸騰和光合過程。由圖3可知，脅迫前，氣孔導(dǎo)度(Gs)變化無規(guī)律，接菌處理(GMS0)高于未接菌處理(CKS0)但差異較?。幻{迫3 d時(shí)，接菌處理(GMS0、GMS120)氣孔導(dǎo)度(Gs)均顯著低于未接菌處理(CKS0、CKS120)；脅迫6 d時(shí)，接菌處理(GMS0、GMS60、GMS120)Gs均顯著低于相同鹽濃度下未接菌處理(CKS0、CKS60、CKS120)；脅迫9 d時(shí)，CKS60、CKS120的Gs均分別顯著低于相同鹽濃度接菌處理(GMS60、GMS120)，且分別較6 d時(shí)下降了約70.1%和68.5%。表明未接菌株葉片氣孔開閉對(duì)鹽脅迫反應(yīng)敏感，隨鹽濃度和鹽脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，接菌株在鹽脅迫下仍能較好的維持氣孔開放。

胞間CO2濃度(Ci)的變化趨勢(shì)與Gs相一致。脅迫3 d時(shí)，接菌處理(GMS0)Ci降低了9.7%且顯著低于未接菌處理(CKS0)；S0和S60處理的Ci無論接菌與否第6～9天均無顯著差異，9 d時(shí)，GMS120顯著低于未接菌處理(CKS120)。表明脅迫導(dǎo)致氣孔的關(guān)閉或者減小，嚴(yán)重阻礙CO2從葉片進(jìn)入葉綠體，導(dǎo)致Ci下降。

蒸騰作用是植物體內(nèi)水分以氣體的形式，從體內(nèi)散失到體外的現(xiàn)象，是植物吸收水分和促進(jìn)水分運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿Γ渲饕軞饪椎恼{(diào)節(jié)。蒸騰速率(Tr)在脅迫前期變化幅度均較??；脅迫6 d時(shí)，各鹽濃度下接種處理的Tr均分別顯著低于未接菌處理；9 d時(shí)較6 d各處理Tr均有所下降，且GMS0處理的Tr顯著低于CKS0，而GMS60和GMS120處理的Tr則分別顯著高于CKS60和CKS120。表明接種AMF增加了脅迫下甜瓜葉片的Tr，有效提高了植株的蒸騰拉力帶動(dòng)的吸水能力。

圖3　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗光合氣體交換參數(shù)的影響Fig.3　Effect of AMF on photosynthetic gas exchange parameters of melon under salt stress and low light

2.5　弱光下接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜葉片水分利用率(WUE)和氣孔限制因子(Ls)的影響

由圖4可知，脅迫前，接菌處理與未接菌處理的WUE無顯著差異；脅迫3 d時(shí)，除GMS0外，其余各處理(CKS0、GMS60、CKS60、GMS120、CKS120)的WUE均呈下降趨勢(shì)，且分別下降了27.9%、42.2%、45.9%、12.5%、26.2%；脅迫6 d時(shí)，相同鹽濃度下，接菌處理WUE均顯著高于未接菌處理；脅迫9 d時(shí)，接菌處理(GMS0和GMS60)的WUE同樣高于未接菌處理(CKS0和CKS60)，而GMS120和CKS120的WUE無明顯差異，表明接種AMF后，增加了甜瓜的WUE，有利于植株在鹽脅迫下生存。

脅迫前，接菌處理(GMS0)的Ls顯著低于未接菌處理(CKS0)；脅迫3 d時(shí)，S0和S120接菌處理(GMS0、GMS120)的Ls顯著高于未接菌處理(CKS0、CKS120)。脅迫6 d時(shí)GMS120的Ls較3 d時(shí)降低了約59.9%，且顯著低于CKS120；到9 d時(shí)，GMS120的Ls較6 d時(shí)上升了約94.9%，且顯著高于CKS120。

