桃叶杜鹃菌根苗对干旱胁迫的生理响应

陈荣建，欧静，王丽娟，龙海燕，熊贤荣，熊丹



桃叶杜鹃菌根苗对干旱胁迫的生理响应

陈荣建，欧静*，王丽娟，龙海燕，熊贤荣，熊丹

(贵州大学林学院，贵州 贵阳 550025)

以桃叶杜鹃为材料，接种4种(TY02、TY21、TY29、TY35)杜鹃花类菌根(ERM)真菌，以不接种处理为对照(CK)，进行干旱胁迫，之后再复水，研究接种ERM真菌桃叶杜鹃的叶片相对含水量、渗透调节物质、SOD活性、MDA含量、光合色素等生理生化指标的变化。结果表明：接种ERM真菌能有效提高桃叶杜鹃叶片相对含水量，降低叶片水分饱和亏缺，在第15天接种TY29处理桃叶杜鹃叶片的含水量较对照增加了91.62%，复水后，接种TY35处理桃叶杜鹃叶片相对含水量最高，较对照提高了154.6%；接种ERM能显著提高桃叶杜鹃的可溶性糖、可溶蛋白、游离脯氨酸含量；接种ERM真菌能显著提高桃叶杜鹃的SOD活性，以接种TY35处理在第10天的SOD活性最大，较对照组增加69.4%；接种ERM真菌能显著降低MDA含量。在干旱胁迫下，接种ERM真菌能提高桃叶杜鹃叶片的相对含水量、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量、SOD活性、光合色素的含量，降低MDA含量，从而提高桃叶杜鹃幼苗的抗旱能力，其中以接种TY29和TY35的效果较好。

桃叶杜鹃；杜鹃花类菌根(ERM)；干旱；生理响应

桃叶杜鹃(Franch.)是杜鹃花属常绿灌木，冠形优美，花色丰富，花期集中于5—6月，主要分布于贵州海拔1 800～1 830 m的高山地区，是园林景观应用潜力较高的观赏花木。桃叶杜鹃的抗旱性较差，旱害是制约其迁地保育及园林应用的主要限制因子。研究[1–3]表明，杜鹃花类菌根(ericoid mycorrhizas，ERM)在杜鹃花类植物的营养吸收、促进生长、增强逆境适应能力等方面有重要作用。接种ERM真菌能促进云锦杜鹃对硝态氮和有机氮的吸收[4]，对云锦杜鹃[3]、锦绣杜鹃[5]等有明显的促生效应。本研究中，以桃叶杜鹃为试材，接种不同ERM真菌，研究干旱胁迫下桃叶杜鹃生理指标的变化，现将结果报道如下。

1　材料与方法

1.1　材料

桃叶杜鹃种子采自贵州省百里杜鹃风景区方家坪，千粒质量为(0.206±0.001) g。育苗基质采自百里杜鹃风景区桃叶杜鹃林下，为腐殖质土。基质的pH值为4.77，有机质含量为44.15 g/kg，全氮含量为1.56 g/kg，全磷含量为0.16 g/kg，有效磷含量为7.04 mg/kg，碱解氮含量为268.55 mg/kg，速效钾含量为205.91 mg/kg。珍珠岩购自河南省信阳市中森珍珠岩应用有限公司。菌株培养基为马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)。

供试菌株：TY02(AJ279484，sp)；TY21 (AB369417，)；TY29 (AB158314，)；TY35(AB378554，)。这些菌株均从野生桃叶杜鹃根系分离获得。

1.2　方法

将4个供试菌株(TY02、TY21、TY29、TY35)接种到PDA固体培养基，进行平板培养。于25 ℃培养箱中黑暗培养2周。待菌丝长满作为菌剂使用。

播种时进行接种处理，以不接种的桃叶杜鹃为对照。选取籽粒饱满的桃叶杜鹃种子于0.5% KMnO4溶液中消毒15 min，蒸馏水冲洗至无色，晾干，备用。往消毒后的花盆(上口径、底径、高度分别为 21.5、13、16 cm)中装入灭菌基质(腐殖土和珍珠岩体积比为3∶1)，均匀地铺上长满菌丝的PDA培养基，覆盖少量基质，将消毒后的种子均匀播撒其上，用灭菌后的松针均匀覆盖，于人工气候箱内恒温培养(温度25 ℃、相对湿度85%、光照24 h)。

待幼苗出土90 d后，将其从光照培养箱移栽到已消毒的塑料花盆(上口径、底径、高度分别为 11、8.7、10 cm)中。每盆栽1株。每种菌株种植20盆。将盆置于贵州大学林学院苗圃大棚内。重复3次。所用基质同上。放入大棚前，每盆浇水至饱和持水量，之后让其逐渐自然失水干旱，直至第15 天进行复水。

