【摘 要】
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我国酿酒葡萄主产区主要以干旱半干旱气候为主,特别是西北地区,干旱少雨,土壤水分严重亏缺,影响了酿酒葡萄的生长。因此,研究葡萄的抗旱特性对于植株缓解干旱胁迫具有重要意义。研究表明具有1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性的促生菌能有效促进干旱胁迫下植物生长并且能显著缓解干旱胁迫。但是,目前在葡萄上筛选具有ACC脱氨酶活性的促生菌,并探讨其缓解葡萄植株干旱胁迫作用的研究还未见报道。本试验从宁夏青
【基金项目】
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宁夏回族自治区科技重大专项子课题(2016BZ0602); 国家重点研发计划课题(2017YFC1502806); 陕西省重点研发计划一般项目(2018NY-080); 西北农林科技大学试验示范站(基地)科技成果推广项目(TGZX2018-8); 国家科技改革发展
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我国酿酒葡萄主产区主要以干旱半干旱气候为主,特别是西北地区,干旱少雨,土壤水分严重亏缺,影响了酿酒葡萄的生长。因此,研究葡萄的抗旱特性对于植株缓解干旱胁迫具有重要意义。研究表明具有1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性的促生菌能有效促进干旱胁迫下植物生长并且能显著缓解干旱胁迫。但是,目前在葡萄上筛选具有ACC脱氨酶活性的促生菌,并探讨其缓解葡萄植株干旱胁迫作用的研究还未见报道。本试验从宁夏青铜峡、陕西杨凌地区的赤霞珠(Vitis vinifera L.Cabernet Sauvignon)葡萄叶片、根系和根际土中进行大量地筛选有益细菌,对菌株进行形态学和16S r DNA鉴定,从中挑选出2株具有ACC脱氨酶活性,对环境无害的菌株制成菌剂T1(ACC脱氨酶活性较高)、T2(ACC脱氨酶活性较低)和T3(T1、T2混合菌株),并以一年生赤霞珠盆栽扦插苗为材料,设置不同强度的干旱胁迫。胁迫结束后测定植株基本生长指标、光合生理指标以及抗旱生理指标,比较研究不同菌株缓解葡萄幼苗干旱胁迫的作用。主要研究结果如下:1、从葡萄叶片、根系和根际土中共筛选出具有ACC脱氨酶活性的促生细菌共26株。各分离菌株的ACC脱氨酶活性在0.01~10.9μmolα-KA/(mg Pr·h)之间,吲哚乙酸(IAA)浓度在2.54~15.64 mg/L之间。26株菌株均具有固氮能力,其中19株菌株具有溶磷特性。2、对ACC脱氨酶活性及促生能力较高的菌株进行形态学和16S rDNA鉴定,最终确定7株菌株分别为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、皱褶假单胞菌(Pseudomonas corrugata)、弗雷德里克斯堡假单胞菌(Pseudomonas frederiksbergensis)、土壤肠杆菌(Enterobacter soli)和木糖氧化无色杆菌(Achromobacter xylosoxidans)。3、接种高活性的ACC脱氨酶促生菌T1、T2和T3菌剂能有效促进葡萄幼苗的生长。接种菌剂提高了葡萄幼苗的株高和径粗,且单菌和混菌的促生效果没有显著差异,但是接种混菌T3显著提高了中度干旱胁迫下叶片的相对含水量。4、接种单菌和混菌均能提高干旱胁迫下葡萄幼苗叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和水分利用率,降低蒸腾速率。接种单菌T2和混菌T3均可显著提高不同干旱胁迫处理下叶片的叶绿素含量。5、接种菌剂显著提高了葡萄幼苗的抗旱能力。接种单菌T1显著提高了中度胁迫下葡萄幼苗根系活力、总根长、总根表面积以及脯氨酸含量,显著降低了相对电导率;显著提高了重度胁迫下总根表面积、总根体积、可溶性糖和脱落酸含量,并显著降低了丙二醛含量;接种单菌T2显著提高了中度胁迫下根系活力和可溶性糖含量,同对照组(不接菌剂)相比分别提高了14.81%和17.91%;显著提高了重度胁迫下幼苗的总根长、脯氨酸含量和脱落酸含量;接种混菌T3显著提高了中度胁迫下植株总根表面积和脯氨酸含量;显著提高了重度胁迫下叶片脯氨酸含量(60.16μg/g),相比于对照组提高了84.98%。接种单菌T1、T2在各干旱胁迫程度下均可显著提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,接种混菌T3仅在中度胁迫时显著提高了SOD酶活性,相比于对照组提高了23%~78.93%。接种三种菌剂在各干旱胁迫程度下均能有效提高叶片过氧化物酶(POD)活性,重度胁迫时接种T2菌剂提高的幅度最大,相比于对照组提高了1.1倍。接种T1菌剂在中度胁迫下能显著提高过氧化氢酶(CAT)活性,与对照组相比提高了40.44%。综上,本试验条件下接种菌剂T1、T2和混合菌剂T3均具有较好的促生效应。接种T1、T2、T3菌剂分别在中度和重度干旱胁迫、重度胁迫、中度胁迫下能有效缓解葡萄幼苗的胁迫。由此可见,分离于葡萄植株叶片或根际具有ACC脱氨酶活性的促生菌能有效缓解葡萄幼苗的干旱胁迫,且高活性ACC脱氨酶菌株缓解效果更好。
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