球毛殼菌ND35對鹽脅迫下辣椒幼苗生長和生理特性的影響

摘要：為給球毛殼菌（Chaetomium globosum） ND35在鹽堿地蔬菜生產中的應用提供技術依據，本試驗以辣椒幼苗材料，采用澆灌不同濃度鹽溶液（0、50、100、150 mmol·L-1 NaCI）方法模擬鹽脅迫，研究接種內生真菌球毛殼菌ND35對鹽脅迫下辣椒幼苗生長和生理特性的影響。結果表明：鹽脅迫下，與不接種球毛殼菌ND35的處理（CK）相比，接種球毛殼菌ND35能提高辣椒幼苗地上部、地下部鮮重及根冠比；0、50、100、150 mmol·L-NaCI脅迫下接種球毛殼菌ND35處理辣椒葉片的可溶性蛋白含量較CK分別提高16.05％、9.11％、17.51％和6.38％，丙二醛含量分別降低15.59％、6.68％、13.68％和18.02％，脯氨酸含量分別降低26.93％、36.48％、33.28％和50.80％，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性都高于CK，且NaCI濃度為150 mmol·L-1時辣椒葉片的SOD活性比CK提高126.86％。綜之，接種內生真菌球毛殼菌ND35能夠提高鹽脅迫下辣椒幼苗的耐受性，保護其健康生長。

關鍵詞：內生真菌；球毛殼菌ND35；辣椒；鹽脅迫；生理特性

中圖分類號：S641.3 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）12-0047-07

蔬菜是人們日常飲食中必不可少的食物之一。蔬菜可提供人體所必需的多種維生素和礦物質等營養(yǎng)物質。蔬菜生長過程中受環(huán)境因素影響較大，特別是幼苗期抵抗逆境脅迫能力較差，經常會給蔬菜生產造成重大經濟損失。逆境脅迫中的鹽脅迫對蔬菜生長發(fā)育有很大影響，能夠通過滲透脅迫造成植株損傷，導致植株體內活性氧積累，抑制蔬菜作物生長。

叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）能與宿主形成共生體，對植物具有多種有益效應。接種AMF可提高宿主植物對病害、線蟲等危害的抗性，同時還可提高宿主對鹽堿、干旱、重金屬及溫度脅迫等非生物逆境的抗性。另外，研究發(fā)現，某些內生真菌可以增強植物對生物脅迫和非生物脅迫（高鹽、干旱和冷害等）的耐受性。前人的研究表明，接種內生真菌球毛殼菌（Chaetommrn globosum）ND35能夠提高冬小麥苗期和苦瓜幼苗的耐旱性。但是，除了AMF和根際促生菌（PGPR）外，內生真菌對鹽脅迫下蔬菜幼苗生長和生理特性影響的相關研究尚鮮見報道。

球毛殼菌ND35是分離自健康毛白楊上的優(yōu)勢內生真菌菌株，經大量試驗證明，它能夠促進多種作物生長、提高產量、改善品質，也能防治多種植物病害，還能夠在多種植物體內長期定殖，提高植物的抗逆性。為此，本試驗以辣椒幼苗為試材，于幼苗期接種內生真菌球毛殼菌ND35，研究其對鹽脅迫下辣椒幼苗生長和生理特性的影響，以期為蔬菜生產中應用球毛殼菌ND35來提高幼苗對鹽脅迫的耐受性提供技術參考和理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試辣椒為特大牛角椒，購自泰安市五岳泰山種業(yè)有限公司。

供試內生真菌為球毛殼菌ND35菌株制備的菌劑，由山東農業(yè)大學植物保護學院植物病理學系資源微生物研究室提供。

1.2試驗設計與方法

試驗在山東農業(yè)大學山東省蔬菜病蟲生物學重點實驗室進行。分別選取色澤好、籽粒飽滿、大小一致的辣椒種子約200粒放置在燒杯中，并在55℃下熱浴20 min左右，之后不停攪拌至水溫降到30℃，再繼續(xù)浸種10 h左右，然后于30℃條件下進行催芽處理，種子露白后播種在日光溫室內的花盆（花盆直徑和高度分別為12 cm和11cm）中。盆內土壤為大田土與基質按體積比1：1配制，基質主要成分為珍珠巖、泥炭土和園藝蛭石。接種處理為每盆中加入濃度為2x10 7 cfu·g-1球毛殼菌ND35菌劑10 g，混均。