2.6　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖5可知，鹽脅迫處理前，接種AMF處理(GMS0)的PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)、PSⅡ的光化學(xué)量子效率(ΦPSⅡ)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)均顯著高于未接菌處理(CKS0)，而非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)則相反。整個(gè)鹽脅迫期間除第3天時(shí)GMS120的Fv/Fm顯著高于未接菌處理(CKS120)外，其他處理的Fv/Fm均比較穩(wěn)定基本無差異。在整個(gè)脅迫期間，無鹽處理(S0)的ΦPSⅡ和接菌處理(GMS0)均顯著高于未接菌處理(CKS0)；而S60和S120在脅迫前期和中期均顯著低于脅迫前，且接菌處理與未接菌處理差異不大，到后期S60仍保持平衡，而S120呈上升趨勢(shì)且較6 d時(shí)增幅分別約為70%和48%。qP變化趨勢(shì)與ΦPSⅡ基本一致。0 d時(shí)，接菌處理(GMS0)NPQ顯著低于未接菌處理(CKS0)，并隨鹽脅迫濃度和時(shí)間的增加，接菌處理總體變化趨勢(shì)低于未接菌處理?？傊?，接種AMF提高了甜瓜的Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP，降低了NPQ。AMF可以提高PSⅡ的活性，增加PSⅡ的光化學(xué)效率，有助于提高光合速率。

2.7　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜葉片光合電子傳遞速率(ETR)的影響

由圖6可知，0 d時(shí)，無鹽脅迫接菌處理(GMS0)的ETR顯著高于未接菌處理(CKS0)，脅迫3 d時(shí)，所有處理均較鹽脅迫前有所降低，CKS60最高且較0 d時(shí)降低了約24.5%；無鹽脅迫和接菌處理(GMS0、GMS120)均顯著高于未接菌處理(CKS0、CKS120)，且GMS120的ETR最高。表明隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，接種AMF后甜瓜ETR增加，有利于提高植物的光合速率。

圖4　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗葉片水分利用率(WUE)和氣孔限制因子(Ls)的影響Fig.4　Effect of AMF on water utilization ratio and stomatal limit factor of melon under salt stress and low light

圖5　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Fig.5　Effect of AMF on chlorophyll fluorescence parameters of melon under salt stress and low light

2.8　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜光響應(yīng)曲線的影響

如圖7所示，從弱光及鹽脅迫下接菌與不接菌處理對(duì)甜瓜葉片的光響應(yīng)曲線來看，在光的響應(yīng)過程中，接菌和未接菌植株在弱光及鹽脅迫下的Pn都隨著光合有效輻射(PAR)逐漸增大而增加。在0～300 μmol·m-2·s-1范圍內(nèi)，CKS0、CKS60與GMS0、GMS60均呈線性增長(zhǎng)，當(dāng)PAR增加接近光飽和點(diǎn)以后，接菌和未接菌植株的Pn隨光強(qiáng)的增加表現(xiàn)出相對(duì)平緩的趨勢(shì)。根據(jù)葉片光響應(yīng)曲線模型，計(jì)算出弱光及鹽脅迫下接種AMF甜瓜的光響應(yīng)參數(shù)。

圖6　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗光合電子傳遞速率(ETR)的影響Fig.6　Effect of AMF on photosynthetic electron transfer rate (ETR) of melon under salt stress and low light

光響應(yīng)曲線參數(shù)擬合結(jié)果(表2)表明，同一鹽濃度下，接種AMF處理的光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)和光飽和點(diǎn)(LSP)均高于未接菌處理，而最大羧化速率(Amax)在低鹽和無鹽(GMS0和GMS60)處理時(shí)均低于未接菌處理，高鹽濃度(GMS120)脅迫時(shí)卻高于未接菌處理(CKS120)，說明在弱光和鹽脅迫共同作用下接種AMF可以提高甜瓜幼苗葉片可用的最大光能輻射和高鹽濃度脅迫下的最大羧化速率(Amax)，但也會(huì)提高在較低光輻射時(shí)的光補(bǔ)償點(diǎn)，而表觀量子效率(AQE)在鹽脅迫下無論接菌與否無顯著差異(P>0.05)。低鹽濃度處理無論接菌與否，暗呼吸速率(Rd)均高于無鹽處理，但CKS120卻顯著降低，而GMS120仍保持較高值，說明低鹽處理和接菌AMF在提高甜瓜幼苗葉片Rd同樣具有協(xié)同作用。