1.3　测定指标与方法

于苗圃培育的第1、5、10、15、20 天，采集从植株顶部向下第4、第5片成熟功能叶片进行各项指标的测定。其中第15天在浇水前取样。叶片相对含水量采用饱和含水量法、水分饱和亏缺采用烘干称量法测定[6]，水分饱和亏缺=(1–相对含水量)×100%；可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、SOD活性、MDA、光合色素含量的测定均参照文献[7]的方法进行，其中，脯氨酸含量采用茚三酮法、可溶性糖含量采用蒽酮比色法、可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法、SOD活性用NBT光还原法测定、MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定、光合色素含量测定采用95%乙醇浸提法测定。重复3次。结果取平均值。

1.4　数据处理

采用Excel 2010整理数据；采用SPSS 18.0 进行差异显著性分析；运用LSD 法进行多重比较。

2　结果与分析

2.1　干旱对桃叶杜鹃叶片相对含水量及水分饱和亏缺的影响

由表1可见，接种ERM真菌桃叶杜鹃叶片的相对含水量均显著或极显著的高于对照，叶片水分饱和亏缺均显著或极显著低于对照。第15天时，接种TY29处理的叶片相对含水量最高，比对照组增加91.62%。复水后，接种ERM真菌桃叶杜鹃叶片相对含水量高于对照组，以接种TY35处理的叶片的相对含水量最高，比对照提高了154.6%，且差异达极显著水平。

表1　干旱胁迫下桃叶杜鹃菌根苗叶片的相对含水量和叶片饱和亏缺

同列不同大、小写字母表示不同菌种处理间的差异达0.01、0.05水平。

2.2　干旱胁迫下ERM真菌对桃叶杜鹃叶片渗透调节物质的影响

由表2可见，干旱胁迫下，桃叶杜鹃叶片的可溶性糖含量呈先上升后下降的趋势，在第10天达到最大值。接种ERM真菌能显著增加桃叶杜鹃可溶性糖含量，以接种TY35处理叶片在第10天的可溶性糖含量最高，比对照增加了125.15%。第20天，以接种TY02处理的可溶性糖含量较高，较第15 天时增加了38.9%，对照组可溶性糖含量下降，较第15 天时降低了13.3%。

干旱胁迫下，桃叶杜鹃叶片可溶性蛋白含量下降，接种ERM真菌桃叶杜鹃的可溶性蛋白含量均高于对照组，且差异达显著水平。第20天，桃叶杜鹃可溶性蛋白含量增加，其中，接种TY35处理较对照增加了188.2%，接种TY29处理较对照增加了141.2%。

表2　干旱胁迫下桃叶杜鹃菌根苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量

同列不同大、小写字母表示不同菌种处理间的差异达0.01、0.05水平。

由表3可见，干旱胁迫下，对照组桃叶杜鹃叶片脯氨酸含量先上升后下降，接种ERM真菌桃叶杜鹃叶片脯氨酸含量上升。在第10天时，对照组脯氨酸含量达到最大值，显著高于接种ERM真菌处理。第15天，对照的脯氨酸含量显著下降，接种TY35处理的脯氨酸含量较对照增加了58.79%。第20天，桃叶杜鹃叶片脯氨酸含量下降，以接种TY35处理的降幅最大，较第15天时降低了56.4%。

表3　干旱胁迫下桃叶杜鹃菌根苗的脯氨酸含量

同列不同大、小写字母表示不同菌种处理间的差异达0.01、0.05水平。

2.3　干旱胁迫下ERM真菌对桃叶杜鹃SOD活性、MDA的影响

由表4可见，接种ERM真菌后，桃叶杜鹃叶片的SOD活性显著上升， MDA含量降低。各接种处理在干旱胁迫第10天的SOD活性较高，且以接种TY35处理的最高，较对照增加了69.4%。各接种处理的MDA含量于第15 天达最高，但均低于对照，其中接种TY35处理的MDA含量较对照降低了46%。第20天，接种ERM真菌桃叶杜鹃叶片SOD活性上升、MDA含量下降，与对照相比，差异达极显著水平。

表4　干旱胁迫下桃叶杜鹃菌根苗的SOD活性和MDA含量

同列不同大、小写字母表示不同菌种处理间的差异达0.01、0.05水平。

2.4　干旱胁迫下ERM真菌对桃叶杜鹃光合色素含量的影响

由表5可见，各接种处理在第5天的总叶绿素及类胡萝卜素含量最高，其中又以接种TY35处理的最高，总叶绿素含量较对照增加了112.29%，类胡萝卜素较对照增加了148.1%。至第20天，对照的总叶绿素及类胡萝卜素含量变化不明显，接种ERM真菌处理的总叶绿素及类胡萝卜素含量升高，以接种TY35处理的最高，总叶绿素含量较对照增加了273.9%，类胡萝卜素较对照增加了209.1%。

