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丛枝菌根真菌对干旱胁迫下梨树幼苗生长以及抗旱性的影响

李娇娇  
【摘要】:干旱在科技发达的今天依然是人类面临的主要自然灾难之一,它的发生频率高、持续时间长、影响范围广,严重影响植物的生长、发育和繁殖。近年来果树业发展迅速,水分是影响果树质量和产量的重要因子之一。梨树是我国南北方最重要的经济种植果树之一,目前我国很多梨产区的自然降水量以及人工灌溉量远远不能满足梨树生长所需,另一方面很多梨产区的土壤养分匮乏、有机质含量低、土层浅薄,保水力差等问题都阻碍了梨产业的长远发展。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与大部分高等植物形成菌根共生关系,提高植物抗旱性,已经有很多研究结果说明了AMF在植物抗旱中发挥了一定的作用,但是关于不同程度干旱胁迫下,AMF对梨树的生长以及抗旱性的影响的研究却很少,因此有必要对此展开研究。本次试验选用摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae(记为:F.m)和幼套球囊霉Glomus etunicatum(记为:G.e)为试验菌剂。以盆栽“翠玉”梨树幼苗(Pyrus.pyrofolia cv.cuiyu.)为供试材料,通过人工模拟干旱的方式对梨树幼苗进行不同水分处理,试验中总共设置12个处理:(1)正常供水不接种(WW-NAM),(2)正常供水接种F.m(WW-F.m),(3)正常供水接种G.e(WW-G.e),(4)轻度干旱不接种(LD-NAM),(5)轻度干旱接种F.m(LD-F.m),(6)轻度干旱接种G.e(LD-G.e),(7)中度干旱不接种(MD-NAM),(8)中度干旱接种F.m(MD-F.m),(9)中度干旱接种G.e(MD-G.e),(10)重度干旱不接种(SD-NAM),(11)重度干旱接种F.m(SD-F.m),(12)重度干旱接种G.e(SD-G.e)。研究两种AMF对不同水分条件下梨树幼苗叶片和根系的生长、抗氧化酶活性、内源激素以及相关抗旱基因的相对表达量等的影响。本试验的具体研究结果如下:1.在不同水分处理条件下,AMF的侵染率在51.44%~61.21%,可见F.m和G.e均能较好侵染梨树幼苗根系。同时还发现梨树幼苗的菌根依赖性随着干旱胁迫程度的加强呈现上升趋势,在重度干旱条件下菌根依赖性达到最大,G.e的效果更佳。2.两种AMF均促进了梨树幼苗叶片和根系的营养生长。F.m和G.e均可不同程度的增加梨树幼苗的株高、茎粗、叶面积、叶绿素的含量、叶片相对含水量以及净光合速率,促进了梨树幼苗的生长,缓解干旱胁迫对梨树幼苗的损伤。AMF对梨树幼苗的根系的发育也起到了一定促进作用,AMF组的根系活力、根系体积、最长侧根数、一级新根数以及根冠比均高于NAM组,AMF改善了根系形态,促进根系汲取更多的水分和养分,提高梨树幼苗的抗旱性。3.在不同试验阶段以及不同程度的干旱胁迫下,两种AMF对梨树幼苗渗透调节及抗氧化能力发挥了一定作用。两种AMF均促进了叶片和根系中渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白以及游离脯氨酸的积累,降低了丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)的含量,提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。随着干旱程度的不断加强,AMF的效益越来越显著,在每个试验阶段的中度或重度干旱胁迫下AMF的效果最佳。整体上G.e的效果优于F.m。4.不同程度的干旱条件下,与NAM组相比,两种AMF均促进了梨树幼苗根系和叶片的内源生长素(Auxin,IAA)、脱落酸(Abscisic Acid,ABA)、赤霉素(Gibberellin,GA)、茉莉酸(Jasmonic Acid,JA)、油菜素甾醇(Brassinosteroid,BR)的积累。随着干旱程度的不断加重,两种AMF的菌根效益也不同,在中度和重度干旱胁迫条件下,AMF效益较佳。两种AMF均调节了各种激素之间的平衡,提高梨树幼苗抗旱性。5.与正常供水相比较,随着干旱胁迫程度的加重,Pb ARF2、Pb ARF7基因的表达水平在梨树幼苗叶片和根系中均提高,AMF组高于NAM组。对于Pb ARF2相对表达量在中度干旱条件下最高;Pb ARF7相对表达量在重度干旱条件下最高。总体来看,菌根效益在根系中高于叶片,菌根效益在重度干旱条件下最高,G.e的效果优于F.m。两种AMF均诱导了Pb ARF2、Pb ARF7两个基因的表达,提高了梨树幼苗的抗旱性,适应不同程度的干旱环境。综上,不同程度干旱条件下,两种AMF均不同程度地促进梨树幼苗营养生长,提高了梨树幼苗渗透调节及抗氧化能力,调节植物内源激素平衡,诱导抗旱基因Pb ARF2、Pb ARF7表达,提高了梨树幼苗的抗旱性。


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