白榆接种外生菌根真菌生长响应的初步研究.pdf
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1、山东农业大学学报(自然科学版),2023,54(4):544-552VOL.54 NO.4 2023Journal of ShandongAgricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.010白榆接种外生菌根真菌生长响应的初步研究白榆接种外生菌根真菌生长响应的初步研究韩凤旗,闫 伟*内蒙古农业大学 林学院,内蒙古 呼和浩特 010018摘摘 要要:为探索白榆(Ulmus pumila)对外生菌根真菌的侵染响应,本文以白榆为宿主树种,选取 3 种外生菌根真菌褐环乳牛肝菌(Su
2、illus luteus)、点柄乳牛肝菌(S.granulatus)与粘盖乳牛肝菌(S.bovinus)进行了人工菌根合成、光合及生长效应等内容的初步研究,试验用幼苗由种子萌发,分别采用固体和液体二种菌剂进行接种处理,接种后在高智能光照室持续培育 90 d。接种幼苗高生长、总叶绿素含量、干旱胁迫下接种幼苗高生长效应与未接菌的幼苗指标差异显著(P0.05),白榆接种处理净光合速率(Pn)、光化学淬灭系数(qP)、最大光化学效率(Fv/Fm)对照 CK 始终明显低于3 个接种处理,非光化学淬灭系数(NPQ)对照 CK 始终明显高于 3 个接种处理。由此从光合基础上证实了对幼苗接种有助于提高其适应性
3、和抗逆性。关键词关键词:白榆;共生菌;侵染响应中图中图法法分类号分类号:S714文献标识码文献标识码:A文章编号文章编号:1000-2324(2023)04-0544-09Preliminary Study on the Growth Response of Ulmus pumilaInoculated with Ectotrophic Mycorrhizal FungiHAN Feng-qi,YAN Wei*Forestry College of Innet Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,ChinaAbstract:To exp
4、lore the response of Ulmus pumila to exogenous mycorrhizal fungi,taking U.pumila as host species,threeectomycorrhizal fungi,Suillus luteus,S.granulatus and S.bovinus,were selected for a preliminary study of artificialmycorrhizal synthesis,photosynthesis and growth effects.The experimental seedlings
5、were germinated from seeds andinoculated with solid and liquid inoculants respectively.After inoculation,the seedlings were incubated in a high-intelligentlight room for 90 days.Results showed that high growth,total chlorophyll content and high growth effect of inoculatedseedlings under drought stre
6、ss were significantly different from those of uninoculated seedlings(P0.05)。图图 6 接种接种 3 种菌株对白榆幼苗叶绿素含量的影响种菌株对白榆幼苗叶绿素含量的影响Fig.6 Effects of three inoculated strains on chlorophyll content of Ulmus pumila strainsA.褐环乳牛肝菌 Suillus luteus;B.点柄乳牛肝菌 S.granulatus;C.粘盖乳牛肝菌 S.bovinus;CK.未接种2.4干旱胁迫下接种幼苗高生长效应干旱胁迫
7、下接种幼苗高生长效应在 5 个干旱水平条件下,接种处理的白榆幼苗高生长均比 CK 显著增高(见图 7)。3 个不同菌种间影响效果表现稳定,粘盖乳牛肝菌促进作用最好,褐环乳牛肝菌之,点柄乳牛肝菌较差,3 个菌株间及与 CK 的方差分析均存在显著差异(P0.05);图中含有不同大写字母表示相同水分胁迫梯度下不同菌株高生长之间差异显著(P0.05);The figure contains different capital letters indicating significant differences in the height growthof different strains under
8、 the same water stress gradient(P0.05).2.5白榆接种处理净光合速率相应光照强度的动态变化白榆接种处理净光合速率相应光照强度的动态变化利用直角双曲线修正模型,计算出白榆叶片净光合速率(Pn)在不同光合有效辐射(PAR)下的对应值,模拟接种处理净光合速率的动态变化如图 8。由图可以看出,3 个菌株及 CK 的 Pn 值随着 PAR 值增加呈现 S 型动态变化曲线。当 PAR 从起始值增至 800 molm-2s-1时,A、B、C 及 CK处理下白榆叶片的 Pn 值均呈直线上升趋势,起始值至 600 molm-2s-1时斜率较陡,6001 000molm-2s
9、-1时处于拐点范围,之后随 PAR 值进入缓慢增长阶段,最后在接近 2000 molm-2s-1时不再增长。粘盖乳牛肝菌在任何光强下其净光合速率均处于最高状态,同时可见在拐点之后,与点柄乳牛肝菌一样,仍表现出继续增长趋势,但较缓慢,而褐环乳牛肝菌与 CK 的 Pn 值在拐点之后就基本不再增长。点柄乳牛肝菌 Pn 值在拐点前高于褐环乳牛肝菌,之后褐环乳牛肝菌超过前者。值得注意的是对照 CK 始终明显低于 3 个接种处理,且拐点出现早,光强抑制表现突出。因此,从光合基础上证实了接种外生菌根真菌的幼苗生长势优于 CK。图图 8 接种接种 3 种菌株净光合速率直角双曲线模型对光响应曲线图种菌株净光合速
