应用生态学报2002年1月第13卷第1期 CHINESE JOURNA1 OF APPI 1ED ECOLOGy.Jan 不同类型菌根菌对烟草幼苗生理代谢的影响 王元贞 柯玉琴 潘廷国 (福建农业大学,福州350002) l摘要】在自然土壤中以VA苗根苗接种烟草幼苗,测得叶片中N、P、K、叶绿素含量、硝酸还原酶活性及 蛋白质含量均高于对照;与对照相比,接种的幼苗中丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2o2)含量减少,超氧物歧 化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(P∞)活性增加同时以外生菌根菌两个菌株分别接种,与所 测指标变化趋势相同,而且其中的Catvatia htacina菌株超过VA苗根菌接种的效果. 关键词苗根菌烟草生理活性 文章编号1001 9332(2002)01 0087 04中国分类号¥572.0l 文献标识码A Effects of different mycorrhizal fungi On physiological melabolism of tobacco seedlings+WANG Yuanzhen,KE Yuqin and PAN Tingguo(Fuj 2bnAgriculturalUniversity,Fu (1):87--90. Tob seedlings 350002)一 dr/.J Appt.E-o/,2002.13 re inoculated with VA mycorrhizal fungi in natural soil nIe results showed that compared with the control,the contents of n0rogen,phosphorus,potassium and ehlorophyll,nitrate reductase activity,and proteininlea ̄,eswere higher,mdondialdehyde(MDA)andhydrogen peroxide(H2q)decreased,whilethe activi— ties of superoxide dismuraso(s【)D),catalase(CAT).andperoxidase(POD)increased Meanwhile, edlings re inoculated with two strain5 of ectomyeorrhizM{ungi respeetive]y.and the above physiologic indices trended the Sarll:e changes Moreover.the effect of strain Catvatia titacina highe than that of VA mycorrhizal fungi Key words Mycorrhizal fungi.Tobacco,Phys[ologieM metabolism 2.1 2外生苗根苗紫色马勃(Calvatia litacina)系作者自 牛肝苗(& 甜sp.)为北京林业 1引 言 福建武夷山采集分离 大学雷增普馈赠. 菌根是菌根真菌与根系形成的共生体,能增强 根系吸收,提高植物对环境的适应能力 .目前大 2.1.3烟草品种2.2研究方法 选用福建当家品种Clgl和K326 烟草品种于1998年春育苗.4片叶龄 多数实验证明,水分胁迫等逆境下,植物细胞内 SOD、CAT、POD保护酶活性趋于增强,是对植物体 内由于水分胁迫诱导0 产生增多的一种自我调 节一般来说,抗旱的植物种类或品种具有较高的保 护酶活性和较低的膜脂过氧化水平,是反映与环境 适应性密切相关的重要生理过程 。 ,本试验以正 常环境下生活的VA菌根型植物烟草接种菌根菌, 采用植物抗逆性生理指标进行测定,以期对菌根抗 逆性机理作不同角度的说明,从而增进生产应用上 2.2.1盆栽与接种移栽盆钵,盆栽土不灭菌.每钵栽1株,移栽成活后进行接 种对照不接苗,每钵只接人外生菌根菌空白斜面培养基1 支;烟草品种CB-1号的G.瑚琊0 处理接沙孢子15g,另一 烟草品种K 接G ̄'s/forme(9)沙孢子18g;外生菌根菌 处理的各接斜面培养1支以上各处理重复10钵,每钵1 株.