叢枝菌根真菌對大葉女貞耐鹽性的影響

張愛娣， 鄭仰雄， 黃東兵

(1.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院風(fēng)景園林系，廣東廣州 510520； 2.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院繼續(xù)教育部，廣東廣州 510520；3.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院風(fēng)景園林系，廣東廣州 510520)

目前，土壤鹽漬化已成為全球性的土壤生態(tài)環(huán)境問題，對植物的生長發(fā)育和農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)效益產(chǎn)生嚴重影響[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前鹽漬化土壤面積約為1×108hm2，而全球鹽漬化土壤面積則達到8×108hm2，并且仍在不斷發(fā)展[2-3]。大葉女貞(Ligustrumlucidum)又稱冬青，屬木犀科(Oleaceae)女貞屬(Ligustrum)，葉片具有較強的滯塵抗煙及隔音功能，且四季常青，已成為我國各地園林綠化的主要樹種之一[4]。近年來，城市綠化土壤也逐步惡化，鹽漬化現(xiàn)象逐年加重，嚴重影響城市綠地的生態(tài)效益，如何改良綠地土壤及提高綠化植物的耐鹽能力已成為城市綠化中亟待解決的關(guān)鍵問題之一[5]。叢枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizafungi，簡稱AMF)是一類廣泛存在于土壤中的有益真菌，可與絕大多數(shù)植物形成互利共生體系，通過改善土壤生態(tài)環(huán)境、提升植物對水分和養(yǎng)分的吸收等方式來促進植物生長發(fā)育和提高植物的抗逆性[6-9]。目前，關(guān)于AMF提升植物的耐鹽性，前人進行了大量的研究。柳潔等研究表明，隨著鹽脅迫程度的加劇，叢枝菌根真菌對茶樹根系的侵染率逐漸降低，與未接種相比，鹽脅迫下接種叢枝菌根真菌可顯著促進茶樹生長，茶樹葉片游離脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(malonic dialdehyde，簡稱MDA)含量及膜透性均顯著降低[10]；馮希環(huán)等研究表明，隨著NaCl脅迫濃度的增加，叢枝菌根真菌對生菜根系的侵染率逐漸降低，在50 mmol/L NaCl低鹽濃度脅迫下，與未接種相比，接種叢枝菌根真菌可顯著促進生菜生長，提高葉片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，簡稱SOD)和過氧化物酶(peroxidase，簡稱POD)活性，降低葉片電導(dǎo)率[11]；王娜等研究表明，在不同濃度鹽脅迫下，與未接種相比，接種叢枝菌根真菌均可顯著促進紫花苜蓿生長，顯著降低葉片相對電導(dǎo)率和MDA含量[12]；王英男等研究表明，鹽脅迫顯著降低叢枝菌根真菌對羊草根系的侵染率，與未接種相比，接種叢枝菌根真菌可顯著提升鹽脅迫下羊草的生物量和光合色素含量，SOD、POD、過氧化氫酶(catalase，簡稱CAT)及抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase，簡稱APX)活性均得到顯著提升，氧自由基清除能力顯著增強[13]。然而，目前關(guān)于AMF真菌對大葉女貞耐鹽性影響方面的研究鮮有相關(guān)報道，因此，本研究以大葉女貞為試材，分析鹽脅迫下接種叢枝菌根真菌對大葉女貞生長和生理指標的影響，以期為叢枝菌根真菌提高大葉女貞耐鹽性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年4月在承德市林業(yè)局苗圃進行。供試植物為大葉女貞，購自承德雙豐種苗綠化有限公司；供試叢枝菌根真菌為摩西球囊霉菌(Glomusmosseae)，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所提供；供試分析純NaCl購自北京市通廣精細化工有限公司。將大葉女貞幼苗栽植于45 cm×40 cm(長×寬)花盆中，每盆定植1株，栽培基質(zhì)為改良土壤基質(zhì)。緩苗期為1個月，其間進行正常的水分、養(yǎng)分管理及病蟲害防治。2017年5月從定植苗中選取長勢、大小一致的大葉女貞苗木進行鹽脅迫試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)叢枝菌根真菌和鹽脅迫2個因素，叢枝菌根真菌設(shè)2個水平，分別在定植前接種20 g叢枝菌根真菌和20 g經(jīng)高溫滅菌的叢枝菌根真菌(CK)；鹽脅迫試驗共設(shè)6個水平，分別將NaCl濃度設(shè)置為0、3、6、9、12、15 mg/g。試驗設(shè)叢枝菌根真菌(處理與對照)×NaCl濃度(6水平)共12個處理，每個處理重復(fù)10盆，共120盆，隨機區(qū)組設(shè)計。為避免鹽沖擊效應(yīng)，NaCl濃度每天按3 mg/g梯度遞增，直至達到各處理預(yù)定濃度，然后每隔3 d按預(yù)定鹽濃度澆灌1次，澆灌量為300 mL。

