叢枝菌根真菌對鹽堿-旱交叉脅迫下羊草幼苗生長與抗氧化酶活性的影響

何漢瓊 彭曉媛 陶爽

摘要? ? 羊草營養(yǎng)價值豐富、抗逆性強，是東北松嫩平原最重要的牧草之一。叢枝菌根真菌（AMF）能與絕大多數(shù)陸地植物共生，且影響其抗逆性。本文對羊草幼苗接種叢枝菌根真菌并采用NaCl、NaHCO3以及PEG來模擬不同鹽（堿）-干旱脅迫條件，研究逆境交叉脅迫下共生體生長與抗氧化酶活性的變化。結(jié)果表明，在鹽（堿）脅迫與干旱脅迫以及鹽-旱與堿-旱交叉脅迫下，叢枝菌根真菌均一定程度提高了羊草幼苗的生物量，堿-旱互作的脅迫效應遠大于鹽-旱互作。鹽堿和干旱脅迫下，SOD、POD和APX活性均升高，而CAT的活性則呈下降趨勢，接種叢枝菌根真菌后，交叉脅迫下抗氧化酶活性同樣呈上升趨勢。研究結(jié)果對于深入理解羊草逆境交叉脅迫適應機理以及叢枝菌根真菌生理功能等科學問題提供了一定理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞? ? 羊草;叢枝菌根真菌;鹽堿;干旱;交叉脅迫;抗氧化酶

中圖分類號? ? S154.3? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0149-02

Abetract? ? Leymus chinensis is one of the most important forages in the Songnen Plain of Northeast China because of its rich nutritional value and strong stress resistance.Arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）can coexist with a large number of terrestrial plants and affect their stress resistance.In this paper，AMF was inoculated into Leymus chinensis seedlings，the changes of symbiotic growth and antioxidant enzyme activities under cross stress were studied by using NaCl，NaHCO3 and PEG to simulate different types of salt（alkali）-drought stress conditions.The results showed that AMF increased the biomass of Leymus chinensis seedlings to a certain extent under salt（alkali）stress and drought stress，as well as salt-drought and alkali-drought cross-stress.The stress effect of alkali-drought interaction was much greater than that of salt-drought interaction.Under saline-alkali and drought stress，the activities of SOD，POD and APX increased，while the activities of CAT decreased.After inoculating with AMF，the activities of antioxidant enzymes also increased under cross-stress.The research results provide a theoretical basis for understanding the adaptation mechanism of the cross- stress and the physiological functions of AMF.

Key words? ? Leymus chinensis;AMF;saline-alkali;drought;cross-stress;antioxidant enzyme

羊草（Leymus chinensis）是禾本科多年生禾草，主要分布在我國東北地區(qū)，具有較好的耐鹽堿性，對恢復退化草地有著重要意義[1]。近年來，土壤鹽堿化問題日益嚴峻，對農(nóng)牧業(yè)以及環(huán)境業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。東北地區(qū)屬干旱半干旱氣候，蒸發(fā)量往往大于降水量，干旱脅迫也已經(jīng)成為制約植物發(fā)展的重要非生物環(huán)境因子[2]。因此，對于松嫩豐原鹽堿草地植物來說，往往面臨的是鹽堿脅迫與干旱脅迫形成的交叉脅迫逆境。

叢枝菌根真菌在陸地生態(tài)系統(tǒng)中分布廣泛，能與80%以上的植物形成共生關(guān)系，與植物關(guān)系極為密切[3-4]。以往報道多集中于植物耐鹽和耐旱性研究，對鹽（堿）-旱交叉脅迫報道較少[5]，特別是對于逆境交叉脅迫下植物抗氧化酶研究還并不多見。當植物受到逆境脅迫時，細胞內(nèi)自由基平衡被打破，使植物細胞受到傷害。因此，對于植物受到脅迫后的抗氧化酶活性的研究尤為重要。本研究對羊草幼苗接種摩西球囊霉（Glomus mosseae），并用NaCl、NaHCO3和PEG模擬土壤鹽脅迫、干旱脅迫及鹽（堿）-旱交叉脅迫條件，從生長與抗氧化酶活性角度來探討叢枝菌根對羊草逆境交叉脅迫適應性的影響，為羊草抗逆生理學的深入研究提供科學依據(jù)。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 供試材料

