劉方春，馬海林，杜振宇，馬丙堯，井大煒，邢尚軍

1 山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東省森林植被生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，濟(jì)南 250014 2 德州學(xué)院，德州 253023

金銀花容器苗對干旱脅迫下接種根際促生細(xì)菌的生理響應(yīng)

劉方春1，馬海林1，*，杜振宇1，馬丙堯1，井大煒2，邢尚軍1

1 山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東省森林植被生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，濟(jì)南 250014 2 德州學(xué)院，德州 253023

在盆栽試驗(yàn)條件下，以金銀花容器苗為試材，研究了不同干旱強(qiáng)度下接種蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)L90對植物生理特征的影響。結(jié)果表明：隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，金銀花容器苗的光合速率和氣孔導(dǎo)度逐漸降低；而干旱環(huán)境下接種L90可顯著提高氣孔導(dǎo)度，緩解干旱脅迫對凈光合速率的抑制；且干旱強(qiáng)度增加，緩解效果增強(qiáng)。接種B.cereusL90可顯著抑制干旱脅迫下金銀花容器苗PSⅡ最大光化學(xué)效率、實(shí)際光化學(xué)效率和光化學(xué)猝滅系數(shù)的降低，抑制非光化學(xué)猝滅系數(shù)的升高。雖然L90并沒有提高對照處理中光合色素的絕對含量，但可顯著抑制干旱環(huán)境下金銀花葉片中光合色素的分解。干旱顯著降低了金銀花葉片中細(xì)胞分裂素含量，增加了脫落酸(ABA)的含量；在干旱脅迫下，接種L90可顯著提高葉片中細(xì)胞分裂素的含量，并可促使根部產(chǎn)生的ABA運(yùn)輸?shù)饺~片中。干旱脅迫程度較輕時，L90對金銀花容器苗的相對含水量和相對電導(dǎo)率影響不顯著；而在重度干旱時，同對照相比，干旱及接種L90處理的相對含水量分別降低20.56%和10.21%，相對電導(dǎo)率分別提高31.42%和16.08%，接種L90處理的變化幅度明顯較小。因此，干旱生境下接種B.cereusL90，可增加葉片中細(xì)胞分裂素含量，抑制光合色素的分解及光合能力的下降，提高金銀花容器苗在干旱環(huán)境中的適應(yīng)能力。

干旱脅迫；金銀花；植物根際促生細(xì)菌；蠟樣芽孢桿菌；生理響應(yīng)

世界水資源的不足和時空分布的不均成為限制植物生長發(fā)育的重要因子[1]。干旱嚴(yán)重影響著植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、光合生長和代謝水平[2]。有研究表明，干旱脅迫會使植物受到氣孔因素或者非氣孔因素限制，降低植物光合速率，從而嚴(yán)重影響植物正常生長及干物質(zhì)積累[3]。也有研究表明，干旱會導(dǎo)致葉片中細(xì)胞分裂素降低和葉綠素的流失，從而引起水分吸收能力和光合能力下降[4]。許多植物經(jīng)過長期的自然選擇和協(xié)同進(jìn)化已經(jīng)形成了許多響應(yīng)水分虧缺的適應(yīng)機(jī)制和策略[5]，如何使植物更好地應(yīng)對干旱環(huán)境已成為當(dāng)前急需解決的問題之一。

植物根際促生細(xì)菌(PGPR)是指生存在植物根圈范圍中，對植物生長有促進(jìn)或?qū)Σ≡修卓棺饔玫挠幸婕?xì)菌[6- 7]。國內(nèi)外對 PGPR 的研究很多，主要集中在促進(jìn)植物生長、活化土壤養(yǎng)分、減少化肥施用、提高植物誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性等[8- 9]。然而，通過接種PGPR來提高植物在干旱環(huán)境中的適應(yīng)能力，已經(jīng)成為近年來國內(nèi)外PGPRR的研究熱點(diǎn)[10]。研究表明，具有ACC脫氨酶活性的PGPR可提高西紅柿、辣椒[11]和小麥[12]等植物的干旱適應(yīng)能力。產(chǎn)植物激素，尤其是細(xì)胞分裂素是根際促生細(xì)菌(PGPR)促進(jìn)植物生長的重要機(jī)理之一。細(xì)胞分裂素與植物的葉綠素含量、氣孔開閉等密切相關(guān)[4]，因此，研究產(chǎn)細(xì)胞分裂素的PGPR對植物干旱適應(yīng)能力的影響同樣具有重要意義。