表5　干旱胁迫下桃叶杜鹃菌根苗光合色素含量变化

同列不同大、小写字母表示不同菌种处理间的差异分别达0.01、0.05水平。

3　结论与讨论

本研究结果表明，持续干旱，桃叶杜鹃叶片的相对含水量持续降低，叶片水分饱和亏缺增大，SOD活性、MDA含量增加，说明细胞膜脂过氧化反应加重；接种ERM真菌的桃叶杜鹃幼苗叶片的相对含水量、SOD活性高于对照，MDA含量低于对照，表明在相同干旱条件下，接种ERM真菌能维持桃叶杜鹃保水能力，有效降低桃叶杜鹃的膜脂过氧化，提高桃叶杜鹃的抗旱能力。复水后，接种ERM真菌桃叶杜鹃的MDA含量比对照下降速度快，SOD活性和叶片相对含水量增加比对照组快，表明接种ERM真菌能增强桃叶杜鹃干旱胁迫后的修复能力。

渗透调节是植物抵御干旱的一种重要方式。干旱胁迫时，植物通过主动积累可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量等来降低渗透势，维持细胞渗透平衡[8–12]，提高植物的抗旱性。研究[13–14]表明，干旱抑制蛋白质的合成并诱导蛋白降解，从而使植株体内总蛋白含量降低，这种变化可能在抗旱机理上起更大的作用。本研究结果表明，持续干旱时，接种ERM真菌可通过调节可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量等提高桃叶杜鹃的渗透平衡，减轻受胁迫程度，这与前人的研究[15–17]结果相似。

干旱胁迫下植物耐旱的生理特点之一是保持较高的光合色素含量[18]。本研究结果表明，干旱胁迫下，接种ERM真菌能显著提高桃叶杜鹃光合色素含量，这与吴婧舒等[19]对平榛在水分胁迫下的研究结果相似。接种ERM真菌处理的光合色素含量始终高于对照，有利于桃叶杜鹃吸收和传递光能，维持桃叶杜鹃的正常生长。

综合试验结果，接种ERM真菌能改善桃叶杜鹃生理活动，增强桃叶杜鹃幼苗的抗旱能力及干旱胁迫解除后的恢复能力，其中以接种TY29和TY35的效果较好。

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责任编辑：尹小红

英文编辑：梁 和

Physiological responses of mycorrhizalseedlings to drought stress

CHEN Rongjian，OU Jing*，WANG Lijuan，LONG Haiyan，XIONG Xianrong，XIONG Dan

(College of Forestry, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

To research the physiological responses to drought stress of mycorrhizal seedlings ofmycorthiza, its seeds were inoculated with four ERM fungi (TY02, TY21, TY29, TY35) respectively, with non– inoculation as the control，and the relative water content, water saturation deficit, the adjustment of osmotic substances(soluble sugar, soluble protein, proline), the enzymatic activity of SOD, MDA content, the physiologic index and biochemical criterion of photosynthetic pigment ofleaves were measured under drought stress. The results showed that inoculation of ERM fungi could improve leaves relative water content and reduce water saturation deficit. In the 15th day after inoculated with TY29, the relative water content of the leaves was increased by 91.62%; after re–watering, the relative water content of the leaves treated with TY35 was 154.6% higher than that of the control group. Inoculation with ERM fungi could significantly increase the soluble sugar, proline, soluble protein and other osmotic adjustment substances of. Inoculation with ERM fungi could enhance the adaptability ofto drought stress by increasing SOD activity and reducing the MDA content. In the 10th day, SOD activity inoculated with TY35 was the best, it was 69.4% higher than that of control group. In conclusion, the abilities of drought resistance inoculated with TY29 and TY35 were better than those of the others.

; ericoid mycorrhizas (ERM); drought; physiological response

S685.21

A

1007-1032(2017)06-0635-05

2017–04–21

2017–09–28

国家自然科学基金项目(31560223)；贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2016]2522号)；贵州大学研究生创新基金项目(研农2016014)

陈荣建(1989—)，男，土家族，贵州镇远人，硕士研究生，主要从事园林植物栽培养护与管理研究，te5641331@163.com；

通信作者，欧静，教授，主要从事园林植物资源利用与规划研究，coloroj@126.com

投稿网址：http://xb.hunau.edu.cn