1.2.2 項目測定及方法 鹽脅迫處理60 d后，對大葉女貞進行各數(shù)據(jù)指標測定。根系菌根侵染率測定采用Phillips等的方法[14]，菌根侵染率=侵染菌根段數(shù)/檢測菌根段數(shù)×100%；生物量主要測定大葉女貞的株高、莖粗、地徑和總干質(zhì)量；采用相對電導(dǎo)法(relative conductance，簡稱RC)測定葉片細胞膜透性；MDA含量測定采用硫代巴比妥酸比色法；分別采用抑制硝基四氮唑藍(nitrotetrazolium blue chloride，簡稱NBT)光還原比色法、愈創(chuàng)木酚法和紫外分光光度法對SOD、POD和CAT活性進行測定；Pro含量測定采用磺基水楊酸提取法和可溶性糖(SS)含量測定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白(SP)含量采用考馬斯亮藍G-250法進行測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2010軟件進行試驗數(shù)據(jù)整理、計算及作圖，差異顯著性分析采用SPSS 18.0進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對大葉女貞根系叢枝菌根真菌侵染率的影響

大葉女貞根系經(jīng)叢枝菌根真菌接種后，分別利用不同濃度的NaCl對其進行鹽脅迫。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)AMF真菌接種的大葉女貞根系均有大量菌絲生成，而未接種根系則無菌絲生成。侵染率測定結(jié)果表明，AMF真菌對大葉女貞根系的侵染率隨著NaCl濃度的升高而逐漸降低，NaCl濃度為3、6、9、12、15 mg/g的大葉女貞根系侵染率分別較0 mg/g NaCl處理降低2.17%、7.07%、11.31%、14.65%、17.47%，其中，6 mg/g NaCl處理與0 mg/g NaCl處理差異達到顯著水平(P<0.05)，9、12、15 mg/g NaCl處理與0 mg/g NaCl處理差異極顯著(P<0.01)(圖1)。這說明鹽脅迫可明顯降低大葉女貞根系叢枝菌根侵染率，且鹽脅迫濃度越大，侵染率越低。

2.2 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞生長的影響

鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞生長的影響如表1所示，接種AMF真菌可顯著提升鹽脅迫下大葉女貞的株高、莖粗、地徑和總干質(zhì)量，促進大葉女貞生長(P<0.05)。隨著NaCl濃度的升高，接種和未接種AMF的大葉女貞株高、莖粗、地莖和總干質(zhì)量均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。3 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞株高、莖粗、地徑及總干質(zhì)量分別為 53.18 cm、2.09 cm、3.39 cm和17.05 g，分別較未接種大葉女貞提升6.68%、2.96%、4.63%和8.05%，總干質(zhì)量與未接種相比差異顯著(P<0.05)，株高、地徑均與未接種相比差異極顯著(P<0.01)；15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞株高、莖粗、地徑及總干質(zhì)量分別較接種的提升6.68%、4.95%、3.61%和8.63%，株高、莖粗、地徑及總干質(zhì)量與未接種的相比差異顯著(P<0.05)。這說明鹽脅迫條件下接種AMF真菌可顯著提升大葉女貞的株高、莖粗、地徑及總干質(zhì)量，促進大葉女貞生長。