羊草種子采于吉林省長嶺縣東北師范大學草業(yè)科學定位研究站。采收后的種子放入透氣的袋中，并置于4 ℃冰箱保存。

1.2? ? 試驗設計

羊草種子的培養(yǎng)溫度設置為20～30 ℃，低溫12 h（黑暗），高溫12 h（光照，光照強度為6 400 lx）。通過前期試驗后共設定處理組如表1所示。除了單一鹽、堿脅迫外，設置逆境交叉脅迫，即鹽-旱與堿-旱混合脅迫。每個脅迫處理均含有接種叢枝菌根真菌和未接種叢枝菌根真菌組，4次重復，脅迫處理共進行7 d。

1.3? ? 試驗方法

對羊草種子進行挑選和消毒，經(jīng)蒸餾水沖洗后，將種子置于培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。萌發(fā)后的種子移至花盆中，定苗8株。每天用Hoagland營養(yǎng)液澆灌。苗置于溫室大棚中，120 d后進行脅迫處理。脅迫后進行收苗、稱重，然后在80 ℃烘箱中烘干至恒重，粉碎樣品備用。

1.4? ? 內(nèi)容與方法

對抗氧化酶活性進行測定?？扇苄缘鞍缀繙y定參考考馬斯亮蘭法[6]，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定方法采用硝基氯化四氮唑藍（NBT）光還原法[7]，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[8]，過氧化氫酶（CAT）活性測定采用過氧化氫分解法[9]，抗壞血酸過氧化物酶（APX）測定釆用抗壞血酸分解法[10]。

1.5? ? 數(shù)據(jù)處理

本研究的數(shù)據(jù)處理使用SPSS 17.0軟件，用Duncan方法進行多重比較，顯著水平為0.05。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 鹽-旱與堿-旱脅迫對羊草生長的影響

由表2可知，在無叢枝菌根真菌接種的處理中，羊草植株的干重隨著鹽濃度逐漸增加而不斷下降。在最高鹽濃度下（200 mmol/L），羊草干重僅為對照組的71%。鹽-旱交叉脅迫使羊草幼苗的干重（P<0.05）顯著降低。羊草的干重在S1+D1處理下未與S1發(fā)生顯著變化，而S1+D2與S1則發(fā)生顯著變化（P<0.05）。在接種叢枝菌根真菌的處理中，羊草植株干重表現(xiàn)出與未接種相同的變化規(guī)律，也是在200 mmol/L脅迫下最低（P<0.05）。

由表3可知，在無叢枝菌根真菌接種的處理中，羊草植株的干重隨著堿濃度逐漸增加而不斷下降。在最高堿濃度下（200 mmol/L），羊草干重僅為對照組的53%。堿-旱交叉脅迫同樣抑制了羊草幼苗的生長，且2個不同干旱濃度處理均與對照、處理A1有顯著差異（P<0.05）。在接種叢枝菌根真菌的處理中，羊草幼苗干重隨堿濃度增加同樣呈下降趨勢，并且當濃度為200 mmol/L時最低。對于對照組來說，接種組干重為未接種組的1.45倍;在最高堿濃度下，是未接種的1.16倍，且在2個干旱濃度下，與接種對照組無顯著差異（P<0.05）。

2.2? ? 鹽（堿）-旱交叉脅迫對羊草抗氧化酶活性的影響

試驗結(jié)果表明，接種叢枝菌根真菌摩西球囊霉在對照組中的SOD活性為未接種組的93.6%，但在最高濃度鹽脅迫下（200 mmol/L），SOD活性為未接種組的1.37倍。在鹽-旱交叉脅迫中，PEG降低了POD活性，且高濃度干旱脅迫的作用更強。APX的活性則小幅度降低，且2個干旱處理組間無顯著差異。

羊草幼苗CAT活性在接種叢枝菌根真菌和未接種叢枝菌根真菌處理下均隨著鹽濃度逐漸增加呈下降趨勢。在最高鹽濃度下（200 mmol/L），CAT活性僅為對照的83.2%。接種叢枝菌根真菌顯著提高了CAT活性（P<0.05）。在交叉脅迫未接種處理中，PEG提高了CAT活性，且2個干旱濃度的交叉脅迫與單獨100 mmol/L鹽脅迫具有顯著差異（P<0.05）。而對于接種叢枝菌根真菌處理，PEG顯著降低了CAT活性（P<0.05），但2個干旱濃度間無顯著差異。

