鹽脅迫下內生真菌感染對高羊茅生理指標和產量的影響

陳水紅　崔小杰　張劍云

摘要：以感染內生真菌的草坪草高羊茅凌志為試驗材料，建植內生真菌感染（E+）和不感染（E-）的高羊茅植株，并對其進行不同濃度的鹽分脅迫，通過觀測生長和相關生理指標，揭示內生真菌對宿主植物抗鹽性的影響。結果表明，在鹽處理下，內生真菌感染可導致高羊茅莖葉中丙二醛含量和還原糖含量增加；過氧化氫酶活性、脯氨酸含量和過氧化物酶活性降低；內生真菌感染對宿主高羊茅的地上和地下產量有增益作用。

關鍵詞：內生真菌；高羊茅；抗鹽性；生理指標；產量

中圖分類號：S543.901 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2015）05-0187-03

與植物共生的真菌按照共生部位的不同可分為2類：一類是存在于植物根部的菌根真菌；另一類是存在于健康植物莖葉中的內生真菌。內生真菌可以增強宿主植物對生物脅迫和非生物脅迫的抗性。關于內生真菌對禾本科植物抗逆性影響的研究，目前的工作集中在對生物脅迫的抗性方面，其中包括食草動物和食草昆蟲的取食、線蟲和病原菌的危害以及其他植物的競爭等。至于對非生物脅迫的抗性，以往的研究重點多放在對干旱脅迫的抗性方面，大量的研究工作表明，內生真菌可增強宿主植物的抗旱性，而關于內生真菌感染對植物抗鹽性的影響目前報道較少。

世界有10%以上的陸地面積受鹽漬化的影響，中國的鹽漬化和次生鹽漬化土地也有4000萬hm²以上，尤其是在新疆地區，不僅氣候干燥，而且土地也多為鹽堿地帶，使得植被顯得尤為珍貴。大面積的鹽漬化土地嚴重制約了農業生產，對其進行改造成為當務之急。采用選育或培育抗鹽品種來改良鹽堿地，對保護植被、大力發展綠化、優化人們生活環境有著極其重要的意義。國內外眾多學者做了大量的研究工作，發現內生真菌對植物鹽脅迫適應機制有重要的影響作用。因此本研究選擇了適合于南疆塔里木盆地生長的草坪草——高羊茅凌志為試驗材料，在盆栽條件下模擬鹽脅迫試驗，研究內生真菌對宿主抗鹽性的影響。

1.材料與方法

1.1試驗材料

高羊茅凌志的種子購買于百綠國際草業有限公司。

1.2試驗方法

1.2.1植株幼苗培養在直徑14cm的花盆里，加入滅過菌的蛭石粉，壓平并均勻地種植高羊茅種子，播種后，每天澆水，出苗后每3天澆1次水，每周澆1次完全Hoagland營養液，自然光照，培養6周以上。

1.2.2

內生真菌檢測

當高羊茅幼苗長到分蘗期時，用鑷子和手術刀片刮取高羊茅植株葉鞘表皮細胞放在載玻片上用0.8%的乳酸苯胺藍染色后在顯微鏡下觀察，判斷是否帶內生真菌。檢測結果為市售種子帶菌率100%。

1.2.3不帶內生真菌植株選取一半的植抹，噴灑殺真菌劑，7d后檢測是否全部殺死內生真菌。檢測結果為70%植株體內不帶內生真菌，將檢測的不帶菌植株移栽到直徑14cm、高22cm的花盆里，每盆5株。同時，移栽帶菌植抹于同樣大小的花盆中，每盆5株。

1.2.4鹽分脅迫處理同時對帶菌植株（E+）和不帶菌植株（E-）分別進行3個鹽分濃度處理，分別為0.4%NaCl溶液（處理1）、0.8%NaCl溶液（處理2）、1.2%NaCl溶液（處理3），對照（CK）只澆Hoagland營養液和水，重復5次。脅迫過程中注意及時補充由于葉片蒸騰損失的水分，以保持花盆內處理液恒定濃度。脅迫處理1周后，測定植株理化指標；1個月后，測定莖葉產量和根產量。

1.2.5指標測定方法可溶性糖含量測定采用李合生的蒽酮比色法；脯氨酸含量測定采用張殿忠等的磺基水楊酸法；丙二醛含量測定參照李合生的硫代巴比妥酸法；過氧化物酶（POD）活性測定采用李合生的愈創木酚法；過氧化氫酶（CAT）活性參照李樹偉等的滴定法。

2.結果與分析

2.1丙二醛（MDA）含量

由圖1可知，隨著鹽濃度升高，高羊茅植株丙二醛含量增加；感染內生真菌高羊茅丙二醛含量均高于不感染的高羊茅植抹。

2.2脯氨酸含量

脯氨酸（Pro）是植物蛋白質的組分之一，并可以游離狀態廣泛存在于植物體中。在干旱、鹽漬等脅迫條件下，許多植物體內脯氨酸大量積累。由圖2可知，在鹽脅迫條件下，感染內生真菌的高羊茅植株比不感染內生真菌的高羊茅植株脯氨酸含量低；隨著鹽濃度升高，脯氨酸含量也升高。

