枳实生苗抗旱丛枝菌根真菌菌种比较的研究

Acta Horticulturae Sinica

枳实生苗抗旱丛枝菌根真菌菌种比较的研究

吴强盛1,3　王幼珊2　夏仁学13

(1华中农业大学园艺林学学院,湖北武汉430070;2北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京1000;3长江大学园艺园林学院,湖北荆州434025)

摘　要:盆栽条件下研究丛枝菌根真菌Glo m us versifor m e、G.m osseae、G.geosporum、G.diaphanum和

G.etunicatum对正常水分和水分胁迫下的枳实生苗水分代谢的影响。结果表明,在正常水分和水分胁迫下

接种丛枝菌根真菌都明显增加植株的生长,提高叶片可溶性糖、可溶性淀粉、可溶性蛋白质以及根系可溶性糖的含量。叶片超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性增强,从而提高了植株的抗旱性。正常水分下以接种G.versifor m e的效果最好,水分胁迫下以接种G.m osseae的效果最好。

关键词:枳;实生苗;丛枝菌根真菌;Glo m us m osseae;水分胁迫

中图分类号:S666　　文献标识码:A　　文章编号:05132353X(2006)0320613204

Co m par isi on of Arbuscul ar M ycorrh i za l Fung i for D rought Resist ance of Tr i foli a te O range(Poncirus trifolia ta L.Raf.)Seedli n gs

W u Q iangsheng1,3,W ang Youshan2,and Xia Renxue13

(1College of Horticulture and Forestry,Huazhong A gricultural U niversity,W uhan,Hubei430070,China;2Institute of Plant N u2 trition and Resources,B eijing A cade m y of A griculture and Forestry Sciences,B eijing1000,China;3College of Horticulture and Gardening,Yangtze U niversity,J ingzhou,Hubei434025,China)

Abstract:The effect of Glo m us versifor m e,G.m osseae,G.geosporum,G.diaphanum and G.etunica2 tum on water relati ons of trif oliate orange(Poncirus trifoliata L.Raf.)seedlings was studied in potted culture under well2watered and water stress conditi ons.A rbuscular mycorrhizal inoculati ons increased the p lant bi o2 mass and bi ol ogical mor phol ogical characteristics under well2watered and water stress conditi ons.Soluble sugar in leaves and r oots,s oluble starch in leaves,and s oluble p r otein in leaves were enhanced by arbuscular my2 corrhizal inoculati ons under t w o water regi m es conditi ons.Moreover,mycorrhizal seedlings had higher super2 oxide dis mutase,per oxidase and catalase activities in leaves.Thus,the dr ought resistance of mycorrhizal seedlings was enhanced.I noculati on with G.versifor m e showed the greatest effects under well2watered condi2 ti ons and inoculated with G.m osseae the greatest effects under water stress conditi ons.

Key words:Trifoliate orange;Seedling;A rbuscular mycorrhizal fungi;Glo m us m osseae;W ater stress

1　目的、材料与方法

柑橘根系根毛极少且短,对丛枝菌根真菌的依赖性极强,且主要以球囊霉属(Glo m us)的真菌为主〔1,2〕。丛枝菌根真菌对柑橘没有专一性,但柑橘对菌根的依赖性变异很大。枳是我国柑橘栽培中使用的主要砧木之一,其根系浅,抗旱性较差,因此选择一个较为高效的抗旱菌种十分必要;丛枝菌根对柑橘保护酶活性的研究尚未见报道,丛枝菌根真菌是否对柑橘叶片保护酶活性产生影响从而调节柑橘的抗旱性也值得探讨。

取黄壤、蛭石和珍珠岩,按6∶2∶1体积混合,作为试验基质,121℃灭菌2h。取枳种子,70%酒

收稿日期:2005-06-20;修回日期:2005-08-18

基金项目:国家科技部科技促进三峡移民开发专项资助项目(2003EP090018;2004EP090019)

3通讯作者Author f or corres pondence(E2mail:renxuexia@mail1hzau1edu1cn)

