叢枝菌根真菌和褪黑素對(duì)多年生黑麥草抗旱性的影響

摘要：以多年生黑麥草（Lolium perenne）卡特為供試對(duì)象，采用盆栽方式，研究葉面噴施褪黑素并接種叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）對(duì)干旱脅迫下黑麥草光合及AsA-GSH循環(huán)的影響。結(jié)果表明，與正常水分處理相比，干旱脅迫下多年生黑麥草生物量減少，光合作用不斷降低，AsA-GSH循環(huán)中相關(guān)酶活性、抗氧化物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)，而膜脂過(guò)氧化水平則不斷升高。褪黑素處理能夠促進(jìn)AMF侵染發(fā)育，增加泡囊數(shù)和侵入點(diǎn)位數(shù)，菌根侵染率達(dá)50.1%～66.5%。接種AMF和/或褪黑素處理能夠提高干旱脅迫下多年生黑麥草地上部和地下部生物量，提高光合作用，增加多年生黑麥草AsA-GSH循環(huán)中相關(guān)酶（APX、DHAR、MDHAR和GR）活性和抗氧化物質(zhì)（AsA和GSH）含量，接種AMF和/或褪黑素處理提高了干旱脅迫下多年生黑麥草葉片Pn、Tr、Gs和WUE，分別提高23.7%～58.4%、97.8%～346.8%、26.4%～80.6%、26.5%～96.5%，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量分別提高16.4%～39.5%、12.3%～44.1%、13.4%～43.8%，丙二醛含量下降12.8%～26.7%。綜上所述，接種AMF和/或褪黑素處理能減少細(xì)胞氧化脅迫損傷，降低MDA含量并提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，增強(qiáng)植物光合作用能力，顯著增加植株生物量，維持AsA-GSH循環(huán)過(guò)程中的相關(guān)酶活性以及抗氧化物質(zhì)含量，來(lái)提高黑麥草的抗旱性。

關(guān)鍵詞：多年生黑麥草；叢枝菌根真菌；褪黑素；干旱；光合；AsA；GSH

中圖分類號(hào)：S543+.601" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）14-0161-08

收稿日期：2023-07-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31971644）。

通信作者：吉國(guó)強(qiáng)（1981—） 男，山西原平人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事林學(xué)和園林方向研究。E-mail：guoqiang2263@126.com。

缺水干旱是植物經(jīng)常面臨的逆境條件之一，在干旱環(huán)境下，植物光合作用、物質(zhì)循環(huán)以及營(yíng)養(yǎng)代謝等過(guò)程受阻，生長(zhǎng)狀況受到較大影響［1-2］。褪黑素（melatonin）是一種吲哚雜環(huán)類化合物，多分布在動(dòng)植物及各類微生物中。研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，參與種子萌發(fā)、光能合成、營(yíng)養(yǎng)吸收等活動(dòng)的調(diào)節(jié)，同時(shí)有利于提高植物對(duì)生物和非生物脅迫的抗性［3-5］。劉領(lǐng)等發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下外源褪黑素能夠提高煙草（Nicotiana tabacum）幼苗對(duì)光能的捕獲與轉(zhuǎn)換，減輕干旱脅迫對(duì)煙草幼苗光合作用的氣孔限制和非氣孔限制，提高過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）活性來(lái)增強(qiáng)煙草幼苗的抗氧化能力，減少丙二醛（MDA）和超氧陰離子自由基（O-2·）的產(chǎn)生，提高煙草幼苗對(duì)干旱環(huán)境的抵抗能力［6］。另有研究發(fā)現(xiàn)，外源褪黑素可以顯著提高滁菊（Chrysanthemum morifolium）幼苗葉片中脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖等含量，增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累量，維持正常的細(xì)胞膜功能，同時(shí)保持滁菊幼苗較高的光合速率和水分利用效率［7］。楊新元等也發(fā)現(xiàn)，外源施用褪黑素可顯著提升干旱脅迫下向日葵（Helianthus annuus）幼苗葉片抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）等抗氧化酶活性，增加抗壞血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）等抗氧化劑的含量，顯著降低 O-2·、MDA、過(guò)氧化氫（H2O2）含量［8］。以上研究表明一定含量褪黑素能夠提高植物的抗旱性。

從枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi，AMF）是分布最為廣泛的一類球菌門類真菌［9-10］。AMF侵染植物根系后，可通過(guò)寄主植物來(lái)獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保證真菌自身生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)幫助植物增強(qiáng)對(duì)外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，從而達(dá)到互惠共生的目的［11-13］。AMF作為連接地上和地下生態(tài)系統(tǒng)的紐帶，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起到重要作用，AMF能有效改善土壤的理化性質(zhì)，增強(qiáng)植物抵抗干旱脅迫的能力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)［14-15］。研究發(fā)現(xiàn)，干旱環(huán)境下紫花苜蓿（Medicago sativa）的生長(zhǎng)量和菌根侵染狀況受到顯著抑制，接種AMF增加了土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體（粒徑＞2 mm）數(shù)量，有利于土壤中大團(tuán)聚體（粒徑＞0.25 mm）的形成，同時(shí)有助于植物體磷含量的積累，提高植物生物量［16］。李少朋等研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下接種AMF后顯著提高了玉米（Zea mays）根系侵染率和生物量，接種處理組的玉米植株磷、氮、鈣、鉀等養(yǎng)分含量顯著增加，緩解干旱脅迫對(duì)玉米的抑制效應(yīng)［17］。孟靜靜等研究發(fā)現(xiàn)，接種AMF處理下丹參（Salvia miltiorrhiza）葉片可溶性糖、葉綠素、地下部全磷、地下部全氮含量均顯著增加，AMF可通過(guò)改善宿主植物根系對(duì)土壤水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用植物各種生理功能的發(fā)揮來(lái)抵抗干旱環(huán)境，改善丹參生長(zhǎng)條件［18］。

目前，關(guān)于AMF和褪黑素對(duì)植物抗旱性的報(bào)道多涉及單一因素的影響，而AMF和褪黑素二者聯(lián)合對(duì)植物抗旱性的影響研究則較少。多年生黑麥草（Lolium perenne）原產(chǎn)于亞洲和北非等溫帶區(qū)域，是廣泛分布于世界各地的禾本科植物之一。在國(guó)家大力發(fā)展畜牧業(yè)的背景下，多年生黑麥草作為一種優(yōu)質(zhì)牧草，在我國(guó)湖南、四川、云南、貴州等地種植面積較大。多年生黑麥草含有粗蛋白、脂肪和纖維等高含量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且草質(zhì)細(xì)膩，為各類家禽、牲畜所喜愛，經(jīng)濟(jì)效益較高［19］。生態(tài)習(xí)性上具有生長(zhǎng)速度快、抗病蟲害能力強(qiáng)、分蘗多等特性，但多年生黑麥草在干旱或土壤瘠薄時(shí)生長(zhǎng)狀態(tài)不良［20］。本試驗(yàn)擬通過(guò)溫室栽培，探究AMF與褪黑素二者聯(lián)合提高多年生黑麥草抗旱性的生理機(jī)制，對(duì)促進(jìn)干旱脅迫下植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試植物材料為多年生黑麥草（Lolium perenne）品種卡特，種子選自河北省邯鄲市華裕農(nóng)業(yè)科技有限公司。褪黑素購(gòu)于武漢吉立德生物科技有限公司，在室溫下避光保存。選用的AMF菌種為摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae），購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，接種物主要是基質(zhì)中的AMF孢子、菌絲和菌根根段，經(jīng)檢測(cè)AMF孢子密度260個(gè)/50 g。盆栽基質(zhì)為山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園內(nèi)的壤土，與草炭按1 ∶1體積比混合，基質(zhì)均經(jīng)過(guò)高壓蒸汽滅菌（120 ℃，2 h）后備用。

1.2 試驗(yàn)方法

選取質(zhì)量上乘、大小均勻的多年生黑麥草種子，先用7%次氯酸鈉浸泡消毒30 min，再用無(wú)菌水清洗8次以上。將消毒后的種子隨機(jī)播在花盆中，每盆放置30粒。發(fā)芽后間苗，每盆保留20株。