培养期间接正常肥水管理,烟草培养到团棵期时,采集相 同部位的功能叶进行以下各项指标的分析 2.2.2生理指标分析方法N、P、K测定采用H2SO+一H2O2 消煮法处理样品,用蒸馏法测定垒N.钒钼黄比色法测定全 P.火焰光度法测定垒K 蛋白质测定选用H2SO4-Hzo2消 煮样品,蒸馏法测粗蛋白 叶绿素含量测定用0,5g鲜叶 重要性的认识,有关菌根菌接种物的研究报导,大都 采用宿主回接,但是,目前VA菌根菌不能人工培 养,大量应用受到限制本试验对VA菌根菌型植物 烟草试以不同类型菌根菌接种,探讨扩大接种物来 源的可能性, 用拎丙酮匀浆并定容到10ml,适当稀释后参照盛宏达方法 测定“ H202含量测定用吸上述叶绿素丙酮提取液1ml,按 林植芳等方法测定 硝酸还原酶活性测定用采用活体 法 酶液提取用lg样品加入冰玲的50mmof-L pH7,0 2材料与方法 2.1供试材料 2 1 1 VA菌根菌漏斗球孢霉(Gtomus袱 )、变形球 磷酸缓冲液(内含1%PVP),在冰浴中匀浆,匀浆液于低温(O ~4℃)10000 g离心20min,取上清作为供试酶赦MDA含 *福建省教委科研基金资助项目(JA97074) **通讯联系^ 1999一o9—20收藕,2I】00—0I Ig接受 孢霉(Gtomus zm'siforme(9))为中国农业科学院汪洪钢馈 赠. 维普资讯 http://www.cqvip.com
应用生态学报 量测定按林植芳方法 J.吸取上述酶液lm[,加^1.5ml蒸 馏水.2 5ml 0.5 96硫代巴比妥酸的20%三氯醋酸溶液,混 匀,置沸水浴加热20rain,冷却后以4000 g离心10min,上 清液分别于532、60Ohm波长下测定吸光度,计算每g鲜重 含MDA,umol数CAT活性测定按章骏德等方法l】 ,吸取上 述酶液0.2ml,加^9.8ml蒸馏水,SOD活性测定参照朱广 廉等方法ⅢJ.吸上述酶液2Sd,加^3.9ml反应液(50mmd- 1 pH7.8磷酸缓冲液,内含77 12,umol・L NBT.0.1mind ・; 1 EDTA,13.37mmd・LI1蛋氨酸)和0 lml 80 2/*otol 占 蛔 如 LI1校黄索,混匀后 在40001 x荧光下照光10rain,以缓冲液 代替酶液为对照,用不照光为空白,测定样品在560rim处的 吸光度SOD活性单位 抑制NBT光化还原的5O%为一个 酶话单位表示POD活性测定用上述酶液适当稀释后,按比 色法测定l】 以上测定项目均重复3趺,取其平均值 3结果与分析 图l接种苗根苗对烟草N、P、K古量蚋髟响 3.1接种菌根菌对烟草叶片N、P、K含量的影响 由图1可看出,烟草幼苗各接种处理叶片中 、 P、K含量均高于对照,其中K 品种全N含量差异 1 t U 0 0 3 2 1 1 0 0 0 4 8 2 6 0 Fig.1 Elect of mym ̄hizal fungi t ̄cuLation oN the tomtits of N.P and K mtobacco. VA菌根菌本为烟草共生真菌 J,VA菌根菌回接宿 主对植物生长有利为正常规律,但本试验以两株外 生菌根菌接种也表现出一定效果,其中C矗 cina 甚至在N、P吸收能力上超过了G rJersiforme菌 极显著,为处理C lilacina>G.versifomne>B sp. >对照,全P含量差异极显著,为处理C.1ilacina> 5 2 9 6 3 0 G.zersiforme=B sp.=对照,全K含量差异极显 著,为处理C.titacina=G e>B.sp> (VA菌根菌),因此有生物资源利用上的意义. 3 2叶绿素与硝酸还原酶活性的变化 由表1可知,接菌根菌使植物叶绿素含量提高, 对照由上看出,菌根菌接种能提高烟草吸收养分的 能力,不同菌根菌对不同烟草品种亲和力有差异. 表1接种苗根苗对烟草叶绿素台量及硝酸还原酶活性的形响 Table I Effects of mycorrhizal fungi inoculation on chlorophylI content and nitrate reductase activi in tobacco *经邓肯新复极测验数据后面标有同字母者为不显著(小写字母表示 0 05.