金銀花(LonicerajaponicaThunb.)為多年生半常綠藤本植物，適應(yīng)性強(qiáng)，對土壤要求不嚴(yán)，繁殖能力極強(qiáng)。劉志梅等人的研究結(jié)果認(rèn)為，紅花金銀花具有較強(qiáng)的干旱適應(yīng)能力[13]。因此，本研究以紅花金銀花的無紡布容器苗作為供試植物，研究了其對干旱脅迫下接種PGPR的生理響應(yīng)，以期為如何提高植物在干旱逆境下的適應(yīng)能力提供新的思路和科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 苗木及土壤

2012年3—7月，試驗(yàn)于山東省林業(yè)科學(xué)研究院的溫室內(nèi)進(jìn)行，供試植物為山東省林業(yè)科學(xué)研究院培育的1年生紅花金銀花的無紡布容器苗。供試土壤類型為潮土，其堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為31.5、33.4 mg/kg和76.8 mg/kg，pH值為7.82，田間持水量為32.13%。

1.1.2 植物根際促生細(xì)菌

參考Abbasi等[8]的生物法從植物根際土壤中篩選出一株可產(chǎn)生細(xì)胞分裂素的PGPR，綜合其生理生化特征和16S rRNA基因序列分析，將其鑒定為蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)L90，已保存于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(保藏號：CGMCC No. 7069)。L90不產(chǎn)生ACC脫氨酶，但可產(chǎn)生反式玉米素(612.09 ng/mL)和激動素(246.59 ng/mL)，分泌吲哚乙酸的能力為12.17 μg/mL。將L90接入牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中，于37 ℃，180 r/min條件下振蕩培養(yǎng)48 h。發(fā)酵液 6000 r/min下離心5 min，潤洗菌體3次后調(diào)節(jié)有效活菌數(shù)(2.0×108cfu/mL)制成菌懸液，將菌懸液稀釋250倍制成接種劑。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

采用盆栽試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。盆高25 cm，寬30 cm，每盆裝土11.2 kg，2012年3月24日，將事先育好的的金銀花容器苗定植，每盆一株。參考楊玉珍[10]等人劃分水分的標(biāo)準(zhǔn)，干旱設(shè)計(jì)分為4個試驗(yàn)梯度，分別為正常水分處理(CK，土壤相對含水量為70%—75%)、輕度脅迫(LD，土壤相對含水量為55%—60%)、中度脅迫(MD，土壤相對含水量為40%—45%)和重度脅迫(SD，土壤相對含水量為25%—30%)。每種干旱梯度均設(shè)接種(L90)和不接種(NP)B.cereusL90兩個處理。金銀花容器苗定植時，連同育苗容器一起置于細(xì)砂盤上(細(xì)砂盤鋪滿濾紙)，向細(xì)砂盤中分別加入稀釋好的L90接種劑或蒸餾水，利用毛細(xì)作用將接種劑或蒸餾水吸附到育苗基質(zhì)中至飽和持水量，然后置于盆中定植。緩苗后按照自然干旱的方式進(jìn)行干旱脅迫。每天9:00—10:00，利用英國產(chǎn)便攜式HH2型(WET-2-K1型探頭)土壤水分/鹽分/溫度計(jì)測量土壤含水量，如水分含量低于試驗(yàn)處理設(shè)置的下限，則澆水至處理的上限，使土壤水分含量始終保持在干旱設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。在脅迫30 d后，分別采集金銀花地上部和地下部分，進(jìn)行相關(guān)生理指標(biāo)的測定。

1.3 測定指標(biāo)及方法

干旱脅迫第30天的10:00—10:30測定光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)。利用LI-6400便攜式光合作用儀(LI-COR, USA)測定葉片凈光合速率(Pn)，氣孔導(dǎo)度(gs)和胞間二氧化碳濃度(Ci)等，使用FMS-2葉綠素?zé)晒鈨x(Hansatech, UK)測定葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)[14]。利用高效液相色譜(HPLC)測定菌液中細(xì)胞分裂素和植物內(nèi)源激素的含量，使用儀器為美國Agilent HP 1100 series型液相色譜儀，紫外檢測波長254 nm，過C18柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，流動相為45%甲醇∶55%(含0.5%醋酸)水，進(jìn)樣量20 μL，流速1 mL/min，柱溫40 °C，外標(biāo)法定量[15]。參考Sandhya等人的方法，采用重量法測定相對含水量[16]；參考Huang等人的方法測定葉片的相對電導(dǎo)率[17]。光合色素含量的測定采用歐立軍等人的方法。取不同處理的新鮮葉片0.2 g，用95%的乙醇提取色素，定容至25 mL，用7230G 型分光光度計(jì)測定665、649、470 nm 的光吸收值，每個樣品重復(fù)3次，取其平均值[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 13.0分析軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，比較不同處理組數(shù)據(jù)的差異(P<0.05)，結(jié)果為3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合特征

