东北地理所丛枝菌根对玉米生长影响研究取得系列进展

2011-9-20 09:36 来源: 中国科学院
收藏到BLOG

  大多数陆生植物(70% -90%)能与丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌形成共生关系。研究表明,AM真菌能够提高宿主植物的抗逆性。近年来,一些研究者相继报道了逆境胁迫下AM真菌对植物生长发育、营养吸收与转运、水分状况等影响的研究。

  近期,中科院东北地理与农业生态研究所作物生理与栽培学科组朱先灿博士等以郑丹958为实验品种,研究了AM真菌对逆境下玉米生长的影响,取得较大进展。研究结果先后发表在PLANT AND SOIL (2011, 346(1-2): 189-199),JOURNAL OF FOOD AGRICULTURE & ENVIRONMENT(2011, 9(2): 583-587) 。

  首先,他们研究了丛枝菌根共生对高温胁迫下的盆栽玉米的影响,包括气体交换、叶绿素荧光、色素浓度和玉米植株的水分状况。玉米在26/22℃下的土壤上生长6周后,分别置于25,35,40℃的高温下对其进行一周的处理。结果表明,高温胁迫降低了玉米植株的生物量。AM共生能够显著提高玉米叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率。与未侵染植株相比,侵染植株降低了40℃下的植株的胞间CO2浓度。高温胁迫下,侵染植株的最大荧光、PSII最大光化学效率和潜在光化学效率均显著高于相应的未侵染植株。AM植株比未接种植株有更高的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量。此外,AM真菌侵染增加了水分利用效率和相对含水量。总之,接种AM真菌改善了玉米的光合作用和水分状况,从而一定程度上使植物免受高温胁迫所造成的伤害。

  随后,他们研究了丛枝菌根对水分充足条件下和干旱胁迫下的玉米植株的影响,包括根和叶的脂质过氧化反应、脯氨酸含量和抗氧化系统活性等。对生长了4周的玉米植株,进行为期4周的干旱胁迫处理。结果表明,干旱胁迫显著降低了AM侵染率和玉米总干物质量。干旱胁迫下,接种AM真菌植株叶片的丙二醛(MDA)含量和叶片膜脂相对透性降低。接种AM真菌的植株根部MDA含量低于相应的未接种植株。AM共生增加了叶片的脯氨酸含量,然而,植物根部的脯氨酸含量低于未接种植株。接种植株和未接种植株间的抗氧化酶活性差异显著。与未侵染植株相比,侵染植株的叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在水分充足条件下较低,而在干旱胁迫下活性较高。无论是否有干旱胁迫,AM植株根部SOD活性均显著高于未侵染植株。菌根玉米植株叶片和根部的过氧化物酶活性高于未接种植株。

  研究结果表明,AM真菌可以通过降低MDA含量和膜渗透性,增加脯氨酸含量和抗氧化酶活性来缓解干旱胁迫带来的不利影响。

  相关论文:

  1. Zhu Xiancan, Song Fengbin, Liu Shengqun, Liu Tiedong. 2011. Effects of arbuscular mycorrhizal fungus on photosynthesis and water status of maize under high temperature stress. PLANT AND SOIL, 346(1-2): 189-199.

  2. Zhu, Xiancan, Song Fengbin, Liu Shengqun. 2011. Arbuscular mycorrhiza impacts on drought stress of maize plants by lipid peroxidation, proline content and activity of antioxidant system. JOURNAL OF FOOD AGRICULTURE & ENVIRONMENT. 9(2):583-587.