不同溫度處理下內生真菌對宿主布頓大麥生長和生理指標的影響

關鍵詞：布頓大麥；內生真菌；溫度；抗氧化酶活性

中圖分類號：S543+.901 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）11-0061-07

布頓大麥（Hordeum， bogdanii）屬于禾本科牧草，有較強的耐寒、耐干旱、耐鹽堿和再生強的特點，喜生于較濕潤或帶微堿性的砂質土壤上，新疆地區天山兩側的平原、綠洲、草地、鹽漬化草甸以及路邊等均有其野生種自然生長。布頓大麥產量高，草質柔軟、細嫩且適口性好，是一種優質牧草飼料，也是牧區天然草地上的重要野生資源。已有布頓大麥研究主要集中在耐鹽堿性、結實率、染色體核型和遺傳多樣性分析等方面，對其溫度適應性研究相對較少。

禾草內生真菌是指在禾草中度過全部或大部分生命周期，而不引起外部明顯病害癥狀的一大類真菌，與宿主協同進化，并在進化過程中二者建立了互惠共利的關系。謝雪曼等發現，低溫脅迫下叢枝菌根真菌通過提高龍眼幼苗SOD、POD、CAT等酶的活性，有效減緩了低溫對其造成的傷害。李曉帥發現高溫脅迫下內生真菌可以提高高羊茅SOD、POD、CAT等酶的活性，從而有效減緩高溫對其造成的傷害。韓丹發現內生真菌與布頓大麥共生后可以調控多種激素促進分蘗。龍鳳等發現內生真菌可通過改變宿主植株的分蘗數、株高、光合色素含量和纖維素含量來提高宿主對鹽環境的適應性。王凱等發現，堿脅迫下，與未接種內生真菌的布頓大麥相比，內生真菌提高了布頓大麥的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、胞間CO₂濃度和葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量。由上看出，內生真菌在植物抗逆中發揮著積極作用，因此研究內生真菌對布頓大麥溫度適應性的影響具有重要意義。本試驗以帶內生真菌的布頓大麥和不帶內生真菌的布頓大麥為對象，研究不同溫度不同處理時長下內生真菌對布頓大麥植株表型和理化特性的影響，以期為后續研究提供一定的參考。

1材料與方法

1.1試驗材料及培育

野生布頓大麥草種，采自新疆阿克蘇地區溫宿縣。參照龍鳳等[22]的試驗方法收獲本研究供試種子。

于2022年4月挑選種粒完整飽滿的帶菌和不帶菌布頓大麥種子，均勻鋪開在玻璃培養皿中，之后放置在大棚避光且溫暖的地方進行培養。培養皿底部進行試驗號標記。將萌發并長至3 cm的幼苗移栽到裝有蛭石的育苗盤[規格：32孔（4x8），總長54cm，寬28cm，單孔口徑6cm，深5cm，底徑3cm]中，同一盤內，一半為E+，一半為E-。移栽后前3天每天澆一次水，讓幼苗適應后，開始澆Hoagland營養液，每周澆兩次營養液，按需澆水。待植株培育至4～6周時，鏡檢確認帶菌情況。

1.2試驗設計

試驗苗檢菌后，放入恒溫光照培養箱中培育（白天光照80%培養14 h，夜晚零光照培養10h）。設置3個溫度處理，分別為10、15℃和20℃，記錄苗的放置時間，分別進行為期3、7d和14 d的處理。處理期間，保持土壤濕潤，定期澆水和施用營養液。處理后，每盤隨機選取10株苗，統計株高和分蘗數，然后將每株苗的根、莖和葉分別包人錫箔紙中，在-80℃超低溫冰箱中保存，用于測定生理指標。

1.3測定指標及方法

用磺基水楊酸法測定脯氨酸含量：用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量；用Solar-bio公司生產的生物試劑盒分別測定過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）活性。