待幼苗生長3周至四葉一心時，選取生長一致的幼苗（接菌和未接菌幼苗各72株）在日光溫室花盆中繼續(xù)進行鹽（NaCI）脅迫處理。設置4個濃度，分別是0、50、100、150 mmol·L-1NaCl。同一鹽濃度下設接種球毛殼菌ND35和不接種（CK）兩個處理，每處理12盆，每盆栽苗2株，重復3次，隨機排列。辣椒幼苗處理期間其他管理措施一致。

1.3測定指標及方法

1.3.1生長指標測定 鹽脅迫處理后生長3周，測量辣椒幼株基部到生長點的距離即株高：接菌和未接菌辣椒苗各取鮮樣24株，先用自來水沖洗3次，再用純凈水沖洗2次，接續(xù)用紙吸干植株表面水分并在室溫下晾干。之后將植株地上部與地下部分開稱鮮重。計算根冠比：根冠比（R／T）=地下部鮮重（g）/地上部鮮重（g）。

1.3.2生理指標測定 同期各處理植株葉片丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白含量和過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性測定參考李合生的方法進行。

1.4數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2010對數據進行處理和作圖，利用SPSS 22.0軟件對數據進行差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1球毛殼菌ND35對鹽脅迫下辣椒幼苗生長的影響

圖1顯示，隨著NaCl濃度增加，辣椒苗生長受到影響，地上部、地下部鮮重均呈下降趨勢，根冠比逐漸減小。在相同濃度鹽脅迫下，不論是地上部、地下部鮮重還是根冠比，接種球毛殼菌ND35的辣椒幼苗均明顯高于CK且大多達到顯著水平?？梢钥闯?，低濃度鹽脅迫對辣椒苗生長的抑制程度較輕，較高濃度鹽脅迫則顯著抑制辣椒苗生長，接種球毛殼菌ND35能夠減輕鹽脅迫對辣椒苗生長的抑制，促進地下部和地上部生長。

2.2球毛殼菌ND35對鹽脅迫下辣椒幼苗滲透調節(jié)的影響

由圖2可以看出，正常條件下，辣椒幼苗葉片丙二醛（ MDA）和脯氨酸（Pro）含量相對較低，受到鹽脅迫后，MDA含量隨著鹽濃度增加表現為逐漸升高趨勢，而Pro含量表現為先平穩(wěn)后上升的趨勢。隨著NaCl濃度增加，球毛殼菌ND35處理幼苗葉片MDA和Pro含量均低于CK。相同濃度鹽脅迫下球毛殼菌ND35處理幼苗葉片MDA含量較CK分別降低15.59％、6.68％、13.68％和18.02％，而Pro含量較CK分別降低26.93％、36.48％、33.28％和50.80％。說明，高濃度鹽脅迫會導致幼苗MDA含量升高，進而對植株細胞膜系統(tǒng)造成損傷：接種球毛殼菌ND35能夠降低辣椒幼苗MDA含量，減輕其對植物細胞膜系統(tǒng)的損傷；高濃度鹽脅迫也會導致幼苗Pro含量顯著升高，與CK相比接種球毛殼菌ND35也能顯著降低辣椒幼苗Pro含量，且在高濃度鹽脅迫下幼苗Pro含量降低更多。隨著Nacl濃度增加，球毛殼菌ND35處理辣椒幼苗葉片可溶性蛋白含量均高于CK。相同濃度鹽脅迫下，球毛殼菌ND35處理幼苗葉片可溶性蛋白含量與CK相比分別提高16.05％、9.11％、17.51％和6.38％。以上結果表明，鹽脅迫下接種球毛殼菌ND35能夠有效提高植物細胞的滲透調節(jié)能力，增強植物的抗逆性，一定程度上能夠緩解鹽脅迫對植物體造成的損害。

2.3球毛殼菌ND35對鹽脅迫下辣椒幼苗抗氧化酶活性的影響

圖3顯示，隨著NaCl濃度增加，辣椒幼苗過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性整體呈下降趨勢。在相同濃度鹽脅迫下，與CK相比，接種球毛殼菌ND35處理辣椒幼苗葉片的CAT活性分別提高67.94％、10.37％、50.51％和33.00％，POD活性分別提高25.23％、22.15％、32.96％和41.68％，SOD活性分別提高74.38％、67.90％、73.91％和126.86％。說明接種球毛殼菌ND35可以提高鹽脅迫下辣椒幼苗葉片的CAT、POD、SOD活性，從而增強辣椒幼苗對活性氧的清除能力，提高幼苗對鹽脅迫的抗性。