試驗結(jié)果表明，SOD活性在鹽脅迫與堿脅迫下具有明顯差異。羊草幼苗的SOD活性在堿脅迫下無論是否有菌根的存在均呈上升趨勢，堿-旱交叉脅迫顯著降低了SOD活性，高濃度干旱脅迫與200 mmol/L堿脅迫互作時SOD活性降低了41.4%。另外，PEG顯著降低了POD活性（P<0.05），高濃度干旱處理抑制作用更強，達到了顯著水平。PEG同樣降低了APX活性，與POD表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，但2個干旱處理間未達到顯著水平。

羊草苗過氧化氫酶（CAT）活性無論在接種還是未接種組中都隨著堿濃度的逐漸增加而下降，且比鹽脅迫下降幅度更大，在最高堿濃度下（200 mmol/L），CAT活性僅為對照組的69.79%。另外，接種叢枝菌根真菌后，CAT活性明顯增加（P<0.05），在最高濃度下（200 mmol/L）是未接種的1.27倍。堿-旱交叉脅迫中，僅有未接種的處理D2+A2與處理A2發(fā)生了顯著變化（P<0.05）。

3? ? 討論

植物在自然界中面臨的往往是多重脅迫而非單一脅迫類型，因而本研究將干旱脅迫與土壤鹽堿脅迫互作，按照東北松嫩平原鹽堿草地的特點模擬出鹽-旱與堿-旱條件，與實際環(huán)境條件更為貼近，也更易于闡述羊草的逆境適應機理。在本研究中發(fā)現(xiàn)，鹽-旱脅迫與堿-旱脅迫對羊草的影響有很大不同。在低濃度鹽脅迫下（100 mmol/L），當與低濃度干旱脅迫互作時，羊草的干重有所增加，主要原因可能是植物對不同脅迫產(chǎn)生了交叉適應性，適量的土壤鹽濃度和干旱脅迫有利于羊草幼苗的生長，這也與前人的研究結(jié)果類似[11]，如適中的鹽分可以提高濱藜（Atriplex halimus）對水分脅迫的適應性。但是在堿脅迫下，干旱脅迫與其互作對羊草的抑制效應很強，主要是因為堿脅迫的毒害效應遠大于鹽脅迫，不僅具有鹽脅迫的特征，還具有獨特的高pH值，這使得與干旱脅迫互作反而加劇了抑制效應。因此，在本研究中，堿-旱脅迫下羊草干重不斷降低。接種叢枝菌根真菌摩西球囊霉后，各處理羊草幼苗干重均一定程度增加，說明叢枝菌根提高了羊草幼苗對鹽脅迫的適應性，通過菌絲吸收更多的養(yǎng)分，進而增加植株對礦質(zhì)元素的吸收，在一定程度提升了抗逆性[12]。

抗氧化酶活性在植物應答逆境脅迫過程中具有重要的作用。SOD在清除細胞內(nèi)的超氧自由基的同時會產(chǎn)生H2O2，而POD和CAT又是清除H2O2的重要酶，可將H2O2分解成水，APX在AsA-GSH氧化還原途徑清除活性氧的的過程中發(fā)揮重要作用[13-17]。本研究結(jié)果表明，隨著鹽（堿）脅迫濃度增加，SOD、POD和APX活性均升高，促進自由基的清除，提高了清除活性氧的能力，并進一步降低丙二醛引起的膜脂過氧化，緩解膜的受損程度。CAT活性降低，說明在羊草幼苗中H2O2的分解主要依賴POD。另外，通過接種叢枝菌根真菌發(fā)現(xiàn)，SOD活性有所降低，但其余3種酶活性均不同程度升高，這說明叢枝菌根真菌能夠改變植物抗氧化酶的活性，增強植物對逆境脅迫的適應性。具有叢枝菌根結(jié)構(gòu)的植株即使在高濃度脅迫下仍具有清除自由基能力，減小植物受到的傷害。另外，在鹽-旱和堿-旱交叉脅迫下，無論是否接種叢枝菌根真菌，4種抗氧化酶活性均降低，且下降幅度隨脅迫濃度升高而增加，說明一旦超過臨界濃度，羊草體內(nèi)酶活性就會下降。

4? ? 參考文獻

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