叢枝菌根真菌淵AMF冤對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長及葉綠素熒光參數的影響

曹巖坡，戴　鵬，戴素英（河北省農林科學院經濟作物研究所，河北　石家莊　050051）

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叢枝菌根真菌淵AMF冤對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長及葉綠素熒光參數的影響

曹巖坡，戴鵬，戴素英*
（河北省農林科學院經濟作物研究所，河北石家莊050051）

摘要：以黃瓜品種津優303為試驗材料，設低溫+滅菌接種物、常溫+菌劑、低溫+菌劑3個處理，以常溫+滅菌接種物處理為對照，研究了接種叢枝菌根真菌（AMF）對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長及葉綠素熒光參數的影響。結果表明：低溫脅迫下黃瓜幼苗生長量（株高，地上部和地下部的鮮重與干重）、黃瓜幼苗葉片光合參數（凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和葉綠素含量）以及葉綠素熒光參數［最大熒光（Fm）、初光能轉換效率（Fv/Fm）、PSII的潛在光化學活性（Fv/F0）］均顯著約CK，嚴重抑制了黃瓜幼苗的生長；初始熒光（F0）顯著躍CK，PSII反應中心遭受損害。低溫脅迫下接種AMF處理的黃瓜幼苗生長量以及葉片幼苗光合參數和葉綠素熒光參數指標值均顯著躍未接種AMF處理，F0顯著約未接種AMF處理，其中，葉綠素含量提高10.24%，Fm、Fv/Fm和Fv/F0分別提高14.2%、5.9%和31.4%，F0降低8%，明顯緩解低溫脅迫對幼苗的傷害。

關鍵詞：黃瓜；低溫脅迫；葉綠素熒光參數；叢枝菌根真菌

黃瓜為典型的喜溫植物，對低溫環境比較敏感，當環境溫度約13℃時生長受到抑制，溫度約1℃時即可發生凍害[1]。黃瓜是北方地區日光溫室生產中的主要蔬菜種類之一，在越冬栽培過程中經常遇到低溫弱光等不利因素，使其生長發育受阻，嚴重影響產量和品質。叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是自然界中廣泛存在的真菌，通過侵染植物根系后與宿主植物建立一種互惠共生的關系，從而影響宿主植物的一系列生理生化活動，具有改善作物營養、提高抗逆性等作用[2～5]。研究表明，AMF可以提高韭菜[6]和茄子[7]等作物的抗寒性。關于AMF對黃瓜耐冷性的影響，前人多從抗氧化酶活性、滲透調節物質等方面進行研究[8～10]，而有關AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗光合及葉綠素熒光參數的影響研究鮮見報道。在低溫脅迫條件下研究AMF對黃瓜幼苗生長、光合特性及葉綠素熒光參數的影響，以期探討AMF提高黃瓜耐低溫性的生理機制。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2014年12月在河北省農林科學院經濟作物研究所試驗溫室和人工氣候箱進行。參試黃瓜品種為津優303。試驗AMF為摩西球囊霉（Glomous mosseae，GM），來源于捷克球囊霉屬菌系；GM菌劑由中國農業科學院蔬菜花卉研究所提供，孢子密度4個/g（沙土）。育苗基質為V（草炭）∶V（蛭石）=1∶1配制的混合基質，并160℃高溫滅菌。

1.2試驗方法

1.2.1試驗處理試驗設低溫+滅菌接種物（L）、常溫+菌劑（AMF）、低溫+菌劑（L+AMF）3個處理，以常溫+滅菌接種物處理為對照（CK）。其中，低溫處理為人工氣候箱溫度8℃/8℃（晝/夜）；常溫處理為人工氣候箱溫度27℃/17℃（晝/夜）；菌劑和滅菌接種物處理分別為營養缽的基質中加入10 g菌劑或滅菌接種物，混均。每個營養缽為1個處理，3次重復。

選取飽滿一致的種子浸種催芽，待種子發芽后播種于營養缽中，1株/缽，置溫室內育苗。待幼苗達到2葉1心時，選取生長一致的幼苗（接菌和未接菌幼苗各60株），移至人工氣候箱［光周期12 h/12 h，光照強度150滋mol/（m2·s）］繼續培養。

1.2.2測定項目與方法

1.2.2.1生長量。處理當天，選取長勢一致的植株3株，測定株高；將植株整株拔出，用蒸餾水沖洗干凈，吸干表面水分，將地上部與地下部分開，分別稱量鮮重（Wf）；然后105℃殺青10 min，之后80℃烘干至恒重，稱量干重（Wd）。處理后第6 d，選取各處理長勢一致的植株3株，測定株高、鮮重、干重，并計算指標值增加量。