試驗(yàn)于2022年4—6月在山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院空地進(jìn)行，采用盆栽試驗(yàn)，研究AMF接種與褪黑素處理對(duì)多年生黑麥草抗旱性的改善作用。共設(shè)置8個(gè)處理組：（1）CK（正常水分供應(yīng)：85%土壤持水量，不接種）；（2）FM（正常水分接種AMF摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae，F(xiàn)M）；（3）MT（正常水分葉片噴施75 μmol/L褪黑素）；（4）FM+MT（正常水分接種AMF并噴施75 μmol/L褪黑素）；（5）DS（干旱脅迫，土壤相對(duì)含水量控制在40%左右）；（6）DS+FM（干旱脅迫并接種AMF）；（7）DS+MT（干旱脅迫下噴施75 μmol/L褪黑素）；（8）DS+FM+MT（干旱脅迫下接種AMF并噴施75 μmol/L褪黑素），每處理8個(gè)重復(fù)。接種AMF處理的劑量為100 g/盆，對(duì)照（CK）則接種相同重量的滅菌AMF菌劑（通過(guò)高壓高溫下121 ℃、101 kPa滅菌 15 min），以保持一致的接種數(shù)量。施用褪黑素的處理用蒸餾水配成75 μmol/L的溶液進(jìn)行葉面噴施（濃度參照李本峰等的研究［21］設(shè)定），以葉片表面形成水滴為準(zhǔn)，每間隔8 h噴施1次，不噴施褪黑素處理則只噴等量清水。通過(guò)稱重法控制土壤含水量（重量含水量），CK處理土壤相對(duì)含水量（占田間持水量的百分比）控制85%左右，DS處理組土壤相對(duì)含水量控制在40%左右，每天傍晚補(bǔ)充清水以維持相應(yīng)的土壤含水量。植物生長(zhǎng)期間監(jiān)控好環(huán)境條件，不要出現(xiàn)積水情況，生長(zhǎng)后期根據(jù)需要可補(bǔ)充一定量的營(yíng)養(yǎng)液，處理后2周測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 AMF侵染率的測(cè)定 采集多年生黑麥草的幼嫩根系，清理干凈后放入試管中并加入5%的氫氧化鉀溶液，以沒過(guò)根系為準(zhǔn)，水浴5 min（80 ℃水溫）。待樣品冷卻后用無(wú)菌水清洗干凈，后在試管中加2%濃度稀鹽酸浸泡5 min，去掉稀鹽酸后加0.1%濃度酸性品紅-乳酸甘油染色液在室溫下放置12 h，制片鏡檢，根據(jù)劉潤(rùn)進(jìn)等的方法［22］計(jì)算菌根侵染率、叢枝著生率、侵入點(diǎn)位數(shù)以及泡囊數(shù)。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 每個(gè)處理隨機(jī)選取10株，清洗干凈并去除水分，用分析天平記錄地上部生物量以及地下部生物量。

1.3.3 葉片氣體交換參數(shù)的測(cè)定 采用便攜式光合儀Yaxin-1102G（北京雅欣理儀科技有限公司） 進(jìn)行測(cè)定。于晴朗天氣上午進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)處理隨機(jī)選取5盆進(jìn)行測(cè)量，設(shè)置便攜式光合儀各參數(shù)為光照強(qiáng)度800 μmol/（m2·s），葉室溫度25 ℃，濕度60%，依次讀取凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、水分利用效率（water use efficienc，WUE）等氣體交接參數(shù)值。