大写 0 0I显著水平)Data in each mlumn fou0wed by the sameletters……㈨ 口【significant difference at 0 05(smallle ̄er)or口=0.01(capitalletter)as determined by Denca ̄muhip[e rangetest_F目The 并提高了叶绿素db的比值,有利光能的利用.接种 一20 后硝酸还原酶活性提高,是N素利用率提高的表 现.烟草两个品种的叶绿素总量与硝酸还原酶活性 兰16 g 均为c 处理最高,达极显著水平 3.3蛋白质含量的变化 由图2看出,两个品种的各接种处理中,叶片蛋 {12 值8 嚣 o 白质含量均超过对照植株…其中K 较cB 1表 现明显,测定结果达极显著差异的处理依次为c. 1ilacina>G versiforme>B.sp.>对照 围2接种茁根菌对烟草蛋白质含量的影响 .2 Effect myc ̄xhizalfungi Lacealat; ̄ protda rin 日 维普资讯 http://www.cqvip.com
1期 王元贞等:不同类型苗根苗对烟草幼苗生理代谢的影响 表2接种菌根菌对减轻自由基不利影响及保护酶话性的关系 Table 2 Eff ̄t of mycorrhi ̄l fungi inocuLatlon 01]decrewing the harm of free radkah and its relationship to Drm。cⅫenzyme acivity 3.4叶片中MDA和H2(]2古量的变化 由于自由基有很强的氧化能力,对很多生物功 能分子与生物膜的膜脂有破坏作用.MDA是自由基 攻击膜脂不饱和脂肪酸生成的产物之一,其古量可 表示膜脂过氧化的程度细胞中H2o2的积累还 可 使植株固定CO 的效果降低由表2可以看 出 MDA和H2o:的减少是由于菌根菌接种减少了 自由基的危害,品种K 的MDA和H2o2在C 根吸收能力加强,叶绿索含量增加,光能利用提高, 硝酸还原酶活性和蛋白质吉量增加,反映植物同化 合成能力提高;MDA、Hz02减少,CAT、SOD、POD 保护酶活性增强,说明活性氧的危害得到了减轻.看 来,菌根菌接种与植物抗性的提高有密切关系 烟草是VA菌根菌型植物,本试验以外生菌根 菌C.1ilacina接种也表现出良好的效果,在不少测 定项目中,优势甚至超过烟草天然亲和的VA菌根 菌,在目前vA菌根菌来源困难的情况下,有的VA 菌根型作物,以适当的人工培养的外生菌根菌接种, 可能是有益的 。“‘ lilafina处理分别为25 29和8 6,而对照组分别 是29 94和12 39,两组数据差异极显著.G.versi一 m 处理结果为28.13和11.45,与对照的差异分 别达到极显著和显著水平,而且,C.1ilacina处理与 G. ” 南r 处理间的差异也达到极显著水平,所 C lilacina处理的效果最好品种CB 1的MDA 和H,o,在C lilaci ̄m处理为27.74和11.36,对照 为32 52和13 83,前一处理减少达到极显著水平; G.” n 处理分别为28.13和12.77,也比对照 减少达极显著水平,但C.1ilacina处理与G. ̄;qOS- sm 处理之问的比较,则MDA的差异为显著水平, H2 的差异达到极显著水平 3.5叶片CAT、SOD和POD活性的变化 SOD可以消除Oi生成 ,而CAT和POD 本试验采用不灭菌栽培,所接种的菌根菌是处 在与土著菌根菌共存的根际生态环境的影响之下, 既能表现出对植物生长的有益作用,也影响了生理 生化指标的改变,所以认为接种的综合效应是存在 的,并是有益的,因此可以考虑加快应用型菌种筛选 的进程. VA菌根型植物进行外生菌根菌接种,表现出 良好的效应,可能是由于两者生理生态上的互作而 表现的促进作用,也可能是由于结构上的共生至于 对烟草进行灭菌的外生菌根接种栽培试验,以及镜 检证实共生结构的形成,有待进一步深入的研究. 