1.2.2.2光合參數。處理后第6 d的9：00～11：00，選取幼苗第2片真葉，用Li-6400型光合測定系統〔光量子通量密度1000滋mol/（m2·s），葉室溫度（25依1）℃、CO2濃度（350依10）滋mol/mol〕，測定葉片的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和葉綠素含量。

1.2.2.3葉綠素熒光參數。分別于處理后第0、2、4、6 d，選取幼苗第2片真葉，將葉片暗適應20 min，用mini-PAM便攜調制式熒光儀（WALZ公司生產），測定葉片的最小熒光（F0）、最大熒光（Fm）和實際熒光（Fv）；并計算PSII原初光能轉換效率（Fv/Fm）和PSII的潛在光化學活性（Fv/F0）。

1.2.3數據分析利用SAS統計分析軟件對試驗數據進行分析，利用Duncan’s多重比較法進行差異顯著性檢驗。

2　結果與分析

2.1AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長的影響

處理L的黃瓜幼苗株高、鮮重和干重增長量均顯著約CK；處理AMF的所有生長指標增長量均顯著躍CK，株高、地上部鮮重、地下部鮮重、地上部干重、地下部干重分別增加了4.2%、33.6%、31.5%、27.8%和25.0%；處理L+AMF的所有幼苗生長指標增長量均顯著躍處理L（表1），株高、地上部鮮重、地下部鮮重、地上部干重、地下部干重分別增加了15.0%、52.3%、43.5%、45.1%和33.3%。表明低溫脅迫下，黃瓜幼苗生長受到明顯抑制；常溫和低溫栽培條件下，接種AMF均可顯著促進黃瓜幼苗生長，其中在低溫脅迫下效果更加明顯。

表1　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗生長的影響Table 1 Effects of AMF on growth of cucumber seedlings under low temperature stress

2.2AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗光合參數的影響

處理L的黃瓜幼苗葉片凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和葉綠素含量均顯著約CK；處理AMF的所有光合參數指標值均顯著躍CK，葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率分別提高了12.3%、7.7%、5.7%和5.1%；處理L+AMF的所有光合參數指標值均顯著躍處理L（表2），葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率分別提高了35.4%、50.4%、38.8% 和25.1%。表明低溫脅迫下，黃瓜葉片的光合和蒸騰作用受到明顯抑制，葉綠素含量明顯降低；常溫和低溫栽培條件下，接種AMF可以顯著提高黃瓜幼苗的光合能力，其中在低溫脅迫下效果更加明顯。

表2　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗光合參數的影響Table 2 Effects of AMF on photosynthetic characteristics of cucumber seedlings under low temperature stress

2.3AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉綠素熒光參數的影響

處理AMF的黃瓜幼苗葉片F0與CK無顯著差異；處理L葉片的F0顯著躍CK，其中，低溫處理6 d時較CK增加了13.4%；處理L+AMF在處理第6 d時葉片的F0較處理L降低了8%，差異達顯著水平（圖1）。表明常溫條件下接種AMF對黃瓜幼苗葉片F0影響較小；低溫脅迫下葉片PSII反應中心被破壞或發生可逆失活，但接種AMF可以有效減緩低溫處理下黃瓜幼苗F0的降幅，從而減輕低溫對黃瓜葉片的傷害。

處理AMF的黃瓜幼苗葉片Fm與CK無顯著差異；處理L的葉片Fm呈下降趨勢，其降幅隨脅迫時間的延長而增大，處理6 d時較CK降低了18.9%；處理L+AMF的黃瓜幼苗Fm在處理6 d時較處理L增加了14.2%（圖2）。表明常溫條件下接種AMF對黃瓜幼苗葉片Fm影響較小；低溫脅迫下接種AMF可以使Fm顯著降低，而接種AMF可以有效抑制低溫脅迫引起的幼苗葉片Fm的降低，從而減輕低溫對黃瓜葉片的傷害。

圖1　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片F0的影響Fig.1 Effects of AMF on F0of cucumber seedlings under low temperature stress

圖2　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片Fm的影響Fig.2 Effects of AMF on Fm of cucumber seedlings under low temperature stress

