丛枝菌根真菌提高温度胁迫下枳根系抗氧化能力

潘传威，刘小芳，屈鹏飞，吴强盛(长江大学园艺园林学院，湖北荆州434025）

温度胁迫是植物经常遭受的一种非生物学胁迫，它能严重地抑制作物的生长，影响植物的自然分布。作为南方重要果树之一的柑橘，目前也面临着温度胁迫。柑橘的最适宜生长温度是22～30℃[1]，然而在夏季柑橘通常面临持续高温(35～42℃），或者在冬季遭受持续低温雨雪冰冻灾害天气(如2008年1～2月）。因此，提高柑橘的抗温度胁迫能力显得非常重要。

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi）是一类土壤习居菌，能与80%的高等植物根系建立互惠共生体——丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza）[2]。有研究[3]表明，丛枝菌根真菌能够改变植物对温度胁迫的响应。在草莓上接种Gigasporamargarita、Glomusfasciculatum、G．mosseae、G．sp．和G．aggregatum后，观察到在高温条件下(＞35℃）菌根化的草莓植株生长健壮。在玉米上，接种丛枝菌根真菌能通过改变植物的水分状况、碳水化合物、抗氧化酶活性从而增强玉米的抗低温能力[4-5]。这些研究充分表明，丛枝菌根真菌接种对于增强寄主植物的抗温度胁迫能力具有一定的潜能。

本研究的目的是探讨丛枝菌根真菌对柑橘砧木枳 [Poncirustrifoliata（L．）Raf．]根系抗氧化能力的影响，从而为丛枝菌根真菌应用于柑橘抗温度胁迫提供前期基础。

1 材料与方法

1．1 试验材料

植物材料选用枳；供试丛枝菌根真菌为摩西球囊霉Glomusmosseae[菌种编号：BGC 501（XG-01）]，由北京市农林科学院植物营养与资源研究所 “中国丛枝菌根真菌种质资源库(BGC）”提供。

2009年3月20 日，取枳种子，播种于装有预先经过高压蒸气灭菌(121℃，2h）的土、蛭石、珍珠岩的混合基质(5∶2∶1）的试验用盆(上口内径18cm、底内径12cm、高13cm）内，在长江大学园艺园林学院塑料温室进行。

1．2 试验设计

试验采用2×3两因素试验设计。因素一为G．mosseae接种和不接种，处理的每盆15g菌剂。因素二为3个不同的温度，分别是15℃(低温）、25℃(适温）、35℃(高温）。试验共6个处理，每个处理重复3次，共18盆，每盆3株枳实生苗，完全随机排列。温度处理在3个可控的生长培养箱(PQX，宁波莱福科技有限公司）内进行。为了避免培养箱对试验的影响，每周轮流对换1次。植物生长的条件控制在16h／8h（白天／黑夜），80%空气相对湿度，1700lx光强度。于2009年6月8日开始温度胁迫，2009年8月15日结束处理。

1．3 测定方法

选取1～2cm长的根段，依照吴强盛等[6]的方法测定菌根侵染率；过氧化氢酶(CAT）活性采用高锰酸钾滴定法[7]测定，超氧化物歧化酶(SOD）活性采用氮蓝四唑法[7]测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法[7]测定。运用SAS（8．1）软件的ANOVA作差异性的测验，采用LSD法进行多重比较分析。

2 结果与分析

2．1 温度胁迫对枳菌根侵染率的影响

从图1可以看出，与适温相比，高温和低温都显著地抑制了菌根侵染率，而且高温下的枳菌根侵染率也显著地高于低温下的。

图1 温度胁迫对枳菌根侵染率的影响

2．2 温度胁迫下丛枝菌根真菌对枳根系可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，在温度胁迫下根系可溶性蛋白含量受丛枝菌根真菌的影响较大。高温或者低温对菌根化和非菌根化根系可溶性蛋白含量没有显著影响。但在低温、适温、高温3个温度下，菌根化根系可溶性蛋白含量均显著高于非菌根化根系的。

图2 温度胁迫下丛枝菌根真菌对枳根系可溶性蛋白含量的影响

2．3 温度胁迫下丛枝菌根真菌对枳根系SOD活性的影响

由图3可知，温度胁迫对枳根系SOD活性有影响，表现在低温、高温均抑制了菌根化和非菌根化根系SOD活性，其中在非菌根化根系上更显著。在相同温度条件下，只有高温和低温条件下菌根化枳根系具有显著更高的SOD活性，而适温下没有显著差异。

图3 温度胁迫下丛枝菌根真菌对枳根系SOD活性的影响

2．4 温度胁迫下丛枝菌根真菌对枳根系CAT活性的影响

由图4中可以看出，与适温相比较，低温或者高温均显著地增强了菌根化和非菌根化枳根系CAT活性，而且高温条件下的枳根系CAT活性均显著高于适温和低温条件下生长的枳根系CAT活性。在相同温度条件下，菌根化枳根系较非菌根化枳根系均具有显著高的根系SOD活性。

3 讨论

已有的研究表明，土壤温度是影响丛枝菌根真菌侵染宿主植物的主要因素[2，8]。在恒定的温度下，芦笋接种G．etunicatum菌根侵染率最高发生在25℃，接种Gigasporamargarita发生在25～30℃[9]。Schenck等[10]报道，大豆的最高侵染率、产孢率和最大促进宿主生长的最适温度为30℃。本研究结果表明，高温或低温均显著抑制丛枝菌根真菌对枳根系的侵染，且高温下的菌根侵染率要显著高于低温下的。暗示低温较高温而言更显著抑制了枳菌根侵染率。这可能是因为低温抑制了菌根真菌孢子萌发。

图4 温度胁迫下丛枝菌根真菌对枳根系CAT活性的影响

本研究结果表明，在低温或高温条件下，接种丛枝菌根真菌均显著提高了枳根系可溶性蛋白含量、SOD和CAT活性。这与前人[11-13]在干旱条件下或者盐胁迫下的柑橘植物接种丛枝菌根真菌获得的研究结果一致。在温度胁迫下，菌根化枳根系拥有更高的可溶性蛋白含量、SOD和CAT活性，这表明菌根化柑橘根系具有更高的抗氧化能力，从而一定程度上增强菌根化柑橘的抗温度胁迫能力。此外，菌根对抗氧化酶的影响可能主要与菌根侵染率或丛枝数有关，与侵入点和泡囊数无关[14]。

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