2.3可溶性糖含量

從圖3可以看出，在對照和低鹽濃度處理下，感染內生真菌和未感染內生真菌的高羊茅植株的可溶性糖含量無明顯變化。隨著鹽濃度升高，帶菌植株與不帶菌植株的可溶性糖含量均明顯下降，但感染植株仍比未感染植株可溶性糖含量高。在0.8%NaCl鹽濃度脅迫下，內生真菌感染顯著提高了宿主高羊茅中可溶性糖的含量。

2.4過氧化物酶（POD）活性

由圖4可知，在對照和低鹽濃度處理下，感染內生真菌和未感染內生真菌的高羊茅植株地上部分的POD活性無明顯差異，但隨著鹽濃度升高，帶菌植株的POD活性下降，且在1.2%氯化鈉處理時顯著低于未帶菌處理。所有處理中帶內生真菌高羊茅植株的POD活性均低于不帶菌植株。

2.5過氧化氫酶活性

過氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，是以鐵卟啉為輔基的結合酶。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內的過氧化氫，從而使細胞免受H2O2的毒害，是生物防御體系的關鍵酶之一。圖5表明，在鹽脅迫下，帶內生真菌的高羊茅植株內過氧化氫酶活性比不含內生真菌的高羊茅植株低，且在0.4%NaCl溶液處理時顯著低于未帶菌處理。隨著鹽脅迫濃度升高，感染和未感染植抹的過氧化氫酶活性均升高。

2.6產量

地上草產量和地下根質量可以很直觀地表現出植株的生長狀況。在外界條件不適合植株生長時，植物會通過調節葉質量和根質量的比例即根冠比來適應不同的環境。由圖6和圖7可知，隨著鹽脅迫濃度升高，帶菌高羊茅植株的地上草（莖葉）產量和地下根產量都降低。在小于0.8%NaCl濃度處理前，帶菌植株的地上草產量高于不帶菌高羊茅植株的產量。而感染內生真菌植抹的根產量一直高于不帶內生真菌植株，說明在鹽脅迫作用下，內生真菌的感染提高了宿主植物的根產量。綜上所述，在鹽脅迫條件下，帶菌種群產量高于不帶菌種群，說明鹽脅迫條件下內生真菌能促進高羊茅的生長，從而提高其耐鹽性。

3.結論與討論

細胞膜的穩定性影響著植物的滲透能力，因此細胞膜的穩定性可用來判斷不同植物的抗逆性，丙二醛作為脂質過氧化作用的產物，其含量高低反映了膜脂過氧化作用的強弱?？果}性較強的牧草體內膜脂過氧化物產物丙二醛含量較高，而抗鹽性較差的則相反。本試驗結果也證實了這點，隨著鹽濃度升高，丙二醛含量呈現增加趨勢。內生真菌感染能提高宿主丙二醛含量。

到目前為止的研究表明，植物體內滲透調節劑的種類和數量是衡量植物抗鹽能力的重要參考指標，脯氨酸含量被用于鑒定牧草耐鹽性，脯氨酸累積可以增加對脅迫的耐性。本研究中感染內生真菌植株與未感染植株在高鹽濃度脅迫下脯氨酸含量均明顯升高，也證實了脯氨酸積累可增加對脅迫的耐性，但感染內生真菌植株比未感染植抹的脯氨酸含量低，這一結論與任安芝等內生真菌感染可導致宿主黑麥草葉內的脯氨酸含量增加的結果不符合。

鹽脅迫下植物生長受到抑制，葡萄的糖利用減少，植物葉片內可溶性糖含量增加。在本試驗中，隨著鹽濃度升高，感染植株與未感染植抹可溶性糖含量均降低，感染內生真菌的高羊茅植株的可溶性糖含量高于未感染植株。這一結論與任安芝等內生真菌感染顯著降低了宿主黑麥草中可溶性糖的含量也是相反的。

過氧化物酶為植物內源自由基消除劑，屬于保護酶系統。從本試驗結果可知，高羊茅植株受到鹽脅迫后，感染內生真菌植株的過氧化物酶活性低于未感染植株。這與任安芝等報道的內生真菌在黑麥草抗旱中的研究結果一致。隨著鹽脅迫濃度升高，植株體內過氧化氫酶含量也隨著升高，證明了過氧化氫酶活力越高，植株體內的抗鹽性越強；但試驗結果為感染植株體內的過氧化氫酶含量比未感染植株的含量低，鹽脅迫下內生真菌未表現出對植物cAT酶的活性調節作用，與陳世蘋等的研究結果一致。

本研究結果表明，在低于0.8%Nacl鹽脅迫條件下，感染內生真菌的高羊茅植株地上部分產量和地下部分產量均高于未感染植株，說明在適度鹽脅迫條件下內生真菌提高了宿主高羊茅的生物量。因此內生真菌可以提高宿主高羊茅的抗鹽性。endprint