3討論與結論

目前，研究報道最多的與植物互作抵御鹽脅迫的內生真菌有叢枝菌根真菌（AMF）、印度梨形孢（Piriformospora indica）、暗色有隔內生真菌（dark septate endophytes，DSE）和木霉菌（Trichoderma spp）等。在NaCl脅迫下，AMF能促進鹽生植物鹽草、銀膠菊等的生長，也能促進非鹽生植物洋蔥、柑桔、番茄、黃瓜等的生長；接種印度梨形孢能提高煙草、苜蓿、墨西哥鼠尾草等多種植物的耐鹽性。近年的研究發(fā)現DSE能與植物互作提高植物耐鹽性。DSE與宿主植物共生互作過程中，能促進植物生長，改善礦物質吸收，提高植物抗逆性。Pan等研究發(fā)現，鹽脅迫下DSE可侵染白楊，提高白楊苗木的耐鹽性。

鹽脅迫嚴重影響植物的生理過程，產生的離子脅迫和滲透脅迫會抑制細胞生長，最終導致植物生長受到抑制或者死亡。Na+和K+在鹽漬土壤中是競爭關系，內生真菌與植物共生可以改變植物體內Na+和K+比值，改善由于鹽脅迫造成的植物離子不平衡現象。鹽脅迫使植物養(yǎng)分吸收或運輸減少，造成植物養(yǎng)分不平衡。王英男等研究發(fā)現，接種AMF一定程度上提高了鹽堿脅迫下羊草幼苗的生物量及光合色素（Chl a、Chl b和Car）含量，且隨著鹽堿脅迫濃度的增加，羊草幼苗積累大量Na+，并抑制其對K+的吸收，而接種AMF一定程度上降低Na+的積累，并緩解鹽堿脅迫下K+含量的降低，提高NO-含量，從而改善羊草幼苗的離子平衡。鹽脅迫下接種AMF和印度梨形孢可以顯著提高植物對磷的吸收量，促進植物生長，提高植物生物量。周連玉、Bu和Baltruschat等研究發(fā)現，內生真菌侵染能提高鹽堿脅迫下中華羊茅幼苗苗長、根長和苗鮮重；顯著增加鹽堿脅迫下水稻和大麥的地上生物量和株高。本試驗結果表明，Nacl脅迫下接種球毛殼菌ND35處理辣椒幼苗的地上部、地下部鮮重和根冠比都高于未接種的對照。說明接種球毛殼菌ND35可以明顯緩解鹽脅迫對辣椒植株生長的抑制，在鹽脅迫環(huán)境下促進辣椒幼苗生長，這可能與球毛殼菌ND35能夠促進植物對養(yǎng)分的吸收有關。

環(huán)境脅迫下脯氨酸（Pro）積累的作用是多方面的，Pro不僅可緩解高濃度鹽離子構成的滲透脅迫，而且可降低脅迫誘導的細胞酸性，避免細胞氨中毒，還可作為有機氮貯存，利于脅迫恢復后重新利用。但目前對環(huán)境脅迫下Pro積累的生理機制研究仍存在較大分歧：一些研究表明，Pro作為一種主要的細胞滲透調節(jié)物質，鹽脅迫下大量積累是植物對鹽漬逆境的一種適應，其對提高植物抗鹽性起著重要作用；任安芝等研究發(fā)現，高鹽濃度下AMF侵染可導致黑麥草葉片內的脯氨酸含量顯著增加；韓志平、莊偉偉等分別對西瓜和銀沙槐幼苗耐鹽性的研究發(fā)現，Pro含量隨NaCl濃度的升高而增加，并發(fā)揮著積極的滲透調節(jié)作用；也有研究認為，Pro并不參與鹽脅迫下水稻幼苗葉片的滲透調節(jié)，而Pro積累量更適于作為脅迫傷害指標；鹽脅迫下脯氨酸含量多少可以反映植物遭受鹽害的程度。本試驗結果顯示，隨著NaCl濃度增加，接種球毛殼菌ND35處理辣椒幼苗的Pro含量明顯低于未接種的對照，這表明接種球毛殼菌ND35的辣椒幼苗受到鹽脅迫傷害程度較輕并提高了辣椒苗的耐鹽能力。相似的試驗結果還有：鹽脅迫下，接種叢枝菌根真菌Funneliformis mosseae的紫薇葉片Pro含量顯著低于對照。接種不同AMF的中苜一號苜蓿的Pro含量在各個鹽濃度處理下均極顯著低于未進行接種的空白對照組。鹽脅迫條件下，內生真菌對植物各滲透調節(jié)物質的作用受鹽濃度、植物種類、環(huán)境等因素的影響，但各因素之間相互作用的機制尚不明晰，同時關于脯氨酸在植物抗逆性中的作用及其含量升高或降低的機制也值得進一步系統(tǒng)深入研究。

