野大麦内生真菌共生体耐盐性的生理机制研究

发布时间：2017-05-11 21:11

  本文关键词：野大麦内生真菌共生体耐盐性的生理机制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着气候的变化,土壤盐碱化已经成为影响作物产量和农业生产的主要灾害之一,因此,研究盐生植物的耐盐性机制对于提高植物耐盐性和选育耐盐的品种具有重要意义。内生真菌与禾本科植物共生,可以提高宿主植物的耐旱、耐盐、耐重金属等抗逆能力。本研究以盐生植物野大麦(Hordeum brevisubulatum)为材料,建立带内生真菌(E+)和不带内生真菌(E-)野大麦种群,通过比较不同盐浓度下的种子萌发、植株生长、生理调节和养分吸收等的变化以及内生真菌与水分或外源激素的互作,来探讨内生真菌对野大麦耐盐性的生长和生理功能上的作用机制,明确野大麦内生真菌共生体在其生存环境中所形成的适应策略,以期为野大麦内生真菌共生体在耐盐性育种方面的进一步研究及合理利用提供依据。主要研究结果如下：1.运用TP法发芽,比较不同浓度的NaCl((0、50、100、200和300mM)和与之等渗透势的PEG处理对E+和E-野大麦种子萌发的影响,结果表明野大麦种子的发芽率、发芽指数和根苗长均随着NaCl以及PEG浓度的增大而逐渐降低。内生真菌显著提高了NaCl和PEG胁迫下野大麦的发芽率、发芽指数和根苗长,但是在较高浓度的NaCl (300 mM)胁迫下,E+与E-的发芽率和胚芽长之间差异不显著(P0.05)。同时,除对照外,NaCl处理后E+与E-种子的发芽率和发芽指数均显著高于等渗的PEG处理后的发芽率和发芽指数(P0.05)。但是,其胚根长和胚芽长在较高的盐浓度下(200 mM和300 mM)则有了低于等渗的PEG胁迫的趋势,因此离子效应在野大麦种子发芽的过程中起到了积极作用,但对幼苗的生长则产生离子毒性。2.在盆栽试验中,1/2 Hoagland营养液处理条件下,E+与E-野大麦的株高、分蘖和生物量随着NaCl浓度(0、150、300、450和600 mM)的升高而下降,随着处理时间的延长,E+植株在盐胁迫条件下可以维持更高的生长速率和分蘖能力,且在高盐浓度下(600 mM)仍可以维持生长,但E-植株则出现了枯黄甚至萎蔫的现象。另外,E+野大麦在盐胁迫下的光合速率、蒸腾速率、胞间C02浓度和气孔导度显著高于E-。内生真菌还显著提高了野大麦在NaCl胁迫条件下的相对含水量以及叶绿素、类胡萝卜素和游离脯氨酸的含量(P0.05),并且在较高盐浓度下(450和600 mM),E+植株的脯氨酸含量先上升后保持在较高的水平,而E-植株的脯氨酸含量则呈先上升后下降的趋势。表明内生真菌促进了野大麦在盐胁迫下的生长,减缓了由盐胁迫对野大麦造成的水分利用效率和光合效率等的负面影响,并促进有效的渗透调节。3.同样的处理条件下,随盐浓度的升高,E+与E-野大麦的SOD、POD和CAT活性以及过氧化氢(H202)和丙二醛(MDA)含量均逐渐升高,E+野大麦在盐胁迫条件下的SOD、POD和CAT抗氧化酶的活性显著高于E-,而H202和MDA的含量则显著低于E-(P0.05)。