不同溫度處理下內(nèi)生真菌對宿主布頓大麥生長和生理指標(biāo)的影響

關(guān)鍵詞：布頓大麥；內(nèi)生真菌；溫度；抗氧化酶活性

中圖分類號：S543+.901 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2024）11-0061-07

布頓大麥（Hordeum， bogdanii）屬于禾本科牧草，有較強(qiáng)的耐寒、耐干旱、耐鹽堿和再生強(qiáng)的特點(diǎn)，喜生于較濕潤或帶微堿性的砂質(zhì)土壤上，新疆地區(qū)天山兩側(cè)的平原、綠洲、草地、鹽漬化草甸以及路邊等均有其野生種自然生長。布頓大麥產(chǎn)量高，草質(zhì)柔軟、細(xì)嫩且適口性好，是一種優(yōu)質(zhì)牧草飼料，也是牧區(qū)天然草地上的重要野生資源。已有布頓大麥研究主要集中在耐鹽堿性、結(jié)實(shí)率、染色體核型和遺傳多樣性分析等方面，對其溫度適應(yīng)性研究相對較少。

禾草內(nèi)生真菌是指在禾草中度過全部或大部分生命周期，而不引起外部明顯病害癥狀的一大類真菌，與宿主協(xié)同進(jìn)化，并在進(jìn)化過程中二者建立了互惠共利的關(guān)系。謝雪曼等發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下叢枝菌根真菌通過提高龍眼幼苗SOD、POD、CAT等酶的活性，有效減緩了低溫對其造成的傷害。李曉帥發(fā)現(xiàn)高溫脅迫下內(nèi)生真菌可以提高高羊茅SOD、POD、CAT等酶的活性，從而有效減緩高溫對其造成的傷害。韓丹發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌與布頓大麥共生后可以調(diào)控多種激素促進(jìn)分蘗。龍鳳等發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌可通過改變宿主植株的分蘗數(shù)、株高、光合色素含量和纖維素含量來提高宿主對鹽環(huán)境的適應(yīng)性。王凱等發(fā)現(xiàn)，堿脅迫下，與未接種內(nèi)生真菌的布頓大麥相比，內(nèi)生真菌提高了布頓大麥的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO₂濃度和葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量。由上看出，內(nèi)生真菌在植物抗逆中發(fā)揮著積極作用，因此研究內(nèi)生真菌對布頓大麥溫度適應(yīng)性的影響具有重要意義。本試驗(yàn)以帶內(nèi)生真菌的布頓大麥和不帶內(nèi)生真菌的布頓大麥為對象，研究不同溫度不同處理時長下內(nèi)生真菌對布頓大麥植株表型和理化特性的影響，以期為后續(xù)研究提供一定的參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及培育

野生布頓大麥草種，采自新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣。參照龍鳳等[22]的試驗(yàn)方法收獲本研究供試種子。

于2022年4月挑選種粒完整飽滿的帶菌和不帶菌布頓大麥種子，均勻鋪開在玻璃培養(yǎng)皿中，之后放置在大棚避光且溫暖的地方進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)皿底部進(jìn)行試驗(yàn)號標(biāo)記。將萌發(fā)并長至3 cm的幼苗移栽到裝有蛭石的育苗盤[規(guī)格：32孔（4x8），總長54cm，寬28cm，單孔口徑6cm，深5cm，底徑3cm]中，同一盤內(nèi)，一半為E+，一半為E-。移栽后前3天每天澆一次水，讓幼苗適應(yīng)后，開始澆Hoagland營養(yǎng)液，每周澆兩次營養(yǎng)液，按需澆水。待植株培育至4～6周時，鏡檢確認(rèn)帶菌情況。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)苗檢菌后，放入恒溫光照培養(yǎng)箱中培育（白天光照80%培養(yǎng)14 h，夜晚零光照培養(yǎng)10h）。設(shè)置3個溫度處理，分別為10、15℃和20℃，記錄苗的放置時間，分別進(jìn)行為期3、7d和14 d的處理。處理期間，保持土壤濕潤，定期澆水和施用營養(yǎng)液。處理后，每盤隨機(jī)選取10株苗，統(tǒng)計(jì)株高和分蘗數(shù)，然后將每株苗的根、莖和葉分別包人錫箔紙中，在-80℃超低溫冰箱中保存，用于測定生理指標(biāo)。

