独脚金内酯与AM真菌提高高羊茅抗旱性的应用研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caibh
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喀斯特地区属于典型的生态脆弱区,其中干旱是当地植物生长的一个主要限制因子。施用外源植物调节剂可有效提高植物适应干旱逆境的能力。独脚金内酯(Strigolactones,SLs)作为一种新型植物激素调节剂,对植物种子萌发、抑制植物分枝和调控非生物逆境胁迫方面有着较好的应用效果,但关于SLs应用于喀斯特地区植被生态恢复方面的研究较少。喀斯特生态系统植被恢复的主要障碍因子是水分亏缺,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与大多数植物共生形成菌根,菌根能够向植物输送水分与养分,对植物水分吸收与生长具有积极的促进作用,从而增强植物适应干早胁迫的能力。人工合成SLs结构类似物GR24已被证明能促进AMF孢子的萌发和菌根分枝,这说明SLs与AMF共生在植物抗旱过程中可能存在协同作用。但如何应用SLs、AMF以及两者的协同作用来提高植物适应干旱逆境的能力,目前相关的研究还比较缺乏。论文选用生态修复先锋植物—高羊茅(Festuca arundinacea)为研究材料,模拟干早环境,通过对高羊茅施用外源SLs类似物GR24、SLs抑制剂TIS108和AMF,探究干旱胁迫处理下SLs、AMF以及两者协同作用下对高羊茅抗旱性的影响,筛选出最优AMF抗旱菌株和SLs最佳喷施浓度,得到高羊茅最佳节水抗旱调节措施,为喀斯特地区生态治理提供技术支持和理论依据。主要研究结果如下:1、SLs对提高高羊茅抗旱性有重要作用。干旱胁迫下高羊茅喷施SLs抑制剂TIS108,干旱处理15天后,与对照相比,高羊茅植株表现出叶片明显萎蔫、卷曲下垂、叶尖和叶基变枯萎,以及根长变短等表型特征;高羊茅根部SLs含量,下降了75.5%,差异达到显著性水平;叶宽、根长、鲜重和干重指标差异显著,分别降低了30.4%、19.7%、29.8%、48.7%;高羊茅叶片SOD、POD和CAT含量差异显著,分别降低了11.3%、22.9%、24.8%;经喷施不同浓度的GR24配比试验,发现在喷施0.2μmol·L-1GR24时,植株存活率最高,达到61.1%。2、AMF对提高高羊茅抗旱性有重要作用。干旱胁迫处理的高羊茅进行3种接种AMF处理(QH01B菌、KH01菌、QH01B+KH01菌),发现高羊茅整体长势良好。经统计,QH01B菌种侵染率最高,达到52.6%;与对照相比,株高、叶宽、叶长、根长、鲜重和干重有显著差异,其中QH01B菌种处理组分别增加了39.9%、88.0%、61.6%、31.2%、173.3%、153.8%,优于其他处理组;与对照相比,高羊茅SOD、POD、CAT和脯氨酸有明显差异,QH01B菌种处理组分别增加了173.1%、63.9%、154.9%、64.8%,优于其他的处理组。综上所述,AMF对提高高羊茅抗旱性具有一定促进作用,结合隶属函数分析,AMF抗旱效果为:QH01B菌>混合接种>KH01菌>CK,QH01B菌对提高高羊茅抗旱效果最佳。3、SLs和AMF协同作用对提高高羊茅抗旱性有重要作用。对已接种AMF高羊茅经干旱胁迫处理下分别喷施TIS108和GR24可看出植株外部形态表型显著不同,AMF+GR24组菌根侵染率最高,达到66.0%;AMF+GR24处理组高羊茅地上和地下SLs含量显著上升,上升了57.31%、37.56%;AMF+TIS108组显著降低,降低了32.29%、25.45%;AMF+GR24处理组高羊茅的株高、叶宽、叶长、根长、鲜重和干重指标显著增加,分别增加了32.35%、5.89%、28.73%、17.94%、25.33%、28.65%,AMF+TIS108组显著降低,分别降低了16.49%、10.35%、25.08%、23.7%、24.24%、35.91%;AMF+GR24组高羊茅的SOD、CAT、POD和脯氨酸含量显著增加,分别增加了75.29%、38.60%、77.51%、21.11%,AMF+TIS108组显著降低,分别降低了36.75%、36.31%、78.88%、31.17%;在AMF+GR24组中喷施不同浓度的GR24配比试验,发现喷施0.4μmol·L-1GR24时,植株存活率最高,达到82.5%。综合来看,AMF+GR24协同处理比单独施加AMF植株的侵染率增加13.4%,AMF+GR24协同处理比单独喷施GR24植株的存活率上升21.5%;结果表明SLs能促进AMF共生,两者的协同作用有利于AMF孢子的萌发和菌根分枝,促进其生长发育,增强植株的抗旱能力,提高植株在干旱逆境下的存活几率。
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