丛枝菌根菌侵染和外源乙酰水杨酸对番茄耐盐性的诱导作用

发布时间：2020-07-18 14:57

【摘要】：盐渍化是农业生产面临的主要非生物胁迫之一,在全球范围内广泛存在。盐渍化妨碍了植物的生长,导致产量下降。因此,诱导植物的耐盐性是农业研究重要目标之一。据报道,丛枝菌根和乙酰水杨酸可以诱导植物的耐盐性,但番茄上类似的研究很少。本研究旨在探讨丛枝菌根(AMF)侵染和外源施用乙酰水杨酸(ASA)对盐胁迫处理下番茄产量的影响。1.ASA(54 mg?L-1)和AMF孢子悬浮液浸种预处理番茄种子后,分析番茄种子在盐胁迫下的萌发情况。番茄种子在ASA和AMF孢子悬浮液中浸泡12 h后,播种于含有盐胁迫溶液的基质或18 cm的培养皿中,放置于条件均一的人工气候箱内,黑暗条件下培养10d,温度26-22°C,湿度80%。试验结果表明:盐胁迫延迟了番茄种子的萌发,并降低了萌发率。而AMF和ASA处理则不同程度的缓解了盐胁迫对种子萌发的抑制效应。盐胁迫处理10d后,与无盐胁迫(空白对照)相比,盐胁迫处理下种子发芽率降低了84%,而AMF和ASA处理则缓解了这种抑制效应:种子发芽率仅分别降低28%和54%。盐胁迫与空白对照相比,植株鲜重降低了43.5%;而AMF和ASA处理则缓解了这种抑制效应:植株鲜重分别降低到0和13%。此外,AMF和ASA处理还减少了盐胁迫对番茄植株地上部和地下部长度的抑制效应。培养皿播种番茄种子试验表明:10d盐胁迫处理后,盐胁迫处理与空白对照相比,种子发芽率显著降低。同样,AMF和ASA缓解了盐胁迫对种子发芽的抑制效应。单一的盐胁迫处理下,番茄幼苗只产生一个主根,而AMF处理则产生了最大量的根分支数(3.0),其次是空白对照(1.5)和ASA处理(1.3)。因此,AMF孢子和ASA处理可显著增强中度盐胁迫下番茄种子的萌发。2.试验2研究了共同或单一施用ASA或AMF对不同水平盐胁迫下(200 m M和300 m M Na Cl)番茄幼苗生长的影响。结果显示,FS、FAS和AS处理显著地增加了盐胁迫下番茄幼苗的存活率、鲜重、茎粗、株高、叶片数和叶长,并不同程度的减少了盐胁迫对植株生长的伤害。200 m M和300 m M的盐胁迫处理显著减少了植株叶片的总叶绿素含量:分别减少了20.6%和29.4%,随后盐胁迫的这种抑制效应被FS、FAS和AS所逆转。与空白对照相比,FS、FAS和AS处理显著提高了200 m M盐胁迫下番茄植株的总叶绿素含量:分别提高了33.0%、43.5%和22.2%。300 m M Na Cl胁迫下番茄植株的叶绿素含量的下降,则分别被FS和FAS处理削弱到了6.22%和0.94%。单一的300 m M Na Cl处理下,番茄叶绿素含量下降了29.4%。该处理下,AS处理表现出最强的对盐胁迫抑制作用的逆转效果;AS处理下植株叶绿素含量与空白对照相比,提高了20.8%。盐胁迫严重影响了幼苗的生长,损害了植株的生存。空白对照下植株的死亡率为零,而200和300 m M Na Cl处理下,植株的死亡率分别为26%和58%。AMF、ASA和FAS处理减少了200 m M Na Cl胁迫下植株的死亡率(7.4%、0和33.0%)。相似地,FS、AS和FAS也分别降低了300 m M Na Cl处理下植株的死亡率(14.0%、9.5%和44.0%)。盐渍化对植株根的生长是有害的。200和300 m M Na Cl处理与空白对照相比,减少了28%和73%的植株根系活力。然而,FS和FAS处理则完全消除了200 m M Na Cl处理对根系活力的抑制效应。同样的,在300 m M Na Cl处理下,FS和FAS也削弱了盐胁迫对植株根系活力的抑制效应;FS和FAS将根系活力的减少率分别降低到了22%和15%;AS则完全消除了300 m M Na Cl对植株根系活力的伤害。