1.3測定指標(biāo)及方法

用磺基水楊酸法測定脯氨酸含量：用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量；用Solar-bio公司生產(chǎn)的生物試劑盒分別測定過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）活性。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。用SigmaPlot 14.0軟件繪制柱狀圖。采用重復(fù)度量方差分析法分析內(nèi)生真菌（E）、溫度（T）在處理時長（D）對布頓大麥株高、分蘗數(shù)、丙二醛含量、脯氨酸含量以及過氧化氫酶、過氧化物酶活性的影響，并對不同溫度處理下布頓大麥株高、分蘗數(shù)、丙二醛含量、脯氨酸含量以及過氧化氫酶、過氧化物酶活性的變化進(jìn)行單因素方差分析。用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析相同溫度處理下E+和E-植株上述指標(biāo)的差異性。以Plt;0.05表示差異顯著。

2結(jié)果與分析

2.1不同溫度處理下內(nèi)生真菌對布頓大麥株高的影響

圖1顯示，10℃和15℃處理3、7d和14 d，布頓大麥E+植株的株高顯著高于E-植株，20℃處理下E+植株和E-植株的株高差異不顯著。隨著培育天數(shù)增加，布頓大麥株高不斷增加；隨著溫度升高，布頓大麥株高顯著增加。

由表1可以看出，內(nèi)生真菌、溫度和處理時長都對布頓大麥株高有顯著影響，內(nèi)生真菌和處理溫度在布頓大麥株高上有顯著交互作用。

2.2不同溫度處理下內(nèi)生真菌對布頓大麥分蘗數(shù)的影響

圖2顯示，3個溫度下處理3、7d和14 d，布頓大麥E+植株的分蘗數(shù)均顯著多于E-植株。

根據(jù)表1可見，內(nèi)生真菌、溫度和處理時長均對布頓大麥的分蘗數(shù)有顯著影響，溫度和處理時長在布頓大麥分蘗數(shù)上有顯著交互作用。

2.3不同溫度處理下內(nèi)生真菌對布頓大麥過氧化氫酶活性的影響

圖3A顯示，處理3d，3個溫度處理下布頓大麥E+植株的CAT活性均高于E-植株，15℃處理下兩者之間差異顯著：3個溫度處理下E+植株組中相互差異不顯著，E-植株組中相互差異也不顯著。圖3B顯示，處理7d，10℃和15℃處理下布頓大麥E+植株的CAT活性顯著高于E-植株，且E+植株組中相互間均差異顯著，E-植株組中15℃和20℃處理之間差異顯著，其他處理間差異不顯著。圖3C顯示，處理14d，3個溫度處理下E+植株CAT活性均高于E-植株，且15℃處理下兩者之間差異顯著；E+植株組中，10℃和20℃處理下CAT活性差異不顯著，但均顯著低于15℃，而E-植株組中10℃和15℃處理下CAT活性均顯著高于20℃。從總體趨勢來看，隨著溫度升高，布頓大麥CAT活性先升高后降低。

根據(jù)表1可見，內(nèi)生真菌、溫度和處理時長均對布頓大麥的CAT活性有顯著影響，內(nèi)生真菌和處理時長在CAT活性上有顯著交互作用。

2.4不同溫度處理下內(nèi)生真菌對布頓大麥過氧化物酶活性的影響

圖4A顯示，處理3d，E+植株的POD活性隨溫度升高而降低，且在不同溫度處理下差異顯著：10、20℃處理下E+植株的POD活性高于E-植株。圖4B顯示，處理7d，10℃處理下E+植株的POD活性顯著高于E-植株。圖4C顯示，處理14d，E+植株組和E-植株組均在15℃時POD活性最高：相同溫度處理下，E+植株和E-植株無顯著差異，且出現(xiàn)E+植株的POD活性低于E-植株的情況。

根據(jù)表2可知，內(nèi)生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥POD活性的影響均顯著，其兩兩之間互作和三者互作在POD活性上均有顯著交互作用。

2.5不同溫度處理下內(nèi)生真菌對布頓大麥丙二醛含量的影響

圖5A顯示，處理3d，10℃和15℃處理下E+植株的丙二醛含量低于E-植株，且15℃處理下差異顯著，20℃處理下E+植株和E-植株的丙二醛含量無顯著差異。圖SB顯示，處理7d的變化趨勢與處理3d的相同，仍是15℃處理下E+植株的丙二醛含量顯著低于E-植株。圖SC顯示，處理14 d，10℃和15℃處理下E+植株的丙二醛含量均顯著低于E-植株，20℃處理下E+植株的丙二醛含量略高于E-植株但差異不顯著。

