VAM真菌對大豆幼苗抗旱性的影響

駱強

摘要：通過盆栽方法研究了干旱脅迫下接種泡囊叢枝菌根真菌（VAM真菌） 摩西球囊霉 （Glomus mosseae）對大豆[Glycine max （L.） Merr.]幼苗葉片質膜抗氧化系統、葉片滲透調節物質含量及葉片色素含量的影響。結果表明，干旱脅迫下，與未接種VAM真菌相比，接種VAM真菌可以緩解因干旱脅迫造成的大豆葉片內超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性的下降，顯著提高類胡蘿卜素含量，緩解游離脯氨酸（Pro）的積累、提高可溶性蛋白質（SP）含量，提高可溶性糖（SG）的轉運速度，抑制葉綠素（Chl）的分解。

關鍵詞：大豆[Glycine max （L.） Merr.]幼苗；抗旱機理；VAM真菌；干旱脅迫

中圖分類號：S565.1； Q948.22+2.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）05-1017-03

Effect of VAM Fungi on Drought Resistance of Soybean Seedling

LUO Qiang

（School of Geography and Life Sciences， Bijie University， Bijie 551700，Guizhou，China）

Abstract： The effects of inoculation of vesicular arbuscular mycorrhizal（VAM） fungi Glomus mosseae on plasma antioxidant system， content of smotic regulation substances and pigment in leaves of soybean（Glycine max（L.） Merr.） seedling under drought stress were studied using pot experiment. The results showed that the decrease of superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD） and catalase（CAT） activity caused by drought stress could be released by inoculation of VAM fungi. While the content of carotenoid significantly increased； accumulation of free praline（Pro） decreased， content of soluble protein （SP） increased， and transit of soluble sugar （SG） was speed up； the decomposition of chlorophyll（Chl） was restrained.

Key words： soybean[Glycine max（L.）Merr.] seedling； mechanism of drought resistance； VAM fungi； drought stress

干旱是限制中國北方作物生長發育的主要逆境之一[1]。大豆[Glycine max （L.） Merr.]是中國重要的油料作物，需水量較高，根系不發達，是豆類作物中對缺水最敏感的一種。水分不僅影響大豆植株形態的變化，而且還影響其生理反應，進而影響產量和品質。春播大豆的生育前期恰好處于春季，極易受到干旱的影響，而苗期干旱脅迫會嚴重抑制前期的營養生長，進而影響后期的生育。泡囊叢枝菌根（Vesicular-Arbuscular Mycorrhizal，VAM）真菌是一種由菌根真菌侵染而成的復合體[2]。菌根的存在可以提高植物抵御不良環境的能力，尤其是在提高植物抗逆性方面有著突出作用，正是由于菌根的這些有益作用，菌根真菌生物技術及其在生產實踐中的應用己成為當前的研究熱點。本試驗以大豆為試材，接種VAM真菌，研究干旱脅迫下菌根形成后對大豆幼苗抗旱效應的影響，為相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試大豆品種為冀豆15，由河北省農林科學院糧油作物研究所培育。供試VAM真菌為摩西球囊霉 （Glomus mosseae），由北京市農林科學院王幼珊研究員提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料菌根化 試驗于2010年在河北農業大學采用盆栽方法進行。將精選的大豆種子洗凈后適時播種于裝有基質的花盆（盆缽上口徑為20 cm，高17 cm）中，基質是珍珠巖和蛭石為1∶1（V∶V）的混合物，每盆10株。大豆子葉展平后，每盆混入30 mL VAM真菌菌劑（約15 000接種勢單位）。定期抽取10%的植株調查侵染率，當根系侵染率達90%時進行干旱脅迫處理，以不接種菌劑為空白對照（CK）。

1.2.2 試驗設置 設3個處理：①接種VAM真菌干旱脅迫處理（GM-DS）；②未接種VAM真菌干旱脅迫處理（CK-DS）；③未接種VAM真菌正常供水處理（CK-WW）。正常供水處理基質含水量為20%（質量分數，下同），干旱脅迫處理基質含水量為10%，各處理每天上午8∶00稱重調節含水量。每處理重復3次，每重復10盆。分別于處理開始后5、10、15 d測定相關指標。

1.2.3 測定內容及方法 葉片細胞質膜透性、可溶性蛋白（SP）含量、可溶性糖（SG）含量、葉片脯氨酸（Pro）含量、葉片丙二醛（MDA）含量，超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT） 活性、葉片光合色素含量，各指標均取新鮮葉片測定，具體測定方法參照文獻[3]。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫下接種VAM真菌對大豆葉片質膜保護系統的影響