在試驗(yàn)期間，金銀花容器苗的Pn和gs的變化規(guī)律基本一致(表1)。隨著脅迫強(qiáng)度的增加，各處理的Pn和gs均呈下降趨勢。在重度干旱時，同對照相比，NP處理的Pn和gs分別下降16.65%和35.14%，L90處理下降11.08%和26.83%，差異顯著(P<0.05)。在不同的脅迫強(qiáng)度下，Ci呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。NP處理在輕度脅迫下最低，而后開始升高；而L90處理中度脅迫下最低，重度脅迫時有所升高。以上分析表明，在本研究的干旱強(qiáng)度下，金銀花容器苗受到了一定的干旱脅迫，接種B.cereusL90并不能改變金銀花光合能力下降的趨勢。

方差分析結(jié)果顯示，無論處于何種水分狀態(tài)，L90處理的Pn和gs均顯著高于NP。4種不同水分處理下，同NP處理相比，L90處理的Pn分別增加7.84%、9.04%、12.49%和15.04%，gs分別增加10.81%、13.89%、21.43%和25.01%。光合速率增加幅度有隨干旱脅迫增加逐漸增加的趨勢。在正常水分條件下，NP和L90處理的Ci差異不顯著，且在輕度干旱時均有一定程度下降。中度干旱脅迫下，NP處理的Ci開始顯著升高，而L90處理仍然持續(xù)下降。重度干旱時，L90處理的Ci也開始顯著升高(P<0.05)。以上分析說明，干旱生境下接種L90可顯著提高金銀花葉片的光合能力，且對金銀花的環(huán)境適應(yīng)能力產(chǎn)生了一定影響。

表1 干旱脅迫下不同試驗(yàn)處理對金銀花容器苗光合特征的影響Table 1 Effect of different treatments on photosynthetic characteristics of Lonicera japonica container seedlings under drought stress

CK: 對照 Control; 輕度干旱: LD light drought; MD: 中度干旱moderate drought; SD: 重度干旱severe drought;同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.2 葉綠素?zé)晒?/p>

不同強(qiáng)度的干旱脅迫對金銀花容器苗的PSⅡ產(chǎn)生顯著影響(表2)。同對照相比，干旱脅迫后PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)顯著降低(P<0.05)，且下降幅度隨干旱脅迫強(qiáng)度的增加逐漸增大。這說明干旱脅迫使金銀花葉片光能轉(zhuǎn)換效率下降，能用于光化學(xué)反應(yīng)的光能比例降低。同對照相比，金銀花容器苗的實(shí)際光化學(xué)效率(ФPSⅡ)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)均顯著降低，而非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)呈現(xiàn)不同的規(guī)律。輕度和中度干旱下，NP處理的qN較CK明顯升高，而在重度干旱條件下又開始下降；3種干旱脅迫強(qiáng)度下，同對照相比，L90處理的qN分別增加8.89%、15.56%和22.22%，隨干旱脅迫強(qiáng)度增加呈上升趨勢。

表2 干旱脅迫下金銀花容器苗葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 2 Chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Lonicera japonica seedlings under drought stress

常規(guī)水分處理下，接種L90對Fv/Fm、ФPSⅡ、qP和qN均無顯著影響。3種不同干旱強(qiáng)度下，同NP處理相比，接種L90處理的Fv/Fm分別顯著增加5.26%、10.15%和15.25%(P<0.05)。在干旱脅迫強(qiáng)度較輕時，接種L90和NP處理的ФPSⅡ和qP差異不顯著，但隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，兩者之間的差異逐漸達(dá)到顯著水平。在中度干旱時，L90處理ФPSⅡ顯著高于NP，在重度干旱時，ФPSⅡ和qP分別比NP處理顯著增加25.49%和21.13%(P<0.05)。中度干旱時，同NP處理相比，接種L90顯著降低了金銀花葉片的qN(P<0.05)，而在重度干旱時兩者差異不顯著。

2.3 光合色素含量

正常澆水條件下，接種L90對金銀花容器苗中的光合色素含量影響差異不顯著(表3)。隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，NP處理的光合色素含量均有一定程度的降低。其中葉綠色a和葉綠素b的含量在重度干旱時顯著降低，同對照相比，分別降低了9.76%和12.61%(P<0.05)；而類胡蘿卜素在中度干旱脅迫強(qiáng)度下即有一定程度的下降。接種L90處理中，僅有類胡蘿卜素在重度干旱脅迫強(qiáng)度顯著降低23.42%(P<0.05)。此外，在重度干旱脅迫強(qiáng)度下，同NP處理相比，3種光合色素的含量分別顯著增加6.45%、6.72%和30.11%(P<0.05)。以上分析可知，雖然L90并沒有增加正常水分處理下的光合色素含量，但顯著抑制了干旱環(huán)境下色素的分解或降低。