参考文献 l Chea L.S(陈立松),I iu X,H(荆星辉)l999 Effects 0f wKter s㈣on nitrogen and nucleic acid metaSOl…in btchi f lJtchi 能分解H2(]2,减轻细胞的伤害,烟草CB-1品种 CAT和SOD活性C如lacina处理为98 68和 0.84,而对照为72.53和0 74,相互问表现出极显 著差异,而且C lilacbm处理优于G?11os"s ̄?ae处理 的效果.K 品种CAT活性C.1ilacina处理为 109 10,对照为87.10,相互为极显著差异,各接种 处理的SOD酶活性稍有提高,但差异不显著至于 irten. ̄'s Sonn)I ̄ves and their ̄lations to drought resistance. Ac/aPhytoph3 ̄4ol&Ⅳ(植物生理学报).25(1):49~56(in Chi nese) 2 ng G【冯固) Bai gs(白灯莎) Yang M Q(扬茂秋). al 1999 Effects of ̄linity。n VA mycorrhi ̄f0rr【mtl[m and。f inocu 接菌后POD的活性,两个烟草品种未表现出规律性 的变化.但总的来看,C.1ilacina接种与VA菌根菌 接种可以有效消除植物细胞活性氧代谢的危害 4讨 论 ]ation wkh VAMfungi…【一t。l… of plants Chin JAppl Ecol(应用生志学报),l0(I):79~82(in Chin ̄) 3 GuoX zf郭秀珍).H Gc(毕国昌)1989.Forestry My ̄hiza and Their Application.geijing Chine ̄Forestry Publishing House 39:l6l~162(in Chin ̄) 4 Li PD(李阜埭).1996 Soil M cmboogv Beijing:China Agricu[, rural Publishing H…218fin Ch…) 5 Lin z-F(林植芳),I.i S-S(李双顺),Lin G—z(林桂珠).d 接种菌根菌使烟草叶片N、P、K吉量增加,即 1984.Superoxide dismut ̄activily and lipid peroxidafion in rela- 维普资讯 http://www.cqvip.com
应用生态学报 13卷 tionto send,nee of rice]eaves ActaBotSinf植物学报).26:605 ~615(in Chinese) … leaves 6 Lin z F(林植芳).Li SS(季取顺),Lin G Z(林桂珠). a/ 1988,The accumuLation of hydrcg ̄peroxide vdopment o1"Sug ̄e JFujian Univ(福建农业大学学报 自然科学版).24(3):318~322(i㈣Chi ) 13 Y ng J-Z(应建浙),zh∞J-D(赵继鼎),M∞X L(卯晓岚)1982. -EdibleM ̄hrcom.Beijing:Science P .I78,207~208(in Chi. 一) and chloroplasts in reLati ̄∞lipid pem-xidat L n Acta.Oh ∞埔 S/n(植物生理学报).14:16~22(itt Chin ̄e) 7 Nanjing Agricultural College(南京农学院)1980 Analyms of SoiI Ag ̄hem/stry Be Ljing Agricultural Pubbehing House 191~196 14 Zhang Z-I (张志赶)1987 Practical[astru ̄ions o1"Plant Physioto. gy.Be[ ̄ing:Higher Education Press 154~155fin Chinese) 15 Zhang J-D(章驻德),Liu G—P(刘国屏).ShiY—Nf施永宁). a/ 1982 A Practical Approach of PLant Physiology N ̄chang:Jiaogxi (in Chinese) 8 Pan R-C(潘瑞炽).Dong Y-D(董愚得)1995 Plant Phyaio]o ̄r. Beijing:Higher Education Press 318~320.335(in Chinese) People’s Publishing H一26--29(in Chinese) 16 Zhej ̄ang Agricultural Unive ̄ity(浙江农业大学主编).1979.Ex perimenm in Ag ̄hemisty Shanghai:Shanghai Science and Tech— no]ogy Press.89~91 9 Tang M(唐myc0rrh…明).Chen H(陈辉)1994 ReaLti ̄hip between and canker disease o1"poplar Actapaid S/n(土壤学 报).31(supp):218(in Chinese) 10 T ̄ching a∞d R ̄arch Laboratory of Plant Physiology.Northwest, 17 Zhu G—L(朱广廉),Zhong H-W(钟海文).Zhang A.Q{张爱晕) 1990 Experiments in Phy ̄io]ogy Beijig:Bneljing University P er¨Agricultural University(西北农业大学植物生理教研室) 1986 Pracfic ]nstrucdo ̄of PLant Physiology.Xi’an:Sha ̄xi 242~245(in Chinese) 18 Zou Q(邹 奇)1994 Studies on Physiolgiocal Emlogy of Crop Recsis ̄ant to Drought.Jinan Shandong Science a∞d Technology Pree ̄24~27.95~96“n Chlne ̄】 Scieace and Teehnotgy P o42~48(in Chinese) 11 Wang Y—z(王元贞).Pan TG(樯廷国).KeY—Q(柯玉晕). 口 1995a.Effects of insulating ectom cDⅡhlz fungus on^ 瑚 confusa andPin masson ̄ana seedlings Appt& (应用 生态学报).6(2):186~189(in Chinese) 12 Wang Y—z(王元贞).Zha zlgMQ(张术清).Ke Y_Q(柯玉晕).et 1995b Eff ̄ts of the mvc0rrhI盟preinocuLati ̄0n the ro0t de 作者简介王元贞,女.1936年出生,教授,从事农业微生物 教学与科研工作,发表学术论文5O余篇. 致读者・作者 《应用生态学报》系中国科学院沈阳应用生态研究所和中国生态学会主办的国内外公开发行的学术性期 刊,科学出版社出版国际标准刊号为ISSN1001—9332专门刊载有关应用生态学(主要包括森林生态学、农 业生态学、草地牧业生态学、渔业生态学、自然资源生态学、景观生态学、全球生态学、城市生态学、污染生态 学、化学生态学、生态工程学等)的具有创新性的综合性论文、研究报告和研究简报等. 本刊创刊于1990年,现为月刊,采用国际标准开本(210mm×285mm),128面,每期28万字.本刊系中 国自然科学核心期刊,曾荣获全国优秀科技期刊和中国科学院优秀期刊称号.本刊整体质量和水平已达到相 当高度,在国内外应用生态学界的影响日益扩大.(中国科学引文索引)、(中国生物学文摘)、美国(生物学文 摘)(BA)、美国(化学文摘)(CA)、英国(生态学文摘>(EA)、日本(科学技术文献速报>(CBST)和俄罗斯(文摘 杂志)(PAK)等数十种权威检索刊物均收录本刊的论文摘要(中英文). 据悉,您们正在从事有关生态与环境科学研究项目(如国家基础科学人才培养基金项目、国家杰出青年 科学基金项目、国家自然科学基金重大和重点项目、国家攀登计划项目、国家“863”和“973”计划项目、国家重 点科技攻关项目、“百人计划”项目、“长江学者计划”项目和国际合作研究项目等).并有望取得重大研究成果 和产生一系列创新论文.本刊编辑同仁热切希望您及您的同行们充分利用这一科学园地,竭诚为您们提供优 质跟踪服务,本刊将在6~9月内发表您们的创新成果论文(或以特刊、专刊及增刊等形式发表.或以专刊形 式发表优秀英文创新论文)我们相信这一承诺一定能得到您们的积极响应,愿我们迎着新世纪的曙光,为应 用生态学的发展协同奋进! 我们的目的: 读者——广泛订阅这一优秀期刊 作者——充分利用这一科学园地 编者——精心编制这一信息精品 <应用生态学报》编辑部
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