1.3.4 AsA-GSH循環(huán)關(guān)鍵酶和相關(guān)物質(zhì)的測(cè)定 采用紫外吸收法測(cè)定抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性；脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）、單脫氫抗壞血酸還原酶 （MDHAR）活性、谷胱甘肽還原酶（GR）活性、抗壞血酸（ASA）、氧化型抗壞血酸（DHA）、谷胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量采用杜聽等的方法［23］進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 采用苯酚法測(cè)定葉片可溶性糖含量 采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量；采用酸性茚三酮比色法測(cè)定脯氨酸含量；采用比色法測(cè)定丙二醛（MDA）含量；以上均采用王學(xué)奎等的方法［24］測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和制圖，所有統(tǒng)計(jì)分析均采用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)單因素方差分析（one-way ANOVA）、雙因素方差分析（two-way ANOVA）、差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法，α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 AMF和褪黑素對(duì)黑麥草菌根發(fā)育情況的影響

干旱脅迫下，AMF菌根侵染率、叢枝著生率、侵入位點(diǎn)數(shù)及泡囊數(shù)均有所降低，干旱脅迫顯著抑制了AMF對(duì)黑麥草根系的侵染，而正常水分或者干旱脅迫下噴施褪黑素有助于促進(jìn)菌根發(fā)育（表1）。正常水分下，與FM處理相比，F(xiàn)M+MT處理下的菌根侵染率、泡囊數(shù)、叢枝著生率和侵入點(diǎn)位數(shù)分別提高15.7%、6.3%、5.2%和14.4%。干旱脅迫下，與DS+FM處理相比，DS+FM+MT處理下的菌根侵染率、泡囊數(shù)、叢枝著生率和侵入點(diǎn)位數(shù)分別提高8.4%、9.2%、7.9%和11.9%。可見，正常水分或者干旱脅迫下，噴施褪黑素處理對(duì)AMF發(fā)育情況有促進(jìn)作用。

2.2 AMF和褪黑素對(duì)黑麥草生物量的影響

干旱脅迫下，黑麥草地上部生物量和地下部生物量顯著降低，而接種AMF處理和/或褪黑素處理均能夠增加黑麥草的地上部生物量和地下部生物量（圖1）。正常水分下，與CK處理相比，F(xiàn)M處理下黑麥草的地上部生物量和地下部生物量分別增加10.7%和8.8%；MT處理下分別增加22.0%和25.5%；FM+MT處理下分別增加31.7%和56.0%。干旱脅迫下，與DS處理相比，DS+FM處理下黑麥草的地上部生物量差異不顯著，地下部生物量增加25.9%；DS+MT處理下分別增加26.3%和41.3%；DS+FM+MT處理下分別增加37.7%和50.3%?？梢?，正常水分或者干旱脅迫下，接種AMF并噴施褪黑素處理對(duì)黑麥草地上部和地下部生物量的增加效果優(yōu)于單一處理。

2.3 "AMF和褪黑素對(duì)黑麥草光合作用的影響

由圖2可見，干旱脅迫下，黑麥草凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和水分利用效率（WUE）顯著下降，而接種AMF處理和/或褪黑素處理均能夠提高黑麥草的光合作用。正常水分下，與CK處理相比，F(xiàn)M處理下黑麥草的Pn、Tr、Gs和WUE分別提高28.2%、53.7%、20.3%和22.8%；MT處理下分別增加60.0%、138.8%、45.3%和47.7%；FM+MT處理下分別增加88.3%、332.8%、

71.4%和95.1%。干旱脅迫下，與DS處理相比，DS+FM處理下黑麥草的Pn、Tr、Gs和WUE分別提高23.7%、97.8%、26.4%和26.5%；DS+MT處理下分別增加58.1%、176.4%、49.7%和61.0%；DS+FM+MT處理下分別增加58.4%、346.8%、80.6%和96.5%。可見，正常水分或者干旱脅迫下，接種AMF并噴施褪黑素處理對(duì)光合作用的提升效果優(yōu)于單一處理。