1.4數據處理與分析

用SPSS軟件進行數據統計分析，數據用“平均值±標準誤”表示。用SigmaPlot 14.0軟件繪制柱狀圖。采用重復度量方差分析法分析內生真菌（E）、溫度（T）在處理時長（D）對布頓大麥株高、分蘗數、丙二醛含量、脯氨酸含量以及過氧化氫酶、過氧化物酶活性的影響，并對不同溫度處理下布頓大麥株高、分蘗數、丙二醛含量、脯氨酸含量以及過氧化氫酶、過氧化物酶活性的變化進行單因素方差分析。用獨立樣本t檢驗分析相同溫度處理下E+和E-植株上述指標的差異性。以Plt;0.05表示差異顯著。

2結果與分析

2.1不同溫度處理下內生真菌對布頓大麥株高的影響

圖1顯示，10℃和15℃處理3、7d和14 d，布頓大麥E+植株的株高顯著高于E-植株，20℃處理下E+植株和E-植株的株高差異不顯著。隨著培育天數增加，布頓大麥株高不斷增加；隨著溫度升高，布頓大麥株高顯著增加。

由表1可以看出，內生真菌、溫度和處理時長都對布頓大麥株高有顯著影響，內生真菌和處理溫度在布頓大麥株高上有顯著交互作用。

2.2不同溫度處理下內生真菌對布頓大麥分蘗數的影響

圖2顯示，3個溫度下處理3、7d和14 d，布頓大麥E+植株的分蘗數均顯著多于E-植株。

根據表1可見，內生真菌、溫度和處理時長均對布頓大麥的分蘗數有顯著影響，溫度和處理時長在布頓大麥分蘗數上有顯著交互作用。

2.3不同溫度處理下內生真菌對布頓大麥過氧化氫酶活性的影響

圖3A顯示，處理3d，3個溫度處理下布頓大麥E+植株的CAT活性均高于E-植株，15℃處理下兩者之間差異顯著：3個溫度處理下E+植株組中相互差異不顯著，E-植株組中相互差異也不顯著。圖3B顯示，處理7d，10℃和15℃處理下布頓大麥E+植株的CAT活性顯著高于E-植株，且E+植株組中相互間均差異顯著，E-植株組中15℃和20℃處理之間差異顯著，其他處理間差異不顯著。圖3C顯示，處理14d，3個溫度處理下E+植株CAT活性均高于E-植株，且15℃處理下兩者之間差異顯著；E+植株組中，10℃和20℃處理下CAT活性差異不顯著，但均顯著低于15℃，而E-植株組中10℃和15℃處理下CAT活性均顯著高于20℃。從總體趨勢來看，隨著溫度升高，布頓大麥CAT活性先升高后降低。

根據表1可見，內生真菌、溫度和處理時長均對布頓大麥的CAT活性有顯著影響，內生真菌和處理時長在CAT活性上有顯著交互作用。

2.4不同溫度處理下內生真菌對布頓大麥過氧化物酶活性的影響

圖4A顯示，處理3d，E+植株的POD活性隨溫度升高而降低，且在不同溫度處理下差異顯著：10、20℃處理下E+植株的POD活性高于E-植株。圖4B顯示，處理7d，10℃處理下E+植株的POD活性顯著高于E-植株。圖4C顯示，處理14d，E+植株組和E-植株組均在15℃時POD活性最高：相同溫度處理下，E+植株和E-植株無顯著差異，且出現E+植株的POD活性低于E-植株的情況。

根據表2可知，內生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥POD活性的影響均顯著，其兩兩之間互作和三者互作在POD活性上均有顯著交互作用。

2.5不同溫度處理下內生真菌對布頓大麥丙二醛含量的影響

圖5A顯示，處理3d，10℃和15℃處理下E+植株的丙二醛含量低于E-植株，且15℃處理下差異顯著，20℃處理下E+植株和E-植株的丙二醛含量無顯著差異。圖SB顯示，處理7d的變化趨勢與處理3d的相同，仍是15℃處理下E+植株的丙二醛含量顯著低于E-植株。圖SC顯示，處理14 d，10℃和15℃處理下E+植株的丙二醛含量均顯著低于E-植株，20℃處理下E+植株的丙二醛含量略高于E-植株但差異不顯著。