圖7　弱光環(huán)境接種AMF對(duì)鹽脅迫下甜瓜幼苗光響應(yīng)曲線的影響Fig.7　Effects of AMF on light response curve of photosynthesis in melon seedlings under salt stress and low light

處理Treatment最大羧化速率Amax/(μmol·m-2·s-1)光飽和點(diǎn)LSP/(μmol·m-2·s-1)光補(bǔ)償點(diǎn)LCP/(μmol·m-2·s-1)表觀量子效率AQE/(μmol·m-2·s-1)暗呼吸速率Rd/(μmol·m-2·-1)CKS018.30±0.06a384.00±5.66c8.80±0.14f0.051±0.003b-0.43±0.04bCKS6018.30±0.01a353.00±2.83d13.10±0.01d0.034±0.018bc-0.71±0.02cCKS1208.07±0.04e1230.50±2.12a26.10±0.21b0.008±0.001c-0.18±0.01aGMS016.50±0.03b415.00±4.24b12.10±0.01e0.058±0.004b-0.48±0.03bGMS6014.80±0.03c287.00±8.49e21.60±0.85c0.111±0.033a-1.21±0.03dGMS12010.40±0.06d343.00±4.24d95.20±0.38a0.009±0.004c-3.99±0.07e

注：數(shù)據(jù)經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)，表中小寫字母表示P<0.05顯著水平；數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)均值； S0、S60、S120分別表示0、 60 和120 mmol·L-1NaCl；GM表示接菌；CK表示未接菌

Note: The data were tested by Duncan’s multiple range. Letters in the tables indicate significant level ofP<0.05; Data are the average of three replicates; S0, S60and S120expressed NaCl concentration; GM was treated with the inoculation of AMF; and CK was not inoculated

3　討　論

葉綠素是高等植物進(jìn)行光合作用最重要的色素，它是光合作用的光敏催化劑，影響到植物對(duì)光能的吸收、傳遞，與光合作用密切相關(guān)[20]。朱先燦等[21]研究表明，接種AMF促進(jìn)了玉米葉片葉綠體的形成和葉綠素的合成速率，進(jìn)而提高了菌根植株的光合能力。本研究發(fā)現(xiàn)，弱光及鹽脅迫下，接種AMF甜瓜幼苗葉綠素a和葉綠素b含量均顯著高于未接菌株。類胡蘿卜素則呈現(xiàn)先降后增再趨于平衡的趨勢(shì)，9 d時(shí)，接種AMF類胡蘿卜素含量達(dá)到最大值。