2.4 AMF和褪黑素對(duì)黑麥草AsA-GSH循環(huán)關(guān)鍵酶活性的影響

由表2可見，干旱脅迫下，黑麥草葉片中抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）、脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）、單脫氫抗壞血酸還原酶（MDHAR）和谷胱甘肽還原酶（GR）活性顯著下降，而接種AMF處理和/或褪黑素處理均能夠提高黑麥草葉片中AsA-GSH循環(huán)關(guān)鍵酶活性。正常水分下，與CK處理相比，F(xiàn)M處理下黑麥草的APX、DHAR、MDHAR和GR活性分別提高41.2%、21.8%、15.2%和47.8%；MT處理下分別增加56.6%、29.3%、43.6%和51.7%；FM+MT處理下分別增加86.5%、55.9%、77.9%和93.7%。干旱脅迫下，與DS處理相比，DS+FM處理下黑麥草的APX、DHAR、MDHAR和GR活性分別提高50.3%、21.3%、27.9%和64.2%；DS+MT處理下分別增加87.2%、41.1%、67.9%和96.3%；DS+FM+MT處理下分別增加145.1%、87.4%、140.9%和170.6%。可見，正常水分或者干旱脅迫下，接種AMF并噴施褪黑素處理對(duì)黑麥草AsA-GSH循環(huán)關(guān)鍵酶活性的提升效果優(yōu)于單一處理。

2.5 AMF和褪黑素對(duì)黑麥草AsA-GSH循環(huán)中抗氧化物質(zhì)含量的影響

由表3可見，干旱脅迫下，黑麥草葉片中抗壞血酸（ASA）、谷胱甘肽（GSH）含量以及ASA/DHA和GSH/GSSG均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，接種AMF處理和/或褪黑素處理則能夠提高黑麥草葉片中ASA和GSH的含量，同時(shí)提高ASA/DHA和GSH/GSSG。正常水分下，與CK處理相比，F(xiàn)M處理下黑麥草的ASA含量、GSH含量、ASA/DHA和GSH/GSSG分別增加46.8%、27.7%、75.9%和40.0%；MT處理下分別增加64.8%、49.0%、126.1%和73.3%；FM+MT處理下分別增加103.7%、81.9%、155.4%和193.3%。干旱脅迫下，與DS處理相比，DS+FM處理下黑麥草的ASA含量、GSH含量、ASA/DHA和GSH/GSSG分別增加45.5%、38.6%、24.8%和47.8%；DS+MT處理下分別增加57.8%、61.4%、59.4%和82.6%；DS+FM+MT處理下分別增加103.9%、99.2%、130.8%和191.3%?？梢?，正常水分或者干旱脅迫下，接種AMF并噴施褪黑素處理對(duì)黑麥草AsA-GSH循環(huán)中抗氧化物質(zhì)含量的提升效果優(yōu)于單一處理。

2.6 AMF和褪黑素對(duì)黑麥草滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由圖3可見，干旱脅迫下，黑麥草葉片中可溶性蛋白、可溶性糖含量下降，脯氨酸以及丙二醛（MDA）含量上升，接種AMF處理和/或褪黑素處理能夠提高黑麥草葉片中可溶性糖、可溶性蛋白以及脯氨酸含量，而降低MDA含量。正常水分下，與CK處理相比，F(xiàn)M處理下黑麥草的可溶性糖含量無(wú)顯著差異，可溶性蛋白以及脯氨酸含量分別增加22.9%和14.8%，MDA含量下降13.3%；MT處理下可溶性糖、可溶性蛋白以及脯氨酸含量分別增加11.5%、35.7%和25.9%，MDA含量下降24.7%；FM+MT處理下可溶性糖、 可溶性蛋白以及脯氨酸含量分別增加、24.0%、46.1%和/36.3%，MDA含量下降48.6%。干旱脅迫下，與DS處理相比，DS+FM處理下黑麥草葉片中的可溶性糖、可溶性蛋白以及脯氨酸含量分別增加16.4%、12.3%和13.4%，MDA含量下降12.8%；DS+MT處理下分別增加31.0%、27.0%和27.8%，MDA含量下降21.4%；DS+FM+MT處理下分別增加39.5%、44.1%和43.8%，MDA含量下降26.7%?？梢?，正常水分或者干旱脅迫下，接種AMF并噴施褪黑素處理對(duì)黑麥草可溶性糖、可溶性蛋白以及脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的提升效果優(yōu)于單一處理，對(duì)MDA含量的減低效應(yīng)也優(yōu)于單一處理。