根據表2可知，內生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥的丙二醛含量均有顯著影響，其兩兩互作（E×T除外）和三者互作在丙二醛含量上均有顯著交互作用。

2.6不同溫度處理下內生真菌對布頓大麥脯氨酸含量的影響

圖6A顯示，處理3d.10℃和15℃處理下E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株。圖6B顯示，處理7d，10℃處理下E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株，15℃和20℃處理下兩者沒有顯著差異。圖6C顯示，處理14 d，10℃處理下E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株：3個溫度處理下E+植株組間的脯氨酸含量、E-植株組間的脯氨酸含量均差異顯著?？傮w來看，隨著處理時長增加，布頓大麥植株內脯氨酸含量不斷增加，相同處理時長下溫度越低脯氨酸積累越多。

由表2可知，內生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥脯氨酸含量的影響均顯著，其兩兩之間互作和三者互作在脯氨酸含量上均有顯著交互作用。

3討論

本研究顯示，布頓大麥株高受溫度和生長天數的影響顯著，在同一處理時長下，隨著溫度的降低，株高也隨之降低，10、15℃處理下E+植株的株高顯著高于E-植株，20℃處理下E+植株與E-植株的株高沒有顯著差異。此結論與周連玉的研究結果一致，即中華羊茅E+和E-植株的株高隨著溫度降低而降低，常溫下，E+和E-植株在株高方面沒有顯著差異。

內生真菌、溫度和處理時長對布頓大麥分蘗有顯著影響，在相同處理溫度和時長條件下，E+植株的分蘗數顯著高于E-植株。這與楊洋的研究結果一致，即長期低溫條件下生長的中華羊茅帶菌植株在溫度相對較低的環境中表現出較高的生長優勢，分蘗數顯著增加。

低溫脅迫下，為防止脂質過氧化對植物的損傷，植物本身會通過抗氧化酶系統來進行調節。本試驗結果表明，內生真菌對布頓大麥抗氧化酶系統有促進作用，有助于提高其對不同溫度的適應能力，緩解低溫傷害。這一結論與柳莉對醉馬草幼苗進行的低溫脅迫研究所得結果一致。另有，隨著處理時間延長，布頓大麥POD、CAT活性整體呈下降趨勢，這是因為植株自身膜保護系統的調控機制使它們在受害初期就已經大量合成。此結果在劉靜、劉海卿等的研究中也得到證實。

低溫脅迫會使植物體內積累大量的活性氧自由基，并在膜脂中積累大量的丙二醛，導致膜系統損傷。因此，植物體內丙二醛含量越少，表示細胞膜系統受到的損傷越輕。本試驗結果表明，10℃和15℃處理下，溫宿布頓大麥E+植株的丙二醛含量低于E-植株。這一結論與劉靜的研究結論相似，即低溫下內生真菌可以通過降低宿主丙二醛含量來減輕損害。

低溫會使植物新陳代謝紊亂，植物為增加對低溫的耐受性，會分泌一些滲透調節物質如脯氨酸等來增強自身的抗低溫能力。本試驗結果表明，10℃處理下布頓大麥E+植株的脯氨酸含量顯著高于E-植株，表明低溫下內生真菌可以促進宿主脯氨酸的積累。這一結論與楊洋的研究結論基本一致，即帶有內生真菌的中華羊茅對脯氨酸的積累能力顯著強于不帶菌植株。

4結論

本研究中，低溫條件下帶有內生真菌的布頓大麥植株的株高和分蘗數都顯著高于不帶菌植株的，且能積累更多的脯氨酸，降低丙二醛含量，過氧化氫酶、過氧化物酶活性也更高。由此可見，內生真菌可提高低溫下布頓大麥的抗氧化酶活性，促進滲透調節物質積累，降低膜損傷，這有助于植株更好地適應低溫環境。因此，利用內生真菌來提高植物的抗逆性可以為農業生產提供新的手段和方法。