10、率直角双曲线模型对光响应曲线图Fig.8FittingeffectofrectangularhyperbolicmodelofnetphotosyntheticrateofthreeinoculatedstrainsonlightresponseA.褐环乳牛肝菌 Suillus luteus;B.点柄乳牛肝菌 S.granulatus;C.粘盖乳牛肝菌 S.bovinus;CK.未接种2.6接种处理在干旱胁迫下光合参数的变化接种处理在干旱胁迫下光合参数的变化利用直角双曲线(光响应曲线)修正模型,计算出白榆叶片的最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)及决定系数(R2)
11、,设置 4 个基质含水量胁迫梯度,(表 2)。比较分析这些特征参数表明,与 3 个接种菌株处理相比,CK 的 Pmax,LSP、Rd在各胁迫组下均较低。具体而言,B 处理各光合参数与 CK 相比差异不显著;而 C 处理各光合参数与 CK 相比差异显著。T1 水平下的 C 处理 Pmax、LSP、Rd分别比 CK 处理增加了 18%、51%、0.3%,T2 水平下的 C 处理Pmax、LSP、Rd分别比 CK 处理增加了 37%、72%、0.3%,T3 水平下的 C 处理 Pmax、LST、Rd分别比 CK 处理增加了 51%、103%、26%,T4 水平下的 C 处理 Pmax、LST、Rd分
12、别比 CK 处理增加了 117%、第 4 期韩凤旗等:白榆接种外生菌根真菌生长响应的初步研究549140%、153%;且随着胁迫增强,显著性水平逐渐增大。A 处理各光合参数与 CK 相比,T1 水平下的 C 处理 Pmax、LST、Rd分别比 CK 处理增加了 9%、19%、0.2%,T2 水平下的 C 处理 Pmax、LST、Rd分别比 CK 处理增加了 18%、25%、13%,T3 水平下的 C 处理 Pmax、LST、Rd分别比 CK 处理增加了 27%、36%、18%,T4 水平下的 C 处理 Pmax、LST、Rd分别比 CK 处理增加了 123%、94%、112%。分析 CK 随干
13、旱胁迫增加,其叶片 Pn值下降幅度明显比 3 个接种处理要大。在重度干旱下,接种粘盖乳牛肝菌、褐环乳牛肝菌的幼苗,其叶色基本保持不变、略有萎蔫显现;接种点柄乳牛肝菌幼苗其叶色有部分发黄、萎蔫程度明显;而 CK 幼苗其叶色已全部变黄、凋萎。表明接种处理可以显著增强幼苗对干旱胁迫的耐性。表表 2 四种干旱胁迫梯度下接种处理白榆光合参数四种干旱胁迫梯度下接种处理白榆光合参数Table 2 Photosynthetic parameters of Ulmus pumila inoculated under four drought stress gradiants菌种Culture干旱梯度Drough
14、tgradient最大净光合速率/(molm-2s-1)Maximum net photosynthetic ratePmax饱和光照强度/(molm-2s-1)Saturation light intensityLST暗呼吸速率/(molm-2s-1)Dark respiration rateRd决定系数Determination coefficientR2AT112.122012.441.560.9935T212.011880.581.570.9905T311.681726.891.340.9907T410.111669.760.830.9957BT111.411821.261.480.9
15、905T211.251724.741.440.9954T310.151452.181.440.9822T45.111096.970.480.9908CT113.122566.461.320.9884T213.952582.551.430.9902T312.862179.331.260.9858T412.792062.270.990.8468CKT111.071689.621.280.9956T210.121493.131.380.9983T39.141268.161.130.9955T44.53856.530.390.9932A.褐环乳牛肝菌 Suillus luteus;B.点柄乳牛肝菌 S
16、.granulatus;C.粘盖乳牛肝菌 S.bovinus;CK.未接种2.7白榆接种处理光化学淬灭系数白榆接种处理光化学淬灭系数(qP)相应光照强度的动态变化相应光照强度的动态变化qP 可表明植物光反应耗散能量的大小,同一光强下 qP 值越大,树木对光能利用效率越高29,由图可以看出,3 个菌株及 CK 的 qP 值当 PAR 从起始值增至 800 molm-2s-1时,A、B、C 及 CK处理下白榆叶片的 qP 值均呈下降趋势。起始值至 500 molm-2s-1时斜率较陡,2001 000 molm-2s-1时处于拐点范围,之后随 PAR 值进入缓慢增长阶段,最后在接近 2 000 m
17、olm-2s-1时不再增长。粘盖乳牛肝菌其光化学淬灭系数均处于最高状态,同时可见在拐点之后,与点柄乳牛肝菌、褐环乳牛肝菌一样,仍表现出继续下降趋势,但较缓慢,而 CK 的 qP 值在拐点就下降到最低状态。点柄乳牛肝菌 qP 值在拐点前高于褐环乳牛肝菌,之后则 3 个接种处理基本一致。值得注意的是对照 CK 始终明显低于 3 个接种处理,且拐点出现早,光能利用效率越低。由此,从光合基础上更加证实了为何接种幼苗生长势优于 CK 的原因。图图 9 接种接种 3 种菌株光化学淬灭系数种菌株光化学淬灭系数(qP)的光响应曲线图的光响应曲线图Fig.9 Photoresponse curve of pho
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