鹽脅迫導(dǎo)致植物生理性缺水，從而任何改善植物吸水能力或提高水分利用率的措施都能間接地增加植物的耐鹽能力[22]。在鹽脅迫條件下，植物的光合系統(tǒng)受到破壞，光合能力下降[23]。許多研究表明，菌根化植株受鹽堿脅迫的危害程度能得到減輕[24]。Sheng等[25]研究發(fā)現(xiàn)，接種AMF的玉米植株在中等鹽脅迫下仍有很好的氣體交換狀況，表明接種AMF能緩解鹽脅迫對(duì)玉米植株氣體交換能力的影響，提高玉米葉片的氣體交換能力，從而減輕鹽脅迫對(duì)玉米的危害程度。鄭舜怡等[26]研究發(fā)現(xiàn)，AMF處理顯著提高了辣椒植株葉片的Pn、Gs、Tr、WUE，而使Ci顯著降低。本研究表明，弱光及鹽脅迫下，接種AMF的甜瓜幼苗Pn、WUE、Ls均顯著高于未接菌株，Gs、Tr、Ci則隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)不斷增強(qiáng)。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)在一定程度上反映了光合機(jī)構(gòu)內(nèi)部對(duì)于光能傳遞與轉(zhuǎn)化的調(diào)控，AMF能夠提高植物葉片的Fv/Fm[27]。本研究發(fā)現(xiàn)，接種AMF的Fv/Fm顯著高于未接菌處理，且各處理間差異不顯著，這說明弱光及鹽脅迫下，短時(shí)間內(nèi)對(duì)植株光吸收具有促進(jìn)作用，且接種AMF會(huì)使得這種效應(yīng)更加明顯，脅迫一段時(shí)間后植株會(huì)受到一定程度的光抑制，但光合機(jī)構(gòu)并未受損，這與光合色素的變化相吻合。qP反映了PSⅡ初級(jí)電子受體(QA)的氧化還原狀態(tài)，是光反應(yīng)中心有效應(yīng)用于光化學(xué)反應(yīng)的程度。qP的降低表明QA受到過度還原，由PSⅡ受損傷導(dǎo)致激發(fā)能壓力過高，不能順利傳遞電子，有效用于光化學(xué)反應(yīng)的光反應(yīng)中心減少。NPQ表示非光化學(xué)猝滅，可以直接反映天線色素?zé)岷纳⒌淖兓闆r，是用于防御光破壞的有效熱耗散機(jī)制，然而熱耗散機(jī)制的增加必然降低光能轉(zhuǎn)化效率和光合速率。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下NPQ先降低后升高，且在脅迫中后期AMF處理與未接菌處理差異不顯著，這說明弱光及鹽脅迫共同作用下甜瓜葉片的熱耗散方式發(fā)生了較為復(fù)雜的變化，葉片qP維持在比較平穩(wěn)的狀態(tài)。而通過增強(qiáng)NPQ來消耗多余的激發(fā)能以適應(yīng)復(fù)合逆境，這與趙霞等[28]的研究結(jié)果相似。弱光及鹽脅迫下，植株葉片光補(bǔ)償點(diǎn)升高，光飽和點(diǎn)和最大潛在同化效率(Amax)隨鹽濃度的升高而降低，而接種AMF會(huì)進(jìn)一步提高甜瓜葉片光飽和點(diǎn)和最大潛在同化效率(Amax)，說明短時(shí)間的鹽處理會(huì)刺激弱光下植株對(duì)光能的吸收和提高光合效率且接種AMF會(huì)使得這種效應(yīng)更加明顯，這與黃志等[17]研究結(jié)果相符。低鹽濃度處理無論接菌與否，暗呼吸速率(Rd)均高于無鹽處理，說明低鹽處理和接種AMF在提高甜瓜幼苗葉片Rd同樣具有協(xié)同作用。

綜上所述，弱光環(huán)境接種AMF能顯著增強(qiáng)鹽脅迫下甜瓜幼苗的葉綠素含量、Pn、Tr、Fv/Fm等光合特性，提高甜瓜植株的光合能力，從而促進(jìn)甜瓜的生長(zhǎng)，提高植物對(duì)弱光下鹽脅迫的耐受性。

參考文獻(xiàn):

[1]范遠(yuǎn), 任長(zhǎng)忠, 李品芳,等. 鹽堿脅迫下燕麥生長(zhǎng)及陽離子吸收特征 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2011,22(11):2 875-2 882.

FAN Y, REN C Z, LI P F,etal. Oat growth and cation absorption characteristics under salt and alkali stress [J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2011,22(11):2 875-2 882.

[2]TEAKLE N L, TYERMAN S D. Mechanisms of Cl-transport contributing to salt tolerance [J].PlantCell&Environment, 2010,33(4):566.