园　　艺　　学　　报33卷

精表面消毒15m in,蒸馏水冲洗数次后放置于垫有湿润滤纸的培养皿中,于28℃进行暗培养。7d 后

将种子播于装有41010kg 试验基质的塑料盆(15c m ×20c m )中。供试丛枝菌根真菌为Glo m us versi 2for m e (Karsten )Berch 、G .m osseae (N icol .&Gerd .)Gerde mann &Trappe 、G .geosporum (N icol .&Gerd .)W alker 、G .d iaphanum Mort on &W alker 、G .etunicatum Becker &Gerde mann,均由中国丛枝菌根真菌种质资源库(BGC )提供。

试验设接种G .versifor m e 、G .m osseae 、G .geosporum 、G .diaphanum 、G .etunicatum 和不接种丛枝菌根真菌(Non 2AMF )6个处理。2004年3月11日播种,接种处理的每盆接入约700个孢子。每处理于6月15日开始不同水分管理,土壤相对含水量分别控制在75%～80%(正常水分,WW )和55%～60%(水分胁迫,W S ),每天通过称重法控制。整个试验共12个处理,每处理重复5次,随机区组排列,每盆栽植6株枳实生苗,共60盆。试验在华中农业大学果树标本园的塑料大棚完成。9月6日采收植株。

常规方法测定植株株高、茎粗、叶片数、地上部干样质量、地下部干样质量、植株干样质量和叶

面积。菌根侵染率依照Philli p s 等〔3〕的方法测定。菌根依赖性参考Bagyaraj 〔4〕

的计算方法。叶片和根系可溶性糖、可溶性淀粉、可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶(S OD )、过氧化物酶(P OD )和过氧化氢酶(CAT )分别采用蒽酮比色法、G 2250法、氮蓝四唑(NBT )法、愈创木酚法和分光光度法测

定。叶片相对含水量(R WC )采用Estrada 2Luna 等〔5〕

的方法测定。所有试验数据运用S AS (811)软件ANOVA 过程进行处理间差异显著性测验,采用LSD 法作多重比较分析。

2　结果分析与讨论

211　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生

苗菌根侵染率的影响

水分胁迫明显抑制丛枝菌根真菌对枳实生苗的侵染(图1)。正常水分和水分胁迫下枳实生苗菌根侵染率均以G .m osseae 接种的最高,G .diapha 2num 接种的最低,其他3种菌种居中。G .m osseae 接种的枳实生苗菌根发育最好,可能是因为在柑橘

土壤中,G .m osseae 发生频率较高〔2〕

,因此G .

m osseae 能与枳实生苗形成很好的共生关系。

212　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生

苗干物质和菌根依赖性的影响图1　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实

生苗菌根侵染率的影响

F i g .1　Effect of f i ve

G lom us spec i es on m ycorrh i za l colon i za ti on on tr i foli a te orange seedli n gs under

well 2wa tered (WW )and wa ter stress (W S)cond iti on s

　　从表1可知,接种均明显提高了地上部干样质量、地下部干样质量和植株干样质量,其中在正常水分和水分胁迫下分别以G .versifor m e 和G .m osseae 接种的效果最好。正常水分下枳实生苗对不同菌

表1　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗干物质和菌根依赖性的影响

Table 1　The effect of f i ve G lom us spec i es on dry ma tter and mycorrhi zal dependency on tri foli a te orange (Poncirus trifolia ta L.Raf .)

seedli n gs under well 2wa tered (WW )and wa ter stress (W S)cond iti on s

接种

I noculati on

地上部干样质量

Shoot dry mass (g ・p lant -1

)WW

W S 地下部干样质量

Root dry mass (g ・p lant -1

)

WW W S 植株干样质量

Plant dry mass (g ・p lant

-1

)WW W S

菌根依赖性

Mycorrhizal dependency (%)WW W S G .geosporum 0170a 0152ab 0153bc 0148ab 1122b 1100ab 3843G .m osseae 0176a 01a 0158b 0159ab 1135ab 1123a 4454G .versifor m e 0198a 0150a 0176a 0146b 1174a 0195b 50G .etunicatum 0178a 0160ab 0162ab 0154ab 1140ab 1114ab 4650G .diaphanum 0175a 0146b 0151bc 0148b 1125b 0194b 3939Non 2AMF 0139

b 0126

c 0137

c 0131c 0176c 0157c 0

　　注:同一列数字后跟不同小写字母表示差异显著(LSD 分析,P <0105)。下同。

Note:D ifferent letters foll owing the data within each column mean significant difference at 0105level (LSD

analysis ).The sa me bel ow .

