丛枝菌根真菌对大叶女贞耐盐性的影响

张爱娣， 郑仰雄， 黄东兵

(1.广东生态工程职业学院风景园林系，广东广州 510520； 2.广东生态工程职业学院继续教育部，广东广州 510520；3.广东生态工程职业学院风景园林系，广东广州 510520)

目前，土壤盐渍化已成为全球性的土壤生态环境问题，对植物的生长发育和农林业的生产效益产生严重影响[1]。据不完全统计，我国目前盐渍化土壤面积约为1×108hm2，而全球盐渍化土壤面积则达到8×108hm2，并且仍在不断发展[2-3]。大叶女贞(Ligustrumlucidum)又称冬青，属木犀科(Oleaceae)女贞属(Ligustrum)，叶片具有较强的滞尘抗烟及隔音功能，且四季常青，已成为我国各地园林绿化的主要树种之一[4]。近年来，城市绿化土壤也逐步恶化，盐渍化现象逐年加重，严重影响城市绿地的生态效益，如何改良绿地土壤及提高绿化植物的耐盐能力已成为城市绿化中亟待解决的关键问题之一[5]。丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizafungi，简称AMF)是一类广泛存在于土壤中的有益真菌，可与绝大多数植物形成互利共生体系，通过改善土壤生态环境、提升植物对水分和养分的吸收等方式来促进植物生长发育和提高植物的抗逆性[6-9]。目前，关于AMF提升植物的耐盐性，前人进行了大量的研究。柳洁等研究表明，随着盐胁迫程度的加剧，丛枝菌根真菌对茶树根系的侵染率逐渐降低，与未接种相比，盐胁迫下接种丛枝菌根真菌可显著促进茶树生长，茶树叶片游离脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(malonic dialdehyde，简称MDA)含量及膜透性均显著降低[10]；冯希环等研究表明，随着NaCl胁迫浓度的增加，丛枝菌根真菌对生菜根系的侵染率逐渐降低，在50 mmol/L NaCl低盐浓度胁迫下，与未接种相比，接种丛枝菌根真菌可显著促进生菜生长，提高叶片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，简称SOD)和过氧化物酶(peroxidase，简称POD)活性，降低叶片电导率[11]；王娜等研究表明，在不同浓度盐胁迫下，与未接种相比，接种丛枝菌根真菌均可显著促进紫花苜蓿生长，显著降低叶片相对电导率和MDA含量[12]；王英男等研究表明，盐胁迫显著降低丛枝菌根真菌对羊草根系的侵染率，与未接种相比，接种丛枝菌根真菌可显著提升盐胁迫下羊草的生物量和光合色素含量，SOD、POD、过氧化氢酶(catalase，简称CAT)及抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase，简称APX)活性均得到显著提升，氧自由基清除能力显著增强[13]。然而，目前关于AMF真菌对大叶女贞耐盐性影响方面的研究鲜有相关报道，因此，本研究以大叶女贞为试材，分析盐胁迫下接种丛枝菌根真菌对大叶女贞生长和生理指标的影响，以期为丛枝菌根真菌提高大叶女贞耐盐性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年4月在承德市林业局苗圃进行。供试植物为大叶女贞，购自承德双丰种苗绿化有限公司；供试丛枝菌根真菌为摩西球囊霉菌(Glomusmosseae)，由中国农业科学院植物保护研究所提供；供试分析纯NaCl购自北京市通广精细化工有限公司。将大叶女贞幼苗栽植于45 cm×40 cm(长×宽)花盆中，每盆定植1株，栽培基质为改良土壤基质。缓苗期为1个月，其间进行正常的水分、养分管理及病虫害防治。2017年5月从定植苗中选取长势、大小一致的大叶女贞苗木进行盐胁迫试验。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验共设丛枝菌根真菌和盐胁迫2个因素，丛枝菌根真菌设2个水平，分别在定植前接种20 g丛枝菌根真菌和20 g经高温灭菌的丛枝菌根真菌(CK)；盐胁迫试验共设6个水平，分别将NaCl浓度设置为0、3、6、9、12、15 mg/g。试验设丛枝菌根真菌(处理与对照)×NaCl浓度(6水平)共12个处理，每个处理重复10盆，共120盆，随机区组设计。为避免盐冲击效应，NaCl浓度每天按3 mg/g梯度递增，直至达到各处理预定浓度，然后每隔3 d按预定盐浓度浇灌1次，浇灌量为300 mL。

1.2.2 项目测定及方法 盐胁迫处理60 d后，对大叶女贞进行各数据指标测定。根系菌根侵染率测定采用Phillips等的方法[14]，菌根侵染率=侵染菌根段数/检测菌根段数×100%；生物量主要测定大叶女贞的株高、茎粗、地径和总干质量；采用相对电导法(relative conductance，简称RC)测定叶片细胞膜透性；MDA含量测定采用硫代巴比妥酸比色法；分别采用抑制硝基四氮唑蓝(nitrotetrazolium blue chloride，简称NBT)光还原比色法、愈创木酚法和紫外分光光度法对SOD、POD和CAT活性进行测定；Pro含量测定采用磺基水杨酸提取法和可溶性糖(SS)含量测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白(SP)含量采用考马斯亮蓝G-250法进行测定。

