叢枝菌根真菌提高溫度脅迫下枳根系抗氧化能力

潘傳威，劉小芳，屈鵬飛，吳強盛(長江大學園藝園林學院，湖北荊州434025）

溫度脅迫是植物經常遭受的一種非生物學脅迫，它能嚴重地抑制作物的生長，影響植物的自然分布。作為南方重要果樹之一的柑橘，目前也面臨著溫度脅迫。柑橘的最適宜生長溫度是22～30℃[1]，然而在夏季柑橘通常面臨持續高溫(35～42℃），或者在冬季遭受持續低溫雨雪冰凍災害天氣(如2008年1～2月）。因此，提高柑橘的抗溫度脅迫能力顯得非常重要。

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi）是一類土壤習居菌，能與80%的高等植物根系建立互惠共生體——叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza）[2]。有研究[3]表明，叢枝菌根真菌能夠改變植物對溫度脅迫的響應。在草莓上接種Gigasporamargarita、Glomusfasciculatum、G．mosseae、G．sp．和G．aggregatum后，觀察到在高溫條件下(＞35℃）菌根化的草莓植株生長健壯。在玉米上，接種叢枝菌根真菌能通過改變植物的水分狀況、碳水化合物、抗氧化酶活性從而增強玉米的抗低溫能力[4-5]。這些研究充分表明，叢枝菌根真菌接種對于增強寄主植物的抗溫度脅迫能力具有一定的潛能。

本研究的目的是探討叢枝菌根真菌對柑橘砧木枳 [Poncirustrifoliata（L．）Raf．]根系抗氧化能力的影響，從而為叢枝菌根真菌應用于柑橘抗溫度脅迫提供前期基礎。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

植物材料選用枳；供試叢枝菌根真菌為摩西球囊霉Glomusmosseae[菌種編號：BGC 501（XG-01）]，由北京市農林科學院植物營養與資源研究所 “中國叢枝菌根真菌種質資源庫(BGC）”提供。

2009年3月20 日，取枳種子，播種于裝有預先經過高壓蒸氣滅菌(121℃，2h）的土、蛭石、珍珠巖的混合基質(5∶2∶1）的試驗用盆(上口內徑18cm、底內徑12cm、高13cm）內，在長江大學園藝園林學院塑料溫室進行。

1．2 試驗設計

試驗采用2×3兩因素試驗設計。因素一為G．mosseae接種和不接種，處理的每盆15g菌劑。因素二為3個不同的溫度，分別是15℃(低溫）、25℃(適溫）、35℃(高溫）。試驗共6個處理，每個處理重復3次，共18盆，每盆3株枳實生苗，完全隨機排列。溫度處理在3個可控的生長培養箱(PQX，寧波萊福科技有限公司）內進行。為了避免培養箱對試驗的影響，每周輪流對換1次。植物生長的條件控制在16h／8h（白天／黑夜），80%空氣相對濕度，1700lx光強度。于2009年6月8日開始溫度脅迫，2009年8月15日結束處理。

1．3 測定方法

選取1～2cm長的根段，依照吳強盛等[6]的方法測定菌根侵染率；過氧化氫酶(CAT）活性采用高錳酸鉀滴定法[7]測定，超氧化物歧化酶(SOD）活性采用氮藍四唑法[7]測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法[7]測定。運用SAS（8．1）軟件的ANOVA作差異性的測驗，采用LSD法進行多重比較分析。

2 結果與分析

2．1 溫度脅迫對枳菌根侵染率的影響

從圖1可以看出，與適溫相比，高溫和低溫都顯著地抑制了菌根侵染率，而且高溫下的枳菌根侵染率也顯著地高于低溫下的。

圖1 溫度脅迫對枳菌根侵染率的影響

2．2 溫度脅迫下叢枝菌根真菌對枳根系可溶性蛋白含量的影響

由圖2可知，在溫度脅迫下根系可溶性蛋白含量受叢枝菌根真菌的影響較大。高溫或者低溫對菌根化和非菌根化根系可溶性蛋白含量沒有顯著影響。但在低溫、適溫、高溫3個溫度下，菌根化根系可溶性蛋白含量均顯著高于非菌根化根系的。

圖2 溫度脅迫下叢枝菌根真菌對枳根系可溶性蛋白含量的影響

2．3 溫度脅迫下叢枝菌根真菌對枳根系SOD活性的影響

由圖3可知，溫度脅迫對枳根系SOD活性有影響，表現在低溫、高溫均抑制了菌根化和非菌根化根系SOD活性，其中在非菌根化根系上更顯著。在相同溫度條件下，只有高溫和低溫條件下菌根化枳根系具有顯著更高的SOD活性，而適溫下沒有顯著差異。

圖3 溫度脅迫下叢枝菌根真菌對枳根系SOD活性的影響

2．4 溫度脅迫下叢枝菌根真菌對枳根系CAT活性的影響

由圖4中可以看出，與適溫相比較，低溫或者高溫均顯著地增強了菌根化和非菌根化枳根系CAT活性，而且高溫條件下的枳根系CAT活性均顯著高于適溫和低溫條件下生長的枳根系CAT活性。在相同溫度條件下，菌根化枳根系較非菌根化枳根系均具有顯著高的根系SOD活性。

3 討論

已有的研究表明，土壤溫度是影響叢枝菌根真菌侵染宿主植物的主要因素[2，8]。在恒定的溫度下，蘆筍接種G．etunicatum菌根侵染率最高發生在25℃，接種Gigasporamargarita發生在25～30℃[9]。Schenck等[10]報道，大豆的最高侵染率、產孢率和最大促進宿主生長的最適溫度為30℃。本研究結果表明，高溫或低溫均顯著抑制叢枝菌根真菌對枳根系的侵染，且高溫下的菌根侵染率要顯著高于低溫下的。暗示低溫較高溫而言更顯著抑制了枳菌根侵染率。這可能是因為低溫抑制了菌根真菌孢子萌發。

圖4 溫度脅迫下叢枝菌根真菌對枳根系CAT活性的影響

本研究結果表明，在低溫或高溫條件下，接種叢枝菌根真菌均顯著提高了枳根系可溶性蛋白含量、SOD和CAT活性。這與前人[11-13]在干旱條件下或者鹽脅迫下的柑橘植物接種叢枝菌根真菌獲得的研究結果一致。在溫度脅迫下，菌根化枳根系擁有更高的可溶性蛋白含量、SOD和CAT活性，這表明菌根化柑橘根系具有更高的抗氧化能力，從而一定程度上增強菌根化柑橘的抗溫度脅迫能力。此外，菌根對抗氧化酶的影響可能主要與菌根侵染率或叢枝數有關，與侵入點和泡囊數無關[14]。

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