干旱下植物根际促生菌对苹果实生苗生理特性和磷吸收利用的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Manjay
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通过转入外源基因或者接种人工合成菌剂来提高植物在干旱环境中的适应能力,是近年来国内外研究的热点。植物根际促生细菌(PGPR)是指生存在植物根圈范围中,对植物生长有促进或对病原菌有拮抗作用的有益细菌。国内外对PGPR的研究主要集中在促进植物生长、活化土壤养分、减少化肥施用、提高植物诱导系统抗性等方面,但有关苹果抗逆性方面的研究较少。本研究中,我们利用盆栽试验,将从黄土高原地区旱地果园根系周围分离筛选出的1株既具有ACC脱氨酶活性又具有溶磷能力的根际促生菌“YX2(Psdeuomnoda fluoerncne)”接种于“八棱海棠”苹果实生幼苗根际周围,通过设置4个不同的干旱胁迫梯度(正常水分、轻度干旱、中度干旱和重度干旱),研究接种YX2对苹果幼苗的抗旱生理以及活化吸收土壤中磷元素的影响。其主要研究结果如下:(1)随着干旱胁迫程度的增加,幼苗的叶片相对含水量和叶绿素含量逐渐降低,叶片相对电导率逐渐升高。接种YX2可提高叶片相对含水量和叶绿素含量,且在干旱环境下可显著降低叶片相对电导率。干旱降低了苹果的光合速率(Pn)和气孔导度(Tr),接种YX2可提高Tr,缓解干旱胁迫对Pn的抑制,且在中度干旱下,缓解效果最为显著,其Pn和Tr分别较未接种处理提高6.80%和15.00%。接种YX2可抑制干旱胁迫下幼苗最大光化学效率、实际光化学效率和光化学猝灭系数的降低,抑制初始荧光和非光化学猝灭系数的升高,在中度干旱下整体效果最佳。(2)正常水分处理下,接种YX2对叶片抗氧化酶(过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶)、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白)和膜脂过氧化产物(丙二醛)的影响较小;随着干旱胁迫强度的增加,接种YX2可不同程度增加抗氧化酶活性,降低渗透调节物质和丙二醛的积累,且在中度干旱下,YX2的接种效应最显著。(3)运用主成分分析和隶属函数法对干旱胁迫下不同处理的幼苗抗旱能力进行综合评价。主成分分析表明,不接种处理下,主成分1和主成分2中得分系数最高的指标分别为丙二醛和蒸腾速率;接种YX2处理下,主成分1和主成分2中得分系数最高的指标亦分别为丙二醛和蒸腾速率,说明接种YX2处理对主要成分的贡献率影响不大。隶属函数分析表明,无论处于何种水分状态,接种YX2处理都影响了幼苗的抗旱性,即接种YX2处理下幼苗的平均隶属函数值更高,且在轻度和中度干旱下增幅显著,分别较未接种处理提升9.19%和10.12%,从而使幼苗具有更强的抗旱性。(4)接种YX2提高了幼苗植株干物质生物量、植株全磷含量、根系酸性磷酸酶活性、土壤速效磷含量以及土壤碱性磷酸酶活性,降低了土壤全磷含量。不同水分下YX2吸磷贡献率表现为中度干旱>正常水分>轻度干旱>重度干旱,YX2吸磷贡献率与根系酸性磷酸酶、土壤速效磷和土壤碱性磷酸酶呈正相关关系。(5)接种YX2促进了幼苗根系的生长,提高了根系活力,其中根系总长度和根系活力在轻度干旱下显著增加。本研究测定了根系分泌物中5种有机酸(草酸、苹果酸、酒石酸、丁二酸和柠檬酸)的含量,接种YX2增加了根系分泌有机酸的总量,不同水分条件下比未接种处理增加0.0120.035 mg·L-1·2h-1,其中草酸泌量占到了有机酸总量的50%左右。接种YX2同时也增加了分泌物中氨基酸和可溶性总糖的含量,这些分泌物的增加有助于改善根际土壤生态环境。本研究揭示了具有溶磷能力的根际促生菌YX2对干旱胁迫下苹果实生幼苗的抗旱生理以及对土壤中磷元素吸收利用的影响机制,得出了在轻度或者中度干旱环境下YX2的接种效应较好,这为在干旱或半干旱地区利用PGPR与植物互作提高植物的抗旱性以及养分利用能力提供了新的研究思路和技术手段。
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