1.2.3 数据分析 采用Excel 2010软件进行试验数据整理、计算及作图，差异显著性分析采用SPSS 18.0进行。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对大叶女贞根系丛枝菌根真菌侵染率的影响

大叶女贞根系经丛枝菌根真菌接种后，分别利用不同浓度的NaCl对其进行盐胁迫。结果发现，经AMF真菌接种的大叶女贞根系均有大量菌丝生成，而未接种根系则无菌丝生成。侵染率测定结果表明，AMF真菌对大叶女贞根系的侵染率随着NaCl浓度的升高而逐渐降低，NaCl浓度为3、6、9、12、15 mg/g的大叶女贞根系侵染率分别较0 mg/g NaCl处理降低2.17%、7.07%、11.31%、14.65%、17.47%，其中，6 mg/g NaCl处理与0 mg/g NaCl处理差异达到显著水平(P<0.05)，9、12、15 mg/g NaCl处理与0 mg/g NaCl处理差异极显著(P<0.01)(图1)。这说明盐胁迫可明显降低大叶女贞根系丛枝菌根侵染率，且盐胁迫浓度越大，侵染率越低。

2.2 盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞生长的影响

盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞生长的影响如表1所示，接种AMF真菌可显著提升盐胁迫下大叶女贞的株高、茎粗、地径和总干质量，促进大叶女贞生长(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高，接种和未接种AMF的大叶女贞株高、茎粗、地茎和总干质量均呈现逐渐下降的趋势。3 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞株高、茎粗、地径及总干质量分别为 53.18 cm、2.09 cm、3.39 cm和17.05 g，分别较未接种大叶女贞提升6.68%、2.96%、4.63%和8.05%，总干质量与未接种相比差异显著(P<0.05)，株高、地径均与未接种相比差异极显著(P<0.01)；15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞株高、茎粗、地径及总干质量分别较接种的提升6.68%、4.95%、3.61%和8.63%，株高、茎粗、地径及总干质量与未接种的相比差异显著(P<0.05)。这说明盐胁迫条件下接种AMF真菌可显著提升大叶女贞的株高、茎粗、地径及总干质量，促进大叶女贞生长。

表1 盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞生长的影响

注：同一测定指标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，下表同。

2.3 盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞叶片细胞膜透性的影响

由图2-a可知，接种丛枝菌根真菌可显著降低盐胁迫下大叶女贞叶片的相对电导率(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高，大叶女贞叶片的相对电导率呈现逐渐上升的趋势，且接种AMF真菌的上升幅度显著低于同浓度下的未接种处理。在3 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片相对电导率为9.15%，较未接种大叶女贞降低2.91%；在 15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片相对电导率为33.89%，较未接种降低16.36%，达到显著差异(P<0.05)。这说明在盐胁迫条件下接种AMF真菌可显著降低大叶女贞叶片的相对电导率。

如图2-b所示，接种丛枝菌根真菌可显著降低盐胁迫下大叶女贞叶片的丙二醛含量(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高，大叶女贞叶片的MDA含量呈现先降低后上升的趋势，且接种AMF真菌的MDA含量始终低于同浓度下的未接种处理。在3 mg/g和6 mg/g NaCl浓度胁迫下，大叶女贞叶片的MDA含量均较对照(0 mg/g NaCl)略有下降，且接种AMF真菌的大叶女贞叶片MDA含量较未接种分别降低12.78%和13.70%；在15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片MDA含量为34.93 nmol/g，较未接种降低13.28%，达到显著差异(P<0.05)。这说明在盐胁迫条件下接种AMF真菌可显著降低大叶女贞叶片的MDA含量。

2.4 盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞保护酶活性的影响

如图3所示，接种AMF真菌可显著提升盐胁迫下大叶女贞叶片的SOD、POD及CAT活性(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高，大叶女贞的SOD、POD及CAT活性均呈现先上升后下降的趋势，且接种AMF真菌的SOD、POD及CAT活性均始终高于同浓度下的未接种处理。在9 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片SOD、POD、CAT活性分别为462.83、345.91、781.65 U/(g·min)，分别较未接种提升46.55%、31.60%、25.39%，POD及CAT活性均较未接种差异达到显著水平(P<0.05)，SOD活性较未接种差异达到极显著水平(P<0.01)；在15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片SOD、POD及CAT活性分别较未接种提升126.64%、75.02%和36.66%，POD及CAT活性均较未接种差异达到显著水平(P<0.05)，SOD活性较未接种差异达到极显著水平(P<0.01)。这说明在盐胁迫条件下，接种AMF真菌可显著提升大叶女贞叶片的SOD、POD及CAT活性。

2.5 盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞渗透调节物质含量的影响

由表2可知，接种丛枝菌根真菌可显著降低盐胁迫下大叶女贞叶片Pro含量(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高，大叶女贞叶片的Pro含量呈现逐渐上升的趋势，且接种AMF真菌的上升幅度显著低于同浓度下的未接种处理。在3 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片的脯氨酸含量为9.35 μg/g，较未接种大叶女贞降低23.42%；在 15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片的Pro含量为36.33 μg/g，较未接种降低17.09%，差异达到显著水平(P<0.05)。这说明在盐胁迫条件下接种AMF真菌可显著降低大叶女贞叶片的Pro含量。

