星星草-丛枝菌根共生体应答盐碱逆境生理学特性研究

摘要

星星草(Puccinellia tenuiflora)为禾本科碱茅属植物，广泛分布于东北地区松嫩盐碱草地，良好的耐盐碱性使其成为盐碱地区先锋植物。星星草是一种优质牧草，兼具土壤改良的特点，因此被大面积种植以应用于畜牧业和土壤改良等方面。AM真菌是土壤中的一种有益真菌，具有提高植物对逆境胁迫的耐受性、改善土壤理化性质等特点，这些作用的发挥得益于菌根结构的形成。AM真菌能够与陆地上80％的植物建立共生关系，形成菌根结构，地下庞大的菌丝网络促进了植物根系、土壤以及微生物的联系。AM真菌侵入植物根系后会形成丛枝结构以此与植物进行营养交换，满足自身生长需要，并通过活化土壤中的有机物为植物提供源源不断的营养，而为了自身的繁衍则分泌产生大量的泡囊。
　　本研究以星星草为植物材料，以前期研究中确定的摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）和根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）两种星星草根围的优势AM真菌为接种菌剂，研究两种AM真菌在星星草应答NaCl和NaHCO3胁迫时生理学特性方面的影响。星星草种子在播种时连同AM真菌一同接种，待星星草播种80天后进行盐(NaCl)与碱(NaHCO3)分别胁迫，胁迫浓度区间为0至400mM，胁迫梯度变化为100mM，胁迫处理10天后对星星草根系侵染指标、生长及生理指标进行测定。实验结果简要概述如下:
　　1.与星星草共生80天后，AM真菌与星星草形成了共生关系，但由于高浓度的NaCl和NaHCO3胁迫的影响，星星草根系各侵染指标均出现一定程度的降低现象。各侵染指标均在胁迫浓度为400mM时达到最低值，此时接种摩西管柄囊霉后的星星草在NaHCO3胁迫下根系侵染密度降至0.9％，泡囊丰度为0.07％，丛枝丰度也仅为0.06％;而接种根内根生囊霉的星星草根系侵染密度降至1.3％，泡囊丰度仅0.12％。总体而言，接种根内根生囊霉后星星草根部各侵染指标均低于接种摩西管柄囊霉的类型。
　　2.上述结果表明，摩西管柄囊霉、根内根生囊霉已经分别与星星草形成了共生体系，在此基础上本研究考察了在NaCl和NaHCO3胁迫的影响下各接种类型星星草生长指标的变化，其中包括干重、鲜重、根长、叶长、组织含水量以及水分饱和亏。研究结果表明，接种两种AM真菌均能提高星星草生长量，从整体看接种根内根生囊霉对星星草生长的促进作用较明显，而接种摩西管柄囊霉的促进作用仅在某些特定胁迫浓度下大于接种根内根生囊霉类型，如接种摩西管柄囊霉的星星草地下部干重在400mM NaCl胁迫下高于接种根内根生囊霉类型的星星草。
　　3.除生长指标外，本研究考察了摩西管柄囊霉与根内根生囊霉这两种AM真菌对NaCl和NaHCO3胁迫下星星草叶片生理指标的影响，包含可溶性糖、叶绿素、单宁、酚酸和黄酮的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。本研究中两种AM真菌提高了星星草叶片中叶绿素含量、可溶性糖含量，以维持星星草细胞的结构及渗透调节平衡;同时相应提高了星星草叶片中抗氧化酶的活性，酶促反应的代谢物质——单宁、酚酸和黄酮也相应积累，以应对盐碱胁迫带来的伤害，上述生理指标的含量及活性几乎均在200mM浓度下达到峰值。从生理角度分析，NaHCO3胁迫对星星草的生理指标影响较大，同时发现星星草在NaCl和NaHCO3浓度大于200mM时生长受到抑制，表明在这两种胁迫下200mM是星星草生长的临界浓度。
　　4.摩西管柄囊霉与根内根生囊霉提高星星草的耐盐碱性也表现在对金属离子的选择性吸收。研究中测定了NaCl和NaHCO3胁迫条件下星星草分别接种摩西管柄囊霉与根内根生囊霉后其地上部及地下部K+、Ca+和Na+三种金属离子的含量，结果表明AM真菌能够促进星星草对K+和Ca2+的积累而降低Na+的积累，但随着胁迫浓度的增加星星草体内Na+含量依然呈现逐渐增加的趋势。接种AM真菌对降低NaHCO3胁迫下星星草地上部Na+含量作用最明显，其中除100mM外，接种任意一种AM真菌均能有效降低星星草地上部Na+的积累，并达到显著水平(P＜0.05)。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 AM真菌受盐碱土环境影响研究进展

1．3．2 AM真菌加强植物渗透调节作用研究进展

1．3．4 AM真菌调节植物代谢产物研究进展

1．3．5 AM真菌减轻植物离子毒害研究进展

1．4 星星草响应盐碱胁迫研究进展

1．5 本研究的目的与意义

2 NaCl和NaHCO3胁迫下AM真菌在星星草根部的侵染特性

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．2 NaHCO3胁迫下星星草根部AM真菌侵染特性

2．2．3 NaCl胁迫下星星草根部AM真菌侵染特性

2．3 本章小结

2．4 讨论

3 NaCl和NaHCO3胁迫下肼真菌对星星草生长指标的影

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草干重及鲜重的影响

3．2．2 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草根长叶长的影响

3．2．3 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草组织含水量及水分饱和亏的影响

3．3 本章小结

3．4 讨论

4 NaCl和NaHCO3胁迫下AM真菌对星星草生理指标的影响

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法

4．2 结果与分析

4．2．2 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草POD活性的影响

4．2．3 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草CAT活性的影响

4．2．4 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草PPO活性的影响

4．2．5 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草PAL活性的影响

4．2．7 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草可溶性糖含量的影响

4．2．8 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草单宁含量的影响

4．2．9 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草酚酸含量的影响

4．2．10 NaCl和NaHCO3胁迫下接种AM真菌对星星草黄酮含量的影响

4．3 本章小结

4．4 讨论

5 NaCl和NaHCO3胁迫下AM真菌对星星草地上部及地下部F、Ca2+、Na+含量的影响

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验方法

5．2 结果与分析

5．2．1 NaCl和NaHCO3胁迫下AM真菌对星星草地下部及地上部K+含量的影响

5．2．2 NaCl和NaHCO3胁迫下AM真菌对星星草地下部及地上部Na+含量的影响

5．2．3 NaCl和NaHCO3胁迫下AM真菌对星星草地下部及地上部Ca2+含量的影响

5．3 本章小结

5．4 讨论

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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