3 討論

土壤水分含量直接影響植物干物質(zhì)的積累和生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，隨著土壤水分含量降低，植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況也會(huì)隨之降低。有研究發(fā)現(xiàn)，干旱條件下，AMF可以主動(dòng)向植物運(yùn)輸水分和養(yǎng)分，并且形成菌根后根系的輸水效率更高，水分運(yùn)輸阻力更小，進(jìn)而提高植物的抗干旱能力［25］。目前已有的研究表明，褪黑素在植物中不僅可作為一種信號(hào)分子調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育，還能抵御各種生物和非生物脅迫，增強(qiáng)植物抗逆性［26］。褪黑素具有極強(qiáng)的清除氧/氮自由基的功能，并通過(guò)激發(fā)自由基清除的抗氧化酶系統(tǒng)間接清除氧/氮自由基。此外，褪黑素對(duì)菌根共生也有積極的影響，本試驗(yàn)證明，干旱脅迫下，褪黑素能促進(jìn)AMF的生長(zhǎng)發(fā)育，幫助其侵染多年生黑麥草并形成穩(wěn)定的共生關(guān)系，顯著增加多年生黑麥草的生物量。

干旱環(huán)境下植物光合作用受到抑制，含水量的變化會(huì)引起植物諸多指標(biāo)的變化，其中包括葉綠素和光合速率的變化。研究表明，植物在干旱脅迫下，葉綠素合成過(guò)程受到阻礙，植物的水分供應(yīng)減少，容易造成氣孔導(dǎo)度降低，進(jìn)而引起葉片攝入CO2量的減少，凈光合速率的值也隨之下降［27］。一般認(rèn)為，植物減少水分蒸騰是植物遭受干旱初期的特征，隨著干旱脅迫的加劇，為維持正常生長(zhǎng)，氣孔將長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉，以減少水分蒸騰，提高水分利用率［28］。魯珊珊等研究發(fā)現(xiàn)，中度干旱顯著降低了藍(lán)莓菌根侵染率，凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度也顯著下降，接種AMF后則顯著提高了藍(lán)莓葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，AMF可能通過(guò)氣孔因素和非氣孔因素來(lái)提高藍(lán)莓的光合效率，進(jìn)而增強(qiáng)其抗旱能力［29］。另有研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施褪黑素也能夠增加干旱脅迫條件下植物光合作用能力和抗氧化酶活性，鄒京南等發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下大豆生長(zhǎng)受到顯著抑制，光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)不斷降低，抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化表現(xiàn)為先上升后下降趨勢(shì)，而膜脂過(guò)氧化水平則不斷升高；添加外源褪黑素后大豆地上部和地下部鮮干重等顯著提高，光合作用能力回升，葉綠素?zé)晒鈪?shù)下降速率緩解，并增加了大豆葉片抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量［30］。本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下黑麥草凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率顯著下降，而接種AMF處理和/或褪黑素處理均能夠提高黑麥草的光合作用。這可能是因?yàn)锳MF接種處理下，隨著AMF在黑麥草根系的定殖，水分利用效率明顯增加，水分利用效率的增加通常是允許植物耐受干旱脅迫的典型特征，黑麥草葉片中氣孔導(dǎo)度的增加可能與AMF誘導(dǎo)的內(nèi)源激素，包括植物細(xì)胞分裂素的變化有關(guān)，而褪黑素作為新型的激素，進(jìn)一步促進(jìn)了AMF的定殖，二者之間協(xié)同作用提高植物的光合作用，而有關(guān)激素含量的變化則需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