表1 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞生長的影響

注：同一測定指標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下表同。

2.3 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞葉片細胞膜透性的影響

由圖2-a可知，接種叢枝菌根真菌可顯著降低鹽脅迫下大葉女貞葉片的相對電導(dǎo)率(P<0.05)。隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞葉片的相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，且接種AMF真菌的上升幅度顯著低于同濃度下的未接種處理。在3 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片相對電導(dǎo)率為9.15%，較未接種大葉女貞降低2.91%；在 15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片相對電導(dǎo)率為33.89%，較未接種降低16.36%，達到顯著差異(P<0.05)。這說明在鹽脅迫條件下接種AMF真菌可顯著降低大葉女貞葉片的相對電導(dǎo)率。

如圖2-b所示，接種叢枝菌根真菌可顯著降低鹽脅迫下大葉女貞葉片的丙二醛含量(P<0.05)。隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞葉片的MDA含量呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，且接種AMF真菌的MDA含量始終低于同濃度下的未接種處理。在3 mg/g和6 mg/g NaCl濃度脅迫下，大葉女貞葉片的MDA含量均較對照(0 mg/g NaCl)略有下降，且接種AMF真菌的大葉女貞葉片MDA含量較未接種分別降低12.78%和13.70%；在15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片MDA含量為34.93 nmol/g，較未接種降低13.28%，達到顯著差異(P<0.05)。這說明在鹽脅迫條件下接種AMF真菌可顯著降低大葉女貞葉片的MDA含量。

2.4 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞保護酶活性的影響

如圖3所示，接種AMF真菌可顯著提升鹽脅迫下大葉女貞葉片的SOD、POD及CAT活性(P<0.05)。隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞的SOD、POD及CAT活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且接種AMF真菌的SOD、POD及CAT活性均始終高于同濃度下的未接種處理。在9 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片SOD、POD、CAT活性分別為462.83、345.91、781.65 U/(g·min)，分別較未接種提升46.55%、31.60%、25.39%，POD及CAT活性均較未接種差異達到顯著水平(P<0.05)，SOD活性較未接種差異達到極顯著水平(P<0.01)；在15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片SOD、POD及CAT活性分別較未接種提升126.64%、75.02%和36.66%，POD及CAT活性均較未接種差異達到顯著水平(P<0.05)，SOD活性較未接種差異達到極顯著水平(P<0.01)。這說明在鹽脅迫條件下，接種AMF真菌可顯著提升大葉女貞葉片的SOD、POD及CAT活性。

2.5 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表2可知，接種叢枝菌根真菌可顯著降低鹽脅迫下大葉女貞葉片Pro含量(P<0.05)。隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞葉片的Pro含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，且接種AMF真菌的上升幅度顯著低于同濃度下的未接種處理。在3 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片的脯氨酸含量為9.35 μg/g，較未接種大葉女貞降低23.42%；在 15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片的Pro含量為36.33 μg/g，較未接種降低17.09%，差異達到顯著水平(P<0.05)。這說明在鹽脅迫條件下接種AMF真菌可顯著降低大葉女貞葉片的Pro含量。

接種叢枝菌根真菌可顯著提升鹽脅迫下大葉女貞葉片的SS及SP含量(P<0.05)。隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞葉片的SS及SP含量均在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，且接種AMF真菌的上升幅度始終高于同濃度下的未接種處理。在3 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片SS及SP含量分別較未接種提升25.90%和29.53%，SS含量較未接種差異達到顯著水平(P<0.05)；在15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片的SS及SP含量分別為54.33、42.55 μg/g，分別較未接種大葉女貞提升31.33%和12.45%，SS含量較未接種差異達到極顯著水平。這說明，在鹽脅迫條件下，接種AMF真菌可顯著提升大葉女貞葉片的SS及SP含量。