另外,随着处理时间的延长,在较高的盐浓度下(300、450和600 mM),E+野大麦的SOD和POD活性迅速上升后趋于平稳,CAT活性以及H202和MDA含量均呈先上升后下降的趋势,而E-野大麦的SOD、POD和CAT活性上升缓慢,H202和MDA含量也迅速上升后维持在较高的水平。表明内生真菌可以有效抵抗盐胁迫所引起的脂质过氧化作用并减轻活性氧的积累,维持氧化还原体内平衡。另外,在150 mMNaCl浓度下,E-植株H202含量逐渐上升,与此相关的POD酶活性也逐渐上升,而E+植株则未发生显著变化,于是到了胁迫后期(12和16天),E-野大麦的H2O2含量和POD酶活性显著高于E+植株(P0.05),说明此浓度可能对E+植株并未造成胁迫效果。4.在胁迫18天后,盐胁迫引起了野大麦对营养元素吸收和运输的紊乱,如,随着盐浓度的升高,E+和E-野大麦的C、P元素和K+含量逐渐降低,N元素和Na+含量逐渐升高。在300、450和600 mM浓度的NaCl胁迫下,E+植株体内具有更高的N、P和K+含量,以及更低的Na+的含量(P0.05)。除此之外,内生真菌还显著降低了NaCl胁迫下野大麦体内的C:N、C:P、N:P和Na+：K+的比值,通过化学计量调节降低了盐胁迫对植株生长的影响,并显著提高了植株对K+的选择性运输系数(P0.05),保证宿主植物在盐胁迫环境中对养分的吸收和运输,同时减轻Na+的毒害。5.通过研究干旱和水淹胁迫下低浓度的NaCl (100 mM)对野大麦内生真菌共生体的影响,结果发现,内生真菌显著提高了野大麦在于旱胁迫和水淹胁迫下的株高、分蘖数、叶片宽度以及叶绿素和脯氨酸的含量,降低了电解质渗透率和MDA含量(P0.05),并促进了野大麦在水淹胁迫下维持叶片和根系的活力。另一方面,低浓度的NaCl处理,对E+和E-野大麦在干旱与水淹胁迫下的以上生长和生理指标均有所提高,并且受NaCl的影响,E+植株在干旱条件下株高的上升率要高于E-植株,因此,在干旱胁迫下,NaCl刺激了内生真菌发挥其对宿主植物株高的积极作用,但是对野大麦内生真菌共生体在干旱和水淹胁迫下的其他指标均未造成显著影响(P0.05)。6.通过在3种外源植物激素处理后进行盐胁迫的方法,发现不同的外源激素对盐胁迫下野大麦的影响不同,外源ABA显著提高了NaCl胁迫后野大麦的地上和地下生物量、POD和SOD酶的活性,并降低了H202的含量,GA3显著提高了野大麦的地下生物量,降低H2O2含量,而IAA则降低了盐胁迫下野大麦的地上和地下生物量以及POD酶的活性。在正常生长条件下,外部施加ABA、GA3和IAA对E+和E-野大麦的生物量未造成显著影响,但E+植株的POD酶的活性显著升高,E-无显著变化。另外,在盐胁迫下,ABA对E+野大麦的地下生物量、SOD和POD活性的提高率和H2O2含量的降低率均高于E-,说明施加ABA加强了内生真菌促进植物耐盐性的作用,而GA3和IAA则对E+与E-之间各指标的变化无显著影响。
【关键词】：内生真菌 野大麦 耐盐性 生理调节 抗氧化调节 养分吸收
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q948.122.3
【目录】：