研究表明，植物受到鹽脅迫時，葉片相對含水量會有所減少，提高其可溶性蛋白含量有利于維持細胞的滲透調節(jié)能力，減少水分蒸發(fā)，從而緩解鹽脅迫逆境對植物的傷害。鹽脅迫下接種不同AMF均能夠有效提高植物的滲透調節(jié)能力，增強植物的抗逆性，一定程度上緩解鹽脅迫對植物體造成的損害。例如，接種AMF的中苜一號的可溶性蛋白含量顯著高于未接種AMF的中苜一號。本試驗結果表明，隨著NaCl濃度增加，接種球毛殼菌ND35的辣椒幼苗可溶性蛋白含量明顯高于未接種的對照，說明接種球毛殼菌ND35能誘導增加辣椒的可溶性蛋白含量，可以有效調節(jié)辣椒植株細胞的滲透壓，緩解鹽脅迫對辣椒幼苗細胞造成的傷害，提高其對鹽脅迫的耐受性。

鹽脅迫對植物的傷害作用在很大程度上是通過破壞生物膜的生理功能引起的。MDA是膜脂過氧化的產物，在脅迫強度超過特定閥值后，細胞內代謝失調、自由基積累，膜脂過氧化作用加大，MDA含量升高，因此一定程度上MDA含量的高低可以表示細胞膜脂過氧化的程度和植物對逆境條件反應的強弱。在鹽脅迫等逆境條件下，植物細胞內O-、H2O2和HO-等活性氧的產生與清除平衡受到破壞?？寡趸烙到y(tǒng)由一些能清除活性氧的酶系和抗氧化物組成，如CAT、POD、SOD等，它們協(xié)同作用共同抵抗鹽脅迫誘導的氧化傷害，單一的抗氧化酶不足以防御這種氧化脅迫。本試驗結果表明，隨著NaCI濃度增加，辣椒幼苗葉片的MDA含量逐漸升高，CAT、POD、SOD活性總體呈下降趨勢：在相同鹽濃度脅迫下，接種球毛殼菌ND35處理辣椒幼苗葉片的MDA含量明顯低于未接種的對照，表明球毛殼菌ND35能顯著降低辣椒幼苗的MDA含量，而相同鹽濃度下接種球毛殼菌ND35辣椒幼苗葉片的CAT、POD、SOD活性都高于未接種的對照，特別是隨著鹽濃度增加，接種球毛殼菌ND35辣椒幼苗葉片的SOD活性增幅最大。這可能因為SOD是植物抗氧化酶系統(tǒng)中的主要成分之一，其作用是保護細胞免受超氧化物誘導的氧化脅迫。研究表明，SOD活性的升高，通常與植物對環(huán)境脅迫的耐受性有關。植物對鹽脅迫的耐受性與體內SOD活性的高低有著密切關系，例如，鹽脅迫下水稻幼苗的SOD活性下降，這與本試驗結果類似。接種球毛殼菌ND35的辣椒植株通過調節(jié)宿主的抗氧化系統(tǒng)，能夠有效增強抗氧化酶活性，減少鹽脅迫對其生長的不利影響，從而增強辣椒幼苗的耐鹽能力。

綜上所述，鹽脅迫下接種內生真菌球毛殼菌ND35能夠明顯促進辣椒幼苗生長，提高其抗鹽相關滲透調節(jié)物質代謝能力和抗氧化酶活性，增強辣椒幼苗對鹽脅迫的耐受性。但是，關于鹽脅迫下接種內生真菌球毛殼菌ND35產生的抗鹽信號分子轉導機制、基因及其網絡調控機理尚不明確，還需要采用現代組學技術對植物-內生菌共生體響應鹽脅迫的特異信號傳導和代謝途徑進行深入研究。