表2 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對大葉女貞葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，AMF真菌的菌根侵染率與鹽濃度密切相關(guān)，隨著鹽濃度的升高，AMF真菌的孢子萌發(fā)率明顯降低，菌根活性顯著下降，菌根侵染率明顯降低[15]。本研究結(jié)果表明，隨著NaCl濃度的升高，AMF真菌對大葉女貞根系的侵染率逐漸降低，NaCl濃度為15 mg/g的根系侵染率較無NaCl處理降低17.47%。本研究結(jié)果與柳潔等在茶樹[10]、馮希環(huán)等在生菜[11]、王英男等在羊草[13]方面的研究結(jié)果較為一致。

在鹽脅迫條件下，植株生長明顯受限，而接種AMF真菌可明顯緩解鹽脅迫對植株生長的影響。本研究結(jié)果表明，隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞的株高、莖粗、地徑和總干質(zhì)量均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，且接種AMF真菌可顯著提升鹽脅迫下大葉女貞的株高、莖粗、地徑和總干質(zhì)量，促進大葉女貞生長。在3 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種叢枝菌根真菌的大葉女貞株高、莖粗、地徑及總干質(zhì)量分別較未接種提升6.68%、2.96%、4.63% 和8.05%。本研究結(jié)果與柳潔等在茶樹[10]、馮希環(huán)等在生菜[11]、王娜等在紫花苜蓿[12]及王英男等在羊草[13]方面的研究結(jié)果較為一致，其原因可能是在鹽脅迫下，接種叢枝菌根真菌可擴大根系吸收面積，提升植物對水分、養(yǎng)分的吸收能力，從而促進植株生長[16]。

植物在遭遇逆境時，體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧，含量過高時往往造成細胞的膜質(zhì)過氧化。植物在長期的進化過程中形成了一套用于去除、中和及捕獲體內(nèi)活性氧的抗氧化防御機制[17]。本研究結(jié)果表明，隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞的SOD、POD及CAT活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，接種AMF真菌可顯著提升鹽脅迫下大葉女貞葉片的SOD、POD及CAT活性。在9 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片SOD、POD及CAT活性分別較未接種提升46.55%、31.6%和25.39%。相對電導(dǎo)率和MDA含量是衡量膜質(zhì)過氧化程度的重要指標。本研究結(jié)果表明，接種叢枝菌根真菌可顯著降低鹽脅迫下大葉女貞葉片的相對電導(dǎo)率和MDA含量。在15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片相對電導(dǎo)率和MDA含量分別較未接種降低16.36%和 13.28%，差異均達到顯著水平(P<0.05)。本研究結(jié)果與柳潔等在茶樹[10]、馮希環(huán)等在生菜[11]及王英男等在羊草[13]方面的研究結(jié)果一致，其原因可能是在鹽脅迫下，接種AMF真菌可顯著提升大葉女貞葉片的保護酶活性，從而提升大葉女貞對活性氧的清除能力，使細胞受傷害程度減輕，進而導(dǎo)致相對電導(dǎo)率和MDA含量降低。

脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白是植物逆境脅迫下的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。大量研究表明，隨著外界鹽濃度的升高，脯氨酸含量逐漸上升，可溶性糖及可溶性蛋白含量則先上升后下降[18]。本研究結(jié)果表明，隨著NaCl濃度的升高，大葉女貞葉片的脯氨酸含量逐漸上升，可溶性糖及可溶性蛋白含量則先上升后下降，且接種AMF真菌可顯著降低鹽脅迫下大葉女貞葉片的脯氨酸含量，顯著提升大葉女貞葉片的可溶性糖及可溶性蛋白含量。在15 mg/g NaCl濃度脅迫下，接種AMF真菌的大葉女貞葉片的脯氨酸含量較未接種降低17.09%，可溶性糖及可溶性蛋白含量分別較未接種提升31.33%和12.45%。

綜上所述，接種AMF真菌可顯著提升鹽脅迫下大葉女貞的耐鹽性，其機制可能是接種AMF可顯著提升大葉女貞的保護酶活性，緩解鹽脅迫對植物細胞造成的傷害，通過提升滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來維持細胞滲透平衡，從而提高耐鹽性，促進大葉女貞生長。