干旱脅迫條件下，植物體會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的活性氧物質(zhì)（ROS），過(guò)多的ROS會(huì)抑制抗氧化酶的合成，導(dǎo)致植物細(xì)胞遭到破壞?？箟难?谷胱甘肽（AsA-GSH）循環(huán)對(duì)于活性氧的有效清除有重要作用；ASA是植物體細(xì)胞內(nèi)糖代謝過(guò)程中重要的活性氧清除劑，GSH作為抗氧化劑能加快AsA的再生，兩者能夠清除逆境脅迫下積累過(guò)量的ROS，緩解細(xì)胞氧化損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可緩解干旱脅迫對(duì)植物膜系統(tǒng)的損傷，還可促進(jìn)干旱脅迫下植物葉片中AsA和GSH含量的增加［31-33］。宰學(xué)明等也發(fā)現(xiàn)接種AMF處理的濱梅葉片抗氧化酶（APX，DHAR和GR）活性、AsA和GSH含量、氧化還原力（AsA/DHA和GSH/GSSG）均顯著高于未接種處理［34］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下黑麥草APX、DHAR、MDHAR和GR活性顯著下降，AsA、GSH含量，AsA/DHA和GSH/GSSG均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，而接種AMF處理和/或褪黑素處理能夠提高黑麥草AsA-GSH循環(huán)中的相關(guān)酶活性以及抗氧化劑含量。褪黑素可在干旱脅迫下幫助植物穩(wěn)定AsA-GSH循環(huán)，這是植物體內(nèi)重要的抗氧化防御機(jī)制，同時(shí)增強(qiáng)AsA-GSH循環(huán)清除ROS的能力［35］。植物面對(duì)非生物脅迫時(shí)，可以通過(guò)次生代謝合成一些小分子化合物作為抗氧化劑來(lái)清除大量的ROS，這種小分子化合物包括多酚類、黃酮類、單寧類、花色苷類、酚酸類化合物等［36］，而接種AMF可能激活了次生代謝產(chǎn)物的合成基因或者相關(guān)代謝酶活性，合成次生代謝產(chǎn)物可能在提高植物抗旱過(guò)程中起重要作用，但其具體的作用機(jī)制還需要進(jìn)一步試驗(yàn)加以證明。

干旱脅迫會(huì)引起植物細(xì)胞膜膜質(zhì)過(guò)氧化，丙二醛（MDA）含量的高低可以體現(xiàn)植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱，植物可以通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的高低來(lái)緩解逆境脅迫帶來(lái)的危害。有研究發(fā)現(xiàn)，AMF通過(guò)增加植物中可溶性糖、可溶性蛋白的含量，降低丙二醛含量，增加植物葉片含水量，緩解干旱帶來(lái)的脅迫效應(yīng)［37-38］。范海霞等發(fā)現(xiàn)褪黑素能夠提高干旱脅迫下牡丹品種鳳丹（Paeonia ostia ‘Fengdan’）幼苗抗氧化和滲透調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)干旱脅迫下牡丹幼苗生長(zhǎng)，降低MDA含量，促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累［39］。本試驗(yàn)結(jié)果與之一致，干旱脅迫條件下，黑麥草細(xì)胞膜遭受損傷，MDA含量升高，可溶性蛋白、可溶性糖以及脯氨酸含量均表現(xiàn)為降低趨勢(shì)，而接種AMF并配施褪黑素能夠有效緩解植物過(guò)氧化損傷，增強(qiáng)植物抗性，使黑麥草葉片MDA含量下降，由于AMF的菌絲能夠與黑麥草根系相互作用，促進(jìn)根系對(duì)水分及礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，增加了植物脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量，提高抗氧化酶活性，從而增強(qiáng)了黑麥草的抗旱性。

4 結(jié)論

綜上所述，干旱脅迫下黑麥草生長(zhǎng)受抑制，積累過(guò)量膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，使細(xì)胞產(chǎn)生氧化脅迫，AsA-GSH 循環(huán)受阻，光合作用下降。而噴施 75 μmol/L 的褪黑素能夠促進(jìn)AMF對(duì)黑麥草的侵染，增加泡囊數(shù)和侵入點(diǎn)位數(shù)。褪黑素配合AMF接種能減少細(xì)胞氧化脅迫損傷，降低MDA含量并提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，通過(guò)增加葉片水分利用效率、凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度來(lái)增強(qiáng)多年生黑麥草光合能力，顯著增加植株的地上部和地下部生物量，維持AsA-GSH循環(huán)過(guò)程中的相關(guān)酶活性以及抗氧化物質(zhì)AsA和GSH的含量，來(lái)提高黑麥草的抗旱性。

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