[3]RUIZ-LOZANO J M, PORCEL R, AZCN C,etal. Regulation by arbuscular mycorrhizae of the integrated physiological response to salinity in plants: new challenges in physiological and molecular studies [J].JournalofExperimentalBotany, 2012,63(11):4 033-4 044.

[4]韓霜, 陳發(fā)棣. 植物對(duì)弱光的響應(yīng)研究進(jìn)展 [J]. 植物生理學(xué)報(bào), 2013,49(4):309-316.

HAN S, CHEN F D. Research progress in plant response to weak light [J].PlantPhysiologyJournal, 2013,49(4):309-316.

[5]黃俊, 郭世榮, 吳震,等. 弱光對(duì)不結(jié)球白菜光合特性與葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2007,18(2):352-358.

HUANG J, GUO S R, WU Z,etal. Effects of weak light on photosynthetic characteristics and chloroplast ultrastructure of non-heading Chinese cabbage [J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2007,18(2):352-358.

[6]姜超強(qiáng), 李杰, 等. 鹽脅迫對(duì)轉(zhuǎn)AtNHX1基因楊樹光合特性與葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2010,30(2):301-308.

JIANG C Q, LI J,etal. Photosynthetic characteristics and chloroplast ultrastructure of transgenic poplar under NaCl stress [J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2010,30(2):301-308.

[7]PIERREEMMANUEL C, MARC B, ABDALAGAMBY D,etal. The role of ectomycorrhizal communities in forest ecosystem processes: New perspectives and emerging concepts [J].SoilBiology&Biochemistry, 2010,42(5):679-698.

[8]張美月, 陶秀娟, 樊建民,等. 磷和叢枝菌根真菌對(duì)鹽脅迫草莓光合作用的影響 [J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2009,32(4):71-75.

ZHANG M Y, TAO X J, FAN J M,etal. Effects of phosphorus stress and AMF on photosynthesis in strawberry under salt stress [J].JournalofAgriculturalUniversityofHebei, 2009,32(4):71-75.

[9]ZHANG Z, ZHANG J, HUANG Y. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on the drought tolerance ofCyclobalanopsisglauca, seedlings under greenhouse conditions [J].NewForests, 2014,45(4):545-556.

[10]DIATTA I L D, KANE A, AGBANGBA C E,etal. Inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi improves seedlings growth of two sahelian date palm cultivars (L. cv. Nakhla hamra and cv. Tijib) under salinity stresses [J].AdvancesinBioscience&Biotechnology, 2014,4(1):64-72.

[11]KHALIL H A. Influence of Vesicular-arbuscula Mycorrhizal Fungi (Glomusspp.) on the response of grapevines rootstocks to salt stress [J].AsianJournalofCropScience, 2013,5(4):393-404.

[12]ZHU X C, SONG F B, XU H W. Arbuscular mycorrhizae improves low temperature stress in maize via alterations in host water status and photosynthesis [J].PlantandSoil, 2010,331(1):129-137.

[13]HUANG Z, ZOU Z,R, HE C,X,etal. Physiological and photosynthetic responses of melon (CucumismeloL.) seedlings to three Glomus species under water deficit [J].PlantandSoil, 2011,339(1):391-399.

[14]朱春燕. 甜瓜品種資源耐鹽性及其指標(biāo)評(píng)價(jià) [D]. 上海：上海交通大學(xué), 2011.

[15]許煒萍, 謝曉紅, 黃志,等. AMF對(duì)弱光及鹽脅迫下甜瓜生長(zhǎng)和抗氧化酶活性的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2017,37(9):1 781-1 788.

XU W P, XIE X H, HUANG Z,etal. Physiological responses of melon (CucumismeloL.) seedlings toGlomusunder low light and salt stress[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2017,37(9):1 781-1 788.

[16]徐志然, 趙九洲, 等. 萌發(fā)期和幼苗期甜瓜品種耐鹽堿性評(píng)價(jià) [J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2015,43(4):99-107.

