接种不同ERM菌株的桃叶杜鹃苗对持续干旱后复水的生理响应

王丽娟 ，欧 静 ，蔡卫东

（1.黔南州林业科学研究所，贵州 都匀 558000；2.贵州大学林学院，贵阳 550025）

桃叶杜鹃(Rhododendron annae Franch.)是杜鹃花科杜鹃花属常绿灌木，花色丰富，花期在5-6月份少花季节，具有较高的观赏价值[1]，是杜鹃花中晚花种类[2]，但由于其遗传因子的限制性，喜冷凉湿润环境，目前绝大部分仍处于野生状态。在当今水资源越来越少的情况下，想要把较高观赏价值的野生高山常绿桃叶杜鹃引种驯化到城市绿化树种中，需要其具有较强的耐干旱能力。

国外相关研究证明[3-5]，杜鹃花科植物之所以能在全球广泛分布，而且大多生境条件很恶劣，这与杜鹃类植物共生真菌有着举足轻重的关系，杜鹃花类菌根(Ericoid mycorrhizas，ERM)能促进其宿主植物的营养吸收，且能增强宿主植物对逆境环境的适应性。ERM的研究在我国越来越受到重视，有大量关于ERM菌株调查、分离及促生作用的研究报道[6-13]。欧静[14]的研究也表明：ERM菌株能增强桃叶杜鹃对N、P元素的吸收，促进其生长。相关研究已证明[15-16]，不同梯度的干旱胁迫下，ERM菌株能显著提高桃叶杜鹃的光和效应及生理效应，增强其抗干旱能力，但持续干旱后复水ERM菌株是否能恢复桃叶杜鹃正常生长的研究鲜见报道。本试验对接种4种ERM菌株的桃叶杜鹃进行持续干旱后复水，研究在持续干旱一段时间后复水不同ERM菌株对桃叶杜鹃生理生化指标的影响，旨在筛选出具有较强抗旱和恢复能力的ERM菌株，为桃叶杜鹃野生资源在迁地保育及引种驯化的抗旱性方面提供理论依据和技术支撑。

1 试验材料与方法

1.1 实验材料

4个供试菌株编号为TY02(AJ279484：Ascmycete sp.)，TY21(AB369417：Cryptosporiopsis ericae)，TY29(AB158314:Trametes ochracea），TY35 (AB378554:Pochonia bulbillosa)(括号中前者为国际GenBank中的登录号，后者为与试验菌株亲缘关系最近种)均是培育桃叶杜鹃菌根苗优良备选菌株[17]，保存于5℃冰箱中，对照为不接菌（CK)。试验苗为桃叶杜鹃，育苗所用种子采自贵州省百里杜鹃风景区方家坪景区，位于东经 105°53′30″， 北纬 27°14′51″， 海拔 1800-1830m，土壤pH4.5～5.0，几乎全为成年开花桃叶杜鹃纯林。

1.2 实验设计

选取各处理生长一致的1年生桃叶杜鹃菌根苗移栽至花盆中，统一浇水管理至其全部正常后开始水分胁迫试验，开始干旱胁迫之前，使每盆的土壤含水量均达到饱和状态，置于温室大棚内模拟自然干旱，使水分不断消耗。采取随机区组试验，试验设4个接种处理，1个对照，每处理10盆，每盆1株，每处理重复3次，共150盆。分别在持续干旱当天(0d)和持续干旱的第5d、10d、15d对相关指标进行测定，同时在干旱胁迫的第15d对苗进行复水，并在复水后第5d进行相关生理生化指标的测定。

1.3 指标测定

菌根侵染率采用采用酸性品红染色镜检法。苗高、地径利用卷尺和游标卡尺进行苗高 （精确到0.1cm）、地径（精确到0.01mm）的定点测量。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，游离脯氨酸采用酸性茚三酮显色法测定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定，SOD活性采用氮蓝四唑光还原法测定，CAT活性采用紫外吸收法测定，POD活性采用愈创木酚显色法测定。RWC(%)=[(叶片鲜重—叶片干重）/（叶片饱和鲜重—叶片干重）]×100%，WSD （%）=（1-RWC）×100%