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种的依赖性大小顺序为:G.versifor m e>G.etunicatum>G.m osseae>G.diaphanum>G.geosporum;水分胁迫下的依赖性顺序是:G.m osseae>G.etunicatum>G.geosporum>G.versifor m e>G.diaphanum。213　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗生物学形态特征的影响

接种处理均显著增加了枳实生苗的株高、茎粗和叶片数(见表2)。正常水分下接种G.versifor m e 的枳实生苗茎粗最高,接种G.etunica tum的株高和叶片数最高,接种G.m osseae的叶面积最高。水分胁迫下接种G.etun icatum的枳实生苗株高和叶片数数值最高,接种G.m osseae的茎粗数值最高,接种G.versifor m e和G.m osseae叶面积较高。

表2　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗生物学形态特征的影响

Table2　The effect of fi ve G lom us spec i es on b i olog i ca l m orpholog i ca l character isti cs on tr i foli a te orange(Poncirus trifolia ta L.

Raf.)seedli n gs under well2wa tered(WW)and wa ter stress(W S)cond iti on s

接种

I noculati on 株高

Plant height(c m)

WW W S

茎粗

Ste m dia meter(c m)

WW W S

叶片数

Leaf number per p lant

WW W S

叶面积

Leaf area(cm2)

WW W S

G.geosporum30145bc21182b01316ab01267a2912b2218b2145a1151ab

G.m osseae33180bc26183a01301b01281a3215ab2912a2156a1176a

G.versifor m e35172ab21185b01338a01262a3417a2515ab2121a1177a

G.etunicatum39187a28152a01320ab01262a3615a2915a2107ab1165a

G.diaphanum28190c20160b01302ab01256a2912b2213b1174b11a

Non2AMF19107d13182c01244c01208b2118c1613c1170b1110b

214　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗可溶性物质的影响

表3表明,接种处理均显著增加了叶片可溶性糖含量。在根系中,除G.d iaphanum以外其他4种菌种的接种都显著增加了可溶性糖含量,正常水分下以G.versifor m e和G.etun ica tum接种的叶片可溶性糖含量较高,水分胁迫下接种G.m osseae的叶片和根系可溶性糖含量最高。水分胁迫下枳实生苗叶片可溶性糖的累积率有所降低,而根系中大多增长。这可能因为接种株受到水分胁迫时丛枝菌根需要消耗一部分光合产物供自身生长,接种处理的根系与未接种的相比形成了一个更强大的库,从而导致水分胁迫产生的叶片可溶性糖的累积很大部分转移给根系。水分胁迫对G.m os2 seae接种的枳实生苗根系可溶性糖的累积率最大(42%),说明G.m osseae较其他菌种在枳实生苗上成为抗旱菌种的可能性更大。尽管水分胁迫下丛枝菌根真菌的接种没有影响叶片可溶性淀粉质含量,但正常水分下5种菌种的接种显著增加了叶片可溶性淀粉含量;除G.d iaphanum外其他4种菌种的接种均显著提高了根系可溶性淀粉含量。丛枝菌根真菌的接种显著增加了水分胁迫下叶片可溶性蛋白质含量,但正常水分下仅G.versifor m e和G.etun ica tum接种的有显著影响。在正常水分和水分胁迫下分别以G.versifor m e和G.m osseae接种的可溶性淀粉和可溶性蛋白质含量最高,G.

d iaphanum接种的最低。

表3　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗可溶性物质的影响

Table3　The effect of f i ve G lom us spec i es on soluble ma tters on tr i foli a te orange(Poncirus trifolia ta L.Raf.)

seedli n gs under well2wa tered(WW)and wa ter stress(W S)cond iti on s(%)