接种丛枝菌根真菌可显著提升盐胁迫下大叶女贞叶片的SS及SP含量(P<0.05)。随着NaCl浓度的升高，大叶女贞叶片的SS及SP含量均在一定范围内呈现逐渐上升的趋势，且接种AMF真菌的上升幅度始终高于同浓度下的未接种处理。在3 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片SS及SP含量分别较未接种提升25.90%和29.53%，SS含量较未接种差异达到显著水平(P<0.05)；在15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片的SS及SP含量分别为54.33、42.55 μg/g，分别较未接种大叶女贞提升31.33%和12.45%，SS含量较未接种差异达到极显著水平。这说明，在盐胁迫条件下，接种AMF真菌可显著提升大叶女贞叶片的SS及SP含量。

表2 盐胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞叶片渗透调节物质含量的影响

3 结论与讨论

前人研究表明，AMF真菌的菌根侵染率与盐浓度密切相关，随着盐浓度的升高，AMF真菌的孢子萌发率明显降低，菌根活性显著下降，菌根侵染率明显降低[15]。本研究结果表明，随着NaCl浓度的升高，AMF真菌对大叶女贞根系的侵染率逐渐降低，NaCl浓度为15 mg/g的根系侵染率较无NaCl处理降低17.47%。本研究结果与柳洁等在茶树[10]、冯希环等在生菜[11]、王英男等在羊草[13]方面的研究结果较为一致。

在盐胁迫条件下，植株生长明显受限，而接种AMF真菌可明显缓解盐胁迫对植株生长的影响。本研究结果表明，随着NaCl浓度的升高，大叶女贞的株高、茎粗、地径和总干质量均呈现逐渐下降的趋势，且接种AMF真菌可显著提升盐胁迫下大叶女贞的株高、茎粗、地径和总干质量，促进大叶女贞生长。在3 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种丛枝菌根真菌的大叶女贞株高、茎粗、地径及总干质量分别较未接种提升6.68%、2.96%、4.63% 和8.05%。本研究结果与柳洁等在茶树[10]、冯希环等在生菜[11]、王娜等在紫花苜蓿[12]及王英男等在羊草[13]方面的研究结果较为一致，其原因可能是在盐胁迫下，接种丛枝菌根真菌可扩大根系吸收面积，提升植物对水分、养分的吸收能力，从而促进植株生长[16]。

植物在遭遇逆境时，体内会产生大量的活性氧，含量过高时往往造成细胞的膜质过氧化。植物在长期的进化过程中形成了一套用于去除、中和及捕获体内活性氧的抗氧化防御机制[17]。本研究结果表明，随着NaCl浓度的升高，大叶女贞的SOD、POD及CAT活性均呈现先上升后下降的趋势，接种AMF真菌可显著提升盐胁迫下大叶女贞叶片的SOD、POD及CAT活性。在9 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片SOD、POD及CAT活性分别较未接种提升46.55%、31.6%和25.39%。相对电导率和MDA含量是衡量膜质过氧化程度的重要指标。本研究结果表明，接种丛枝菌根真菌可显著降低盐胁迫下大叶女贞叶片的相对电导率和MDA含量。在15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片相对电导率和MDA含量分别较未接种降低16.36%和 13.28%，差异均达到显著水平(P<0.05)。本研究结果与柳洁等在茶树[10]、冯希环等在生菜[11]及王英男等在羊草[13]方面的研究结果一致，其原因可能是在盐胁迫下，接种AMF真菌可显著提升大叶女贞叶片的保护酶活性，从而提升大叶女贞对活性氧的清除能力，使细胞受伤害程度减轻，进而导致相对电导率和MDA含量降低。

脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白是植物逆境胁迫下的主要渗透调节物质。大量研究表明，随着外界盐浓度的升高，脯氨酸含量逐渐上升，可溶性糖及可溶性蛋白含量则先上升后下降[18]。本研究结果表明，随着NaCl浓度的升高，大叶女贞叶片的脯氨酸含量逐渐上升，可溶性糖及可溶性蛋白含量则先上升后下降，且接种AMF真菌可显著降低盐胁迫下大叶女贞叶片的脯氨酸含量，显著提升大叶女贞叶片的可溶性糖及可溶性蛋白含量。在15 mg/g NaCl浓度胁迫下，接种AMF真菌的大叶女贞叶片的脯氨酸含量较未接种降低17.09%，可溶性糖及可溶性蛋白含量分别较未接种提升31.33%和12.45%。

综上所述，接种AMF真菌可显著提升盐胁迫下大叶女贞的耐盐性，其机制可能是接种AMF可显著提升大叶女贞的保护酶活性，缓解盐胁迫对植物细胞造成的伤害，通过提升渗透调节物质含量来维持细胞渗透平衡，从而提高耐盐性，促进大叶女贞生长。