根據(jù)表2可知，內(nèi)生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥的丙二醛含量均有顯著影響，其兩兩互作（E×T除外）和三者互作在丙二醛含量上均有顯著交互作用。

2.6不同溫度處理下內(nèi)生真菌對布頓大麥脯氨酸含量的影響

圖6A顯示，處理3d.10℃和15℃處理下E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株。圖6B顯示，處理7d，10℃處理下E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株，15℃和20℃處理下兩者沒有顯著差異。圖6C顯示，處理14 d，10℃處理下E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株：3個溫度處理下E+植株組間的脯氨酸含量、E-植株組間的脯氨酸含量均差異顯著?？傮w來看，隨著處理時長增加，布頓大麥植株內(nèi)脯氨酸含量不斷增加，相同處理時長下溫度越低脯氨酸積累越多。

由表2可知，內(nèi)生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥脯氨酸含量的影響均顯著，其兩兩之間互作和三者互作在脯氨酸含量上均有顯著交互作用。

3討論

本研究顯示，布頓大麥株高受溫度和生長天數(shù)的影響顯著，在同一處理時長下，隨著溫度的降低，株高也隨之降低，10、15℃處理下E+植株的株高顯著高于E-植株，20℃處理下E+植株與E-植株的株高沒有顯著差異。此結(jié)論與周連玉的研究結(jié)果一致，即中華羊茅E+和E-植株的株高隨著溫度降低而降低，常溫下，E+和E-植株在株高方面沒有顯著差異。

內(nèi)生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥分蘗有顯著影響，在相同處理溫度和時長條件下，E+植株的分蘗數(shù)顯著高于E-植株。這與楊洋的研究結(jié)果一致，即長期低溫條件下生長的中華羊茅帶菌植株在溫度相對較低的環(huán)境中表現(xiàn)出較高的生長優(yōu)勢，分蘗數(shù)顯著增加。

低溫脅迫下，為防止脂質(zhì)過氧化對植物的損傷，植物本身會通過抗氧化酶系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，內(nèi)生真菌對布頓大麥抗氧化酶系統(tǒng)有促進(jìn)作用，有助于提高其對不同溫度的適應(yīng)能力，緩解低溫傷害。這一結(jié)論與柳莉?qū)ψ眈R草幼苗進(jìn)行的低溫脅迫研究所得結(jié)果一致。另有，隨著處理時間延長，布頓大麥POD、CAT活性整體呈下降趨勢，這是因?yàn)橹仓曜陨砟けＷo(hù)系統(tǒng)的調(diào)控機(jī)制使它們在受害初期就已經(jīng)大量合成。此結(jié)果在劉靜、劉海卿等的研究中也得到證實(shí)。

低溫脅迫會使植物體內(nèi)積累大量的活性氧自由基，并在膜脂中積累大量的丙二醛，導(dǎo)致膜系統(tǒng)損傷。因此，植物體內(nèi)丙二醛含量越少，表示細(xì)胞膜系統(tǒng)受到的損傷越輕。本試驗(yàn)結(jié)果表明，10℃和15℃處理下，溫宿布頓大麥E+植株的丙二醛含量低于E-植株。這一結(jié)論與劉靜的研究結(jié)論相似，即低溫下內(nèi)生真菌可以通過降低宿主丙二醛含量來減輕損害。

低溫會使植物新陳代謝紊亂，植物為增加對低溫的耐受性，會分泌一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如脯氨酸等來增強(qiáng)自身的抗低溫能力。本試驗(yàn)結(jié)果表明，10℃處理下布頓大麥E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株，表明低溫下內(nèi)生真菌可以促進(jìn)宿主脯氨酸的積累。這一結(jié)論與楊洋的研究結(jié)論基本一致，即帶有內(nèi)生真菌的中華羊茅對脯氨酸的積累能力顯著強(qiáng)于不帶菌植株。

4結(jié)論

本研究中，低溫條件下帶有內(nèi)生真菌的布頓大麥植株的株高和分蘗數(shù)都顯著高于不帶菌植株的，且能積累更多的脯氨酸，降低丙二醛含量，過氧化氫酶、過氧化物酶活性也更高。由此可見，內(nèi)生真菌可提高低溫下布頓大麥的抗氧化酶活性，促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，降低膜損傷，這有助于植株更好地適應(yīng)低溫環(huán)境。因此，利用內(nèi)生真菌來提高植物的抗逆性可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新的手段和方法。