1.4 数据处理

采用Execl2010记录数据及绘图，使用SPSS18.0软件进行统计分析，采用单因素方差分析和Duncan多重比较法（0.05和0.01水平）分析不同菌根苗在同一水分梯度下以及同一菌根苗在不同水分梯度下的形态和生理指标进行方差检验。

2 结果与分析

2.1 持续干旱后复水不同ERM菌株对桃叶杜鹃生长的影响

接种不同ERM菌株对桃叶杜鹃根系亲和力的差异性，反映出宿主对不同菌株的依赖性程度不同，接种苗的菌根依赖性均大于100%，接种不同ERM菌株对桃叶杜鹃菌根侵染率呈极显著差异(p<0.01)，菌根侵染率达到36.8%～57.6%，菌根贡献率为16.8%～55.9%。

图1 不同菌株接种桃叶杜鹃播种苗的侵染率、依赖性和菌根贡献率Fig.1 Mycorrhizal colonsation,Mycorrhizal dependency and Mycorrhizal contribution rate of different strains inoculation of Rhododendron annae sowing seedings

接种ERM菌株能显著促进桃叶杜鹃苗木的生长(p＜0.05)，随着干旱胁迫时间的延长，苗高地径呈不同幅度的增大，但在胁迫第10d后CK苗高几乎不变，直到复水后再测量其变化也不明显。除接种TY35号菌株的苗木外，其余各处理的地径随着胁迫时间的延长呈升高-降低趋势，但菌根苗均大于CK苗，在第10d时达到最大。

2.2 持续干旱后复水不同ERM菌株对桃叶杜鹃苗渗透调节物质的影响

渗透调节物质（可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸）在水分胁迫下，可提高细胞液浓度，降低渗透势，提高细胞吸水或保水能力，从而适应水分胁迫环境。随着胁迫时间的延长，苗木可溶性糖含量呈上升—降低的变化趋势，在第10d时达到最大，其中以接种TY35的苗木可溶性糖最高，较CK增加了125.15%。胁迫第15d时，各苗木可溶性糖和可溶性蛋白含量均降低，复水后，菌根苗可溶性糖含量和可溶性蛋白较之前不同程度的增加，但CK苗可溶性糖含量则降低，说明，ERM菌株能增强桃叶杜鹃幼苗在干旱复水后的补偿效应，从而增强苗木的耐干旱能力。

而随着干旱胁迫持续延长，苗木游离Pro含量呈逐渐上升趋势，前10d的胁迫中，未接菌的苗木游离Pro含量显著高于菌根苗的，在胁迫第15d时，CK苗游离Pro含量呈显著下降趋势，而菌根苗含量仍持续增加。说明，持续干旱第15d时，CK苗受到严重的干旱威胁，已不能适应干旱的土壤条件。复水5d后，菌根苗游离Pro含量呈大幅度下降趋势，降幅大小依次为：TY35(56.4%)＞TY29(48.9)＞TY21(42.7%)＞TY02(34.3%)，与正常水分条件下的含量相差不大，但CK苗游离Pro含量仍显著高于正常水分条件下的。说明：接种ERM菌株的苗木在干旱过程中，可减轻干旱胁迫条件下苗木对土壤水分亏缺程度，降低叶片中Pro含量，从而减缓了桃叶杜鹃幼苗遭受胁迫的程度，有一定的补偿效应，提高了苗木的耐旱能力，且不同菌株表现效果不同，以接种TY29和TY35号菌株效果较好。

2.3 持续干旱后复水不同ERM菌株对桃叶杜鹃苗丙二醛和抗氧化系统的影响

丙二醛(MDA)是植株膜脂过氧化最重要的产物之一，常作为膜脂过氧化反应的程度评价指标，其含量越高，证明植物组织受到逆境伤害越严重，植物抗逆性就越弱。持续干旱胁迫下，苗木MDA含量呈逐渐升高趋势，各处理间差异显著，胁迫第5d时CK苗显著高于0d时的，第10d和第15d时，土壤水分持续散失至过低，无法满足植物生长需求，苗木受到干旱的威胁，膜脂过氧化严重引起MDA含量的累积，但同一胁迫时间里菌根苗MDA含量显著低于CK苗(p<0.05)(图4)，证明接种ERM菌株后能显著降低桃叶杜鹃苗MDA含量，减轻细胞膜脂过氧化的伤害，从而缓解干旱造成的危害。干旱15d后复水，苗木MDA含量均得到明显降低，菌根苗与CK间差异极显著 (p<0.01)，表明在受到干旱胁迫15d时苗木质膜系统的损伤是可恢复的，且菌根苗恢复效果更好，以接种TY35苗木降幅最大为74.64%。