XU Z R, ZHAO J Z,etal. Salt-alkaline tolerance of melon (CucumismeloL.) at germinating and seedling stages[J].JournalofNorthwestA&FUniversity, 2015,43(4):99-107.

[17]黃志. 叢枝菌根真菌對(duì)甜瓜抗旱性的生理效應(yīng)及分子機(jī)制的研究 [D]. 陜西楊陵: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2010.

[18]侯福林. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教程 [M]. 北京：科學(xué)出版社, 2015.

[19]BOARDMAN N K. Comparative photosynthesis of sun and shade plants [J].AnnualReviewofPlantPhysiology, 2003,28(1):355-377.

[20]韓婷婷, 王維華, 郭紹霞. AM真菌對(duì)彩葉草光合特性的影響 [J]. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011,28(1):9-12.

HAN T T, WANG W H, GUO S X. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on photosynthetic characteristics ofColeusblumei[J].JournalofQingdaoAgriculturalUniversity(Natural Science), 2011,28(1):9-12.

[21]朱先燦, 宋鳳斌, 徐洪文. 低溫脅迫下叢枝菌根真菌對(duì)玉米光合特性的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2010,21(2):470-475.

ZHU X C, SONG F B, XU H W. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on photosynthetic characteristics of maize under low temperature stress [J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2010,21(2):470-475.

[22]揣澤堯, 王冬梅. 菌根真菌增強(qiáng)植物抗鹽堿脅迫能力的研究進(jìn)展 [J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2010,25(b12):254-258.

CHUAI Z Y, WANG D M. Resource status of mycorrhizal fungi increase plant saline-alkaline tolerance [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica, 2010,25(b12):254-258.

[23]嚴(yán)蓓, 孫錦, 束勝,等. 外源鈣對(duì)NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片光合特性及碳水化合物代謝的影響 [J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014,37(1):31-36.

YAN B, SUN J, SHU S,etal. Effects of exogenous calcium on photosynthetic characteristics and carbohydrate metabolism in leaves of cucumber (CucumissativusL．) seedlings under NaCl stress [J].JournalofNanjingAgriculturalUniversity, 2014,37(1):31-36.

[24]WU Q S, ZOU Y N,etal. Alleviation of salt stress in citrus seedlings inoculated with mycorrhiza: changes in leaf antioxidant defense systems [J].PlantSoil&Environment, 2010,56(10):470-475.

[25]SHENG M, TANG M, CHEN H,etal. Influence of arbuscular mycorrhizae on photosynthesis and water status of maize plants under salt stress [J].Mycorrhiza, 2008,18(6):287-296.

[26]鄭舜怡, 郭世榮, 張鈺,等. 叢枝菌根真菌對(duì)辣椒光合特性及根際微生物多樣性和酶活性的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2014,34(4):800-809.

ZHENG S Y, GUO S R, ZHANG Y,etal. Effects of arbuscular mycorrhiza fungi on characteristics of photosynthesis microbial diversity and enzymes activity in rhizosphere of Pepper Plants Cultivated in Organic Substrate[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2014,34(4):800-809.

[27]曹巖坡, 戴鵬, 戴素英. 叢枝菌根真菌(AMF)對(duì)低溫脅迫下黃瓜幼苗生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016,20(1):34-37.

CAO Y P, DAI P, DAI S Y. Effects of arbuscular mycorrhiza fungi on seedlings growth and chlorophyll fluorescence Parameters in cucumber under low temperature stress[J].JournalofHebeiAgriculturalSciences, 2016,20(1):34-37.

[28]趙霞, 楊華偉, 劉然方,等. 水稻熱耗散對(duì)逆境的響應(yīng) [J]. 中國水稻科學(xué), 2016,30(4):431-440.

ZHAO X, YANG H W, LIU R F,etal. Responses of heart dissipation in rice to stress [J].ChineseJournalofRiceScience, 2016,30(4):431-440.