接种

I noculati on 可溶性糖Soluble sugar

叶片Leaf

WW W S

根系Root

WW W S

可溶性淀粉Soluble starch

叶片Leaf

WW W S

根系Root

WW W S

叶片可溶性蛋白质

Leaf s oluble p r otein

WW W S

G.geosporum8148a9139a7156ab9101b8197a9138a7141b8187ab31138ab27149a G.m osseae9112a9187a7158a10174a9105a10101a8137ab9195a29195bc29104a G.versifor m e9144a9176a7193a8165b9195a10101a8168a8149b34101a27135a G.etunicatum9110a9181a8102a81b9143a9148a8154a8190ab311ab28144a G.diaphanum8149a8197a6165bc6194c9101a9113a4145c7191bc29168bc24175b Non2AMF6191b8120b6153c6188c7166b8131a4132c6199c28171c21171c

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园　　艺　　学　　报33卷

215　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗叶片保护酶和相对含水量的影响从表4可知,接种明显提高了枳实生苗叶片S OD、P OD和CAT活性,有的达到显著水平,说明正常水分或水分胁迫下接种丛枝菌根真菌可有效增强保护酶的活性。因此,可以初步认为,丛枝菌根真菌提高植物抗旱性与提高保护酶活性关系密切。在正常水分条件下,接种G.versifor m e的枳实生苗有最高的S OD和P OD活性,接种G.m osseae的有最高的CAT活性,接种G.geosporum的有最高的RWC值,以上接种处理的均显著高于未接种处理的。在水分胁迫条件下,G.m osseae接种的枳实生苗有最高的S OD、P OD和CAT活性,G.etunicatum接种的有最高的R WC值,以上接种处理的均显著高于未接种处理的。

表4　两种土壤水分下5种丛枝菌根真菌对枳实生苗叶片保护酶和相对含水量的影响

Table4　The effect of f i ve G lom us spec i es on protecti ve enzym es and rel a ti ve wa ter con ten t on tr i foli a te orange (Poncirus trifolia ta L.Raf.)seedli n gs under well2wa tered(WW)and wa ter stress(W S)cond iti on s

接种

I noculati on 超氧化物岐化酶S OD(U・g-1F M)

WW W S

过氧化物酶P OD(U・g-1F M)

WW W S

过氧化氢酶CAT(U・g-1F M)

WW W S

相对含水量RWC(%)

WW W S

G.geosporum357152bc586125ab202178a233133a625100ab791167ab93144a87192a G.m osseae356102bc658188a219144a2631a812150a937150a87115bc86195a G.versifor m e456172a576152ab226139a2381a666167ab854117a91152ab85198a G.etunicatum405106ab9152a222122a236111a604117bc812150a91131ab120a G.diaphanum305109cd539146b223188a234172a348158d5183bc169ab88143a Non2AMF2130d509186b131194b166170b416167cd619192c84138c79145b 菌种的有效性一般由不同环境条件下植物生长反应以及菌根依赖性所决定。本研究表明,在正常水分下,G.versifor m e接种的枳实生苗无论在生物量、茎粗、依赖性、叶片可溶性糖、叶片和根系可溶性淀粉、叶片可溶性蛋白质含量以及叶片S OD和CAT活性上均最高。因此,在正常水分下G.ver2 sifor m e可初步认为是一个对枳实生苗较为高效的菌种。同样,水分胁迫下接种G.m osseae的枳实生苗有最高的生物量、菌根依赖性、茎粗、叶片和根系的可溶性糖和可溶性淀粉含量、叶片可溶性蛋白质以及叶片S OD、P OD、CAT活性。因此,可以初步判断在水分胁迫下G.m osseae对枳实生苗是一个较为高效的抗旱菌种。但是,不同的土壤因子、气候条件、寄主植物以及地域都会影响到菌种的有效性。而且本试验使用的材料为1年生幼株,若将这5种菌种在不同树龄或田间使用可能效果不同。在西班牙,Ca mp rubi等〔2〕将柑橘园筛选的3种菌种(包括G.m osseae在内)接种在枳橙、酸橙、印度酸橘和葡萄柚上,结果4种柑橘砧木都对G.intraradices依赖性高,生长反应也最大。在美国,Fideli2 bus等〔6〕将4种从干旱、半干旱和湿地筛选出的Glo m us真菌接种在柠檬上,结果从北美沙漠的牧豆树下选出的Glo m us s p.25A菌株在柠檬根系中观察到最多的泡囊、丛枝和菌丝,且对植株的生长反应最强。因此,在柑橘上展开不同地域、不同环境条件的适应性高效菌种筛选尚需进一步研究。

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