表1 持续干旱后复水对不同桃叶杜鹃菌根苗苗高和地径的变化Tab.1 Change of diameters and heights to different Rhododendron annae mycorrhizal seedlings under the condition of progressive drying and rewatering

图2 持续干旱后复水对不同桃叶杜鹃菌根苗可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的影响Fig.2 Effects of soluble sugar,solubility protein and freeproline content to different Rhododendron annaemycorrhizal seedlings under the condition of progressivedrying and rewatering

图3 持续干旱后复水对不同桃叶杜鹃菌根苗MDA含量的影响Fig.3 Effects of MDA to different Rhododendron annaemycorrhizal seedlings under the condition of progressivedrying and rewatering

超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶 (CAT)是植物体内膜系统的三大保护酶，其活性的变化是测定植物抗逆性强弱的主要指标。随着干旱胁迫时间的延长，相对于CK苗，菌根苗SOD、POD、CAT活性呈显著升高趋势(p<0.05)，在试验第10d时达到最大值，以接种TY35的苗木含量最高。说明，接种ERM菌株的桃叶杜鹃苗在一定时间的干旱胁迫下，能显著提高叶片中SOD、POD、CAT酶活性，保护其叶片不受氧化伤害。但在胁迫第15d时，各保护酶含量急剧降低，可能是苗木保护膜受到严重的损伤而丧失其保护功能，致使保护酶活性降低。解除干旱胁迫后，菌根苗保护酶活性呈不同程度的升高，但CK苗木保护酶活性仍呈持续降低趋势。

3 讨论与结论

干旱胁迫对植物最直观的影响是生长形态，本研究中，持续干旱抑制了苗木生长，但持续干旱的同一时间内，桃叶杜鹃菌根苗的苗高和地径均高于CK苗，可能是因为在土壤缺水状况下，菌丝通过扩大根与土壤的接触面积来增加寄主的根际范围，改善苗木对营养元素的吸收，利于植株更好地利用和保持土壤水分，从而增强其抗旱性。随着胁迫时间的延长，叶片中参与渗透调节的可溶性糖及游离Pro含量增加，以提高细胞的保水能力，且菌根苗的增加比CK苗显著，这与催秀敏等[19-21]研究结果相似，表明接种ERM菌株能改善桃叶杜鹃幼苗水分代谢，有效减轻其受干旱胁迫程度；MDA含量持续增加，说明膜脂过氧化反应持续加重，同时诱导苗木叶片中SOD、POD、CAT保护酶活性显著增加，而菌根苗MDA含量始终低于CK苗，保护酶活性高于CK苗，表明，在相同的干旱条件下，桃叶杜鹃菌根苗细胞内较强的保水能力能缓冲干旱造成细胞脱水而引起的膜系统损失，从而提高苗木抗旱性。复水后，干旱胁迫解除，菌根苗MDA含量比CK苗下降速度快，而酶活性的增加均比CK苗快，这一结果表明接种ERM菌株不仅能提高桃叶杜鹃抗旱能力，且增强了其氧化胁迫后的修复能力。

图4 持续干旱后复水对不同桃叶杜鹃菌根苗SOD、POD和CAT含量的影响Fig.4 Effects of SOD,POD and CAT content to differentRhododendron annae mycorrhizal seedlings under thecondition of progressive drying and rewater

持续干旱胁迫后复水，ERM菌株能有效调节渗透调剂物质、抗氧化酶系统、MDA含量来提高桃叶杜鹃苗的抗旱能力及受旱后的恢复能力，不同ERM菌株修复能力存在差异，这可能跟菌株与桃叶杜鹃的亲和力有关，本研究中以接种TY29和TY35号菌株的桃叶杜鹃苗对持续干旱后复水的恢复能力较好，但具体的调控方式有待进一步的研究。