由表1可知，在干旱脅迫處理初期（處理后5 d），接種VAM真菌處理（GM-DS）與未接種VAM真菌處理（CK-DS）的植株葉片保護性酶活性均無顯著差異，隨處理時間延長，未接種VAM真菌處理的SOD酶活性開始呈下降趨勢，而接種VAM真菌處理基本能保持穩定。處理后10 d，干旱脅迫下接種VAM真菌植株的SOD和CAT的活性均顯著高于未接種VAM真菌處理。15 d時，干旱脅迫下接種VAM真菌處理的植株各保護酶活性均顯著高于未接種VAM真菌處理。雖然接種VAM真菌后各保護酶指標仍低于正常供水處理（CK-WW），但相對于未接種VAM真菌處理可明顯緩解因干旱脅迫造成的保護性酶活性的下降。

2.2 干旱脅迫下接種VAM真菌對大豆葉片滲透調節物質含量的影響

由表2可知，干旱脅迫下接種VAM真菌處理的植株（GM-DS）表現出了對干旱脅迫下細胞滲透勢增大的明顯緩解作用。干旱脅迫5 d時，接種VAM真菌處理與未接種VAM真菌處理的植株游離Pro含量差異不顯著；10 d時，接種VAM真菌處理的植株游離Pro含量顯著低于未接種VAM真菌處理的植株；干旱脅迫下，植株葉片SG大量積累，接種VAM真菌處理可明顯減緩其積累速度，并提高SG在植物體內的運輸能力；干旱脅迫下接種VAM真菌植株葉片SP的累積量低于正常供水處理，但仍可顯著緩解干旱脅迫造成的SP大量分解。

2.3 干旱脅迫下接種VAM真菌對大豆葉片光合色素的影響

由表3可知，干旱脅迫下接種VAM真菌可有效緩解因干旱脅迫所導致的葉綠素（a+b）含量的降低，接種VAM真菌處理與未接種VAM真菌處理的差異達顯著水平；干旱脅迫下接種VAM真菌可提高葉綠素含量a/b，在脅迫10 d時與未接種VAM真菌處理植株差異顯著；干旱脅迫下接種VAM真菌對類胡蘿卜素含量有一定影響，可以明顯抑制干旱脅迫下類胡蘿卜素的分解。

3 討論

干旱可導致植物體內活性氧累積、細胞內脂質過氧化產物增加[4]。裴英杰等[5]研究認為，干旱脅迫會影響蛋白質的合成，并提高游離脯氨酸的含量。研究結果表明，干旱脅迫可提高游離脯氨酸的含量，降低可溶性蛋白質的含量，脅迫時間越長表現越明顯。推測原因可能是干旱脅迫時，氮代謝途徑的關鍵酶活性降低，ATP合成減少，影響蛋白質合成。有研究表明，中度脅迫下葉綠素質量分數無顯著變化，重度脅迫下呈極顯著變化[6，7]；短期的干旱脅迫可以造成糖的運輸途徑受阻，使葉片中的糖在脅迫初期含量明顯增加，但連續干旱脅迫則抑制了光合作用，最終導致可溶性糖含量的減少[8]。而此次研究結果與之前相似，并且脅迫時間越長，可溶性糖積累越多。植物細胞針對自由基所形成的氧化逆境可以誘導產生多種氧化酶抵御自由基引起的氧化損傷與致死效應[9]。蒲光蘭等[10]研究表明，輕中度干旱可以提高抗氧化酶活性。本研究表明， CAT、SOD、POD活性在干旱脅迫下均有所下降，但接種VAM真菌處理可明顯緩解因干旱脅迫造成的各保護性酶活性的下降；干旱脅迫下，接種VAM真菌還可以顯著提高類胡蘿卜素含量，加速游離脯氨酸、可溶性蛋白質的積累，提高可溶性糖的轉運速度，抑制葉綠素的分解。

參考文獻：

[1] 葛 培，郭廣芳，晏月明. 小麥抗旱機理研究進展[J].生物技術通報，2010（4）：22-26.

[2] 任志雨，賀超興，孫世海.叢枝菌根真菌對番茄幼苗生長和礦質元素吸收的影響[J].北方園藝2008（4）：35-37.

[3] 張志良.植物生理學實驗指導[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[4] 李海燕，束懷瑞，劉潤進. VAM真菌誘導植物產生防御反應的生物化學及分子生物學基礎[J].山東農業大學學報（自然科學版），2002，33（1）：107-111.

[5] 裴英杰，鄭家玲，瘐 紅，等.用于玉米品種抗旱性鑒定的生理生化指標[J].華北農學報，1992，7（1）：31-35.

[6] 黃建昌.草莓對干旱的生理反應[J].果樹科學，1994（11）：114-116.

[7] 張巧仙，蘭彥平.水分脅迫下植物體內的信號傳遞[J].山西師范大學學報（自然科學版），2004，18（3）：86-91.

[8] 李廣敏，關軍鋒.作物抗旱生理與節水技術研究[M].北京：氣象出版社，2001.6.

[9] 陳少裕.膜脂過氧化對植物細胞的傷害[J].植物生理學通迅，1991（2）：5-10.

[10] 蒲光蘭，胡學華，周蘭英.水分脅迫下烏桕離體葉片的生理生化特性[J].經濟林研究，2004，22（2）：20-23.