• 中文摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 引言13-14
• 第一章 文献综述14-27
• 1.1 盐胁迫对植物的影响14-17
• 1.1.1 对植株生长的影响14-15
• 1.1.2 对植物光合作用的影响15
• 1.1.3 对植物离子平衡的影响15-16
• 1.1.4 对氧化平衡的影响16
• 1.1.5 对养分吸收的影响16-17
• 1.2 植物耐盐机制17-22
• 1.2.1 避盐机制17-18
• 1.2.2 耐盐机制18-22
• 1.3 禾草内生真菌国内外研究进展22-25
• 1.3.1 禾草内生真菌简介22
• 1.3.2 禾草-内生真菌共生体在草地农业生态系统中的作用22-23
• 1.3.3 内生真菌提高禾草抗逆性的机制23-24
• 1.3.4 内生真菌对植物耐盐性的影响24-25
• 1.4 野大麦研究进展25-27
• 1.4.1 野大麦特征与分布25
• 1.4.2 野大麦耐盐性研究25-26
• 1.4.3 野大麦内生真菌共生体26-27
• 第二章 内生真菌对NaCl和PEG胁迫下野大麦发芽的影响27-35
• 2.1 前言27-28
• 2.2 材料与方法28-29
• 2.2.1 植物材料28
• 2.2.2 试验设计28
• 2.2.3 统计分析28-29
• 2.3 结果29-32
• 2.3.1 发芽率和发芽指数29-30
• 2.3.2 胚根长和胚芽长30-32
• 2.4 讨论32-34
• 2.4.1 内生真菌对NaCl和PEG胁迫下野大麦发芽率和发芽指数的影响32-33
• 2.4.2 内生真菌对NaCl和PEG胁迫下野大麦胚根长和胚芽长的影响33-34
• 2.5 小结34-35
• 第三章 内生真菌对野大麦盐胁迫条件下形态学及生理学指标的影响35-50
• 3.1 前言35-36
• 3.2 材料与方法36-37
• 3.2.1 植物材料36
• 3.2.2 试验设计36
• 3.2.3 测定方法36-37
• 3.2.4 统计分析37
• 3.3 结果37-45
• 3.3.1 生长指标37-40
• 3.3.2 光合作用相关指标40-42
• 3.3.3 生理学指标42-45
• 3.4 讨论45-49
• 3.4.1 内生真菌对盐胁迫下野大麦生长指标的影响45-46
• 3.4.2 内生真菌对盐胁迫下野大麦光合作用的影响46-47
• 3.4.3 内生真菌对盐胁迫下野大麦生理指标的影响47-48
• 3.4.4 内生真菌促进宿主植物抵抗非生物胁迫的因素48-49
• 3.5 小结49-50
• 第四章 内生真菌对盐胁迫条件下野大麦抗氧化酶系统的影响50-60
• 4.1 前言50
• 4.2 材料与方法50-51
• 4.2.1 植物材料50
• 4.2.2 试验设计50-51
• 4.2.3 测定方法51
• 4.2.4 统计分析51
• 4.3 结果51-56
• 4.3.1 抗氧化酶活性的变化51-55
• 4.3.2 H_2O_2和MDA含量的变化55-56
• 4.4 讨论56-59
• 4.4.1 内生真菌对盐胁迫下野大麦抗氧化酶活性的影响57-58
• 4.4.2 内生真菌对盐胁迫下野大麦H_2O_2和MDA含量的影响58-59
• 4.5 小结59-60
• 第五章 内生真菌对盐胁迫条件下野大麦化学计量学及离子运输的影响60-70
• 5.1 前言60-61
• 5.2 材料与方法61
• 5.2.1 植物材料与试验设计61
• 5.2.2 测定方法61
• 5.2.3 统计分析61
• 5.3 结果61-66
• 5.3.1 C、N、P含量61-63
• 5.3.2 C：N、C：P和N：P63-64
• 5.3.3 Na~+与K~+含量,Na~+：K~+以及S_(K,Na)64-66
• 5.4 讨论66-69
• 5.4.1 盐胁迫对野大麦化学计量学的影响66-67
• 5.4.2 内生真菌对宿主植物化学计量学的影响67-69
• 5.5 小结69-70
• 第六章 NaCl与水分共同胁迫对野大麦-内生真菌共生体的影响70-82
• 6.1 前言70-71
• 6.2 材料与方法71-72
• 6.2.1 试验设计71
• 6.2.2 测定方法71-72
• 6.2.3 统计分析72
• 6.3 结果72-78
• 6.3.1 生长指标72-73
• 6.3.2 生理指标73-76
• 6.3.3 内生真菌对野大麦耐涝性的影响76-78
• 6.4 讨论78-81
• 6.4.1 NaCl与内生真菌对野大麦抗旱性的影响78-79
• 6.4.2 NaCl与内生真菌对野大麦耐涝性的影响79-81
• 6.5 小结81-82
• 第七章 外源激素对野大麦-内生真菌共生体耐盐性的影响82-96
• 7.1 前言82-83
• 7.2 材料与方法83
• 7.2.1 试验设计83
• 7.2.2 测定方法83
• 7.2.3 统计分析83
• 7.3 结果83-92
• 7.3.1 生物量83-87
• 7.3.2 SOD和POD活性的变化87-90
• 7.3.3 H_2O_2含量90-92
• 7.4 讨论92-95
• 7.4.1 外源激素对植物耐盐性的影响92-94
• 7.4.2 外源植物激素对禾草内生真菌共生体的影响94-95
• 7.5 小结95-96
• 第八章 结论与展望96-98
• 8.1 主要结论96-97
• 8.2 研究展望97-98
• 参考文献98-115
• 在学期间研究成果115-116
• 在学期间参与的科研项目116-117
• 致谢117

【参考文献】

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本文编号：358074