處理AMF的黃瓜幼苗葉片Fv/Fm和Fv/F0與CK均無顯著差異；處理L的黃瓜幼苗葉片Fv/Fm和Fv/F0呈明顯下降趨勢，且降幅隨脅迫時間的延長而增大，其中，處理6 d時分別較CK降低了7.9%和34.2%；處理L+AMF的黃瓜幼苗Fv/Fm與Fv/F0在處理6 d時分別較處理L增加5.9%和31.4%（圖3和4）。表明常溫條件下接種AMF對黃瓜幼苗葉片Fv/Fm和Fv/F0影響較小；低溫脅迫可以使Fv/Fm和Fv/F0顯著降低，而接種AMF可以顯著提高低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/F0，從而提高低溫脅迫下黃瓜幼苗的抗性。

圖3　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片Fv/Fm的影響Fig.3 Effects of AMF on Fv/Fm of cucumber seedlings under low temperature stress

圖4　AMF對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片Fv/F0的影響Fig.4 Effects of AMF on Fv/F0of cucumber seedlings under low temperature stress

3　結論與討論

溫度是設施栽培中影響作物生長的重要因素，低溫常導致植物生長受阻，生物量下降，甚至死亡。本研究結果表明，低溫脅迫下黃瓜幼苗的株高以及地上部和地下部的鮮重與干重均顯著低于對照，嚴重抑制了黃瓜幼苗的生長。韓冰等[10]研究發現，接種AMF可以有效緩解低溫脅迫下植物生長受到的抑制作用。本研究結果也顯示，接種AMF可以促進低溫脅迫下黃瓜的生長，植株的株高以及地上部和地下部的鮮重與干重均顯著提高，從而緩解了低溫脅迫對幼苗的傷害。

葉綠素是植物光合作用的重要色素分子，低溫處理下植株葉片葉綠素含量降低，接種AMF可提高低溫脅迫下植株的葉綠素含量[11]。本研究結果也證實了這一點，接種AMF顯著提高了低溫脅迫下黃瓜幼苗的葉綠素含量和光合速率，這可能是由于接種AMF后促進了黃瓜幼苗對水分和養分的吸收與轉運，利于葉綠素的合成，從而促進光合作用的提高。

低溫脅迫對植物的光合作用機構產生一定的損傷，葉綠素熒光參數反映了光合作用的整個過程[12]。本研究發現，低溫脅迫使黃瓜幼苗的初始熒光F0顯著上升，而Fm、Fv/Fm和Fv/F0均顯著降低，這與曹玉杰等[9]在黃瓜、吳雪霞等[13]在茄子上的研究結果相一致。初始熒光F0升高，說明PSII反應中心遭受損害而部分失活；Fm和Fv/Fm下降，表明植物葉片發生了光抑制[14，15]。接種AMF可以提高植株的抗逆性，在防御逆境脅迫方面能起到重要作用[16，17]。本研究結果表明，接種AMF可以降低低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片的F0，顯著提高Fm、Fv/Fm和Fv/F0，緩解低溫脅迫對黃瓜幼苗的傷害。

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Effects of Arbuscular Mycorrhiza Fungi on Seedlings Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Cucumber under Low Temperature Stress

CAO Yan-po，DAI Peng，DAI Su-ying*
（Institute of Cash Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China）

Abstract：The effects of inoculation of arbuscular mycorrhiza fungi on seedlings growth and chlorophyll fluorescent characteristics of seedlings of cucumber（Jinyou 303）under low temperature stress were inves-tigated in the growth chamber. The results showed that AMF inoculation treatment could significantly pro-mote the seedlings height，fresh weight，dry weigh under low temperature stress. Compared with the con-trol treatment，AMF inoculation treatment could significantly promote the chlorophyll contents by 10.24%，and increment Fm，Fv/Fm，Fv/F0by 14.2%，5.9% and 31.4%，while reduced F0by 8%.

Key words：Cucumber；Low temperature stress；Chlorophyll fluorescence parameters；Arbuscular mycor原rhiza fungi

中圖分類號：S642.2

文獻標識碼：A

文章編號：1008-1631（2016）01-0034-04

收稿日期：2015-04-14

作者簡介：曹巖坡（1981-），男，河北石家莊人，助理研究員，碩士，主要從事黃瓜育種和栽培研究。Tel：0311 -87652106；E-mail：caoyanpo@126.com。

通訊作者：戴素英（1957-），女，河北博野人，研究員，主要從事黃瓜育種和栽培研究。Tel：0311 -87652106；E -mail：daisuying2004@163.com。