3.番茄幼苗接种AMF,并外源喷施ASA(0.30 m M)后,在150m M盐胁迫下处理10d。结果如下:AMF和ASA(单一或共同施用)显著削弱了盐胁迫对番茄植株的伤害。AMF和ASA(单一或共同施用)显著增加了根长、根直径、根表面积、根体积、根尖数、根节点数和根分支数等;促进了番茄叶片的光合能力(净光合Pn、气孔导率Gs);提高了叶绿素含量。生物侵染AMF或外源施用ASA与单一的盐胁迫处理相比,显著促进了番茄植株的营养生长(植株鲜重和干重)和生殖生长(成花率、开花数、花芽数和开花率)。此外AMF或ASA处理下,番茄根和叶片中的盐胁迫相关基因(SOS1、Le NHX1、JERF3和NAC)的表达水平也显著上调了。4.采用盆栽试验研究丛枝菌根侵染和外源施用乙酰水杨酸处理番茄后,中度盐胁迫(Na Cl 100 m M)对番茄根形态和根系活力的变化。结果如下:盐处理90d之后,和单一的盐胁迫对照相比,AMF和ASA处理均不同程度的显著促进了根鲜重、净根长、根表面积、根体积、根均直径、节点数及根尖数。一方面,单一的AMF或和ASA共同处理番茄,均能显著的促进盐胁迫下番茄的根系活力(分别为2.37和2.40 mg?g-1?h-1),而单一的盐胁迫对照及无盐胁迫对照(空白对照)处理下番茄的根系活力仅有0.04 mg?g-1?h-1和1.69 mg?g-1?h-1。另一方面,单一的ASA处理也显著提高了番茄植株的根系活力:1.53 mg?g-1?h-1。结果表明,在中度盐胁迫下,AMF和ASA(单一或共同施用)处理提高了植物的根系活力、改善了植物的根系结构,进而促进了植物的生长。因此,同时施用AMF和ASA是一个生态友好、且经济可行的促进轻度盐胁迫地区番茄生产的方法。从试验结果可以看出,同单独盐胁迫(100m M Na Cl)相比,Glomus etunicatum根际侵染和外源施加乙酰水杨酸(0.3 m M)可以在不同程度上显著提高果实体积,单株上果实数目以及产量。盐处理60d之后(每6-7d浇一次盐溶液),FS(丛枝菌根菌+盐)处理对单株产量的促进效果最显著(1325.9 g株-1),其次是AS(乙酰水杨酸+盐)处理,和FAS(丛枝菌根菌+乙酰水杨酸+盐)处理,单株产量分别为1188.3和1180.8 g·株-1,两者均显著高于单独盐胁迫处理(434.7 g·株-1)以及对照(1088.8 g·株-1)。在八月份,盐处理90d之后(每6-7d浇一次盐溶液),单独盐胁迫下,番茄产量只有784 g·株-1,显著低于对照水平(1252.5 g·株-1)。然而,丛枝菌根菌+盐,丛枝菌根菌+乙酰水杨酸+盐,以及乙酰水杨酸+盐处理显著提高了盐胁迫下的番茄产量,比对照分别提高1614.5,1489.3和1309.1 g·株-1。丛枝菌根菌侵染以及乙酰水杨酸对盐胁迫下植株生长的改善是通过提高抗氧化酶活性,提高叶绿素,番茄红素以及脯氨酸含量,平衡养分以及无机离子的吸收来实现的。因此,在受到盐胁迫影响的区域,合理的结合丛枝菌根菌侵染和乙酰水杨酸的使用是一种提高番茄的产量的经济、环保的措施,值得进一步深入研究。本研究结果表明,AMF和ASA有效的缓解了盐胁迫对植株的伤害作用。进一步研究应设计更大范围的试验,以便进一步明确生物侵染丛枝菌根在农业生产实践中的潜力。化学改良剂—ASA的作用,也应该通过更多的试验,如不同浓度处理来进一步验证。我们推断AMF和ASA单独或共同处理,可以显著的提高番茄植株不同生长阶段的耐盐性,在中度盐胁迫土壤中可以投入使用,以提高番茄的产量。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S641.2;Q945.78

【参考文献】