表3 干旱脅迫下不同處理對金銀花葉片光合色素含量的影響Table 3 Effect of different treatments on photosynthetic pigment content of Lonicera japonica leaves under drought stress

2.4 細(xì)胞分裂素及脫落酸(ABA)含量

正常澆水時，同NP處理相比，L90處理葉片中細(xì)胞分裂素的含量增加48.43%(P<0.05)，根系中細(xì)胞分裂素含量差異較小(表4)。隨干旱脅迫強(qiáng)度增加，無論是否接種L90，葉片中細(xì)胞分裂素含量逐漸減少。在3種不同強(qiáng)度干旱脅迫條件下，NP處理葉片中細(xì)胞分裂素含量分別降低6.71%、34.72%和80.16%，L90處理分別降低13.42%、34.50%和64.25%。雖然如此，在3種不同干旱強(qiáng)度下，同NP處理相比，L90處理葉片細(xì)胞分裂素含量分別提高37.75%、53.95%和78.03%，差異顯著(P<0.05)；根系中的細(xì)胞分裂素含量在重度干旱時顯著下降，但NP和L90處理之間差異不顯著。

表4 干旱脅迫下不同試驗(yàn)處理對金銀花細(xì)胞分裂素和脫落酸含量影響Table 4 Effect of different treatments on Cytokinins and ABA concentrations of Lonicera japonica under drought stress

同NP處理相比，正常澆水時，接種L90對葉片中的ABA含量影響差異不顯著，但使根系中ABA含量顯著增加59.12%(P<0.05)。隨著干旱脅迫強(qiáng)度增加，無論是否接種L90，葉片中ABA含量均逐漸增加。同對照相比，在中度和重度干旱脅迫強(qiáng)度下，NP處理葉片的ABA含量分別增加21.58%和35.94%，L90處理則分別增加33.04%和53.43%，干旱脅迫對NP處理的ABA含量影響較?。欢鳯90處理中，根系中ABA含量隨著干旱脅迫增加有所降低。在重度干旱時，同對照相比，ABA的含量顯著降低27.54%(P<0.05)。

圖1 不同試驗(yàn)處理對金銀花葉片相對含水量和相對電導(dǎo)率的影響 Fig.1 Effects of different treatment on the relative water content and relative electrolyte leakage of Lonicera japonica leaves 數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.5 相對含水量和相對電導(dǎo)率

葉片相對含水量和相對電導(dǎo)率是評價(jià)植物受逆境脅迫強(qiáng)度的重要指標(biāo)。干旱脅迫顯著降低了金銀花葉片的相對含水量，增加了相對電導(dǎo)率(圖1)。隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，金銀花葉片的相對含水量逐漸降低。NP處理中，在輕度干旱時即開始顯著下降；而L90處理中，輕度干旱時同CK處理差異不顯著，在中度干旱時，葉片相對含水量顯著降低；在重度干旱時，同各自對照相比，NP和L90處理的葉片相對含水量分別降低20.56%和10.21%(P<0.05)。同相對含水量變化規(guī)律相類似，輕度干旱時，無論是否接種L90，葉片相對電導(dǎo)率同對照差異不顯著。在中度干旱時，NP處理的葉片相對含水量開始顯著增加，而L90處理在重度干旱時開始顯著高于對照(P<0.05)。在重度干旱時，同CK相比，金銀花葉片的相對電導(dǎo)率分別增加31.42%(NP)和16.08%(L90)，差異顯著(P<0.05)。以上分析可知，干旱生境下接種L90雖然不能改變?nèi)~片相對含水量和相對電導(dǎo)率的變化趨勢，但有效降低了其變化幅度。

3 結(jié)論和討論

3.1 金銀花容器苗的光合特征

干旱脅迫嚴(yán)重影響植物生長和代謝，其中對光合作用的影響尤為突出[10, 18]。大量研究表明，在正常環(huán)境下，植物根際促生細(xì)菌可提高光合速率，促進(jìn)干物質(zhì)的積累[6- 7, 19]。本研究在干旱環(huán)境下接種可產(chǎn)細(xì)胞分裂素的PGPR，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B.cereusL90雖然沒有改變金銀花容器苗Pn和gs的下降趨勢，但可顯著抑制其下降幅度，且植物生長環(huán)境越是干旱，接種L90越是容易發(fā)揮其功效。影響植物光合作用的因素可分為氣孔因素和非氣孔因素，氣孔限制使Ci降低，而非氣孔限制使Ci升高[20- 21]。本研究發(fā)現(xiàn)，在輕度干旱時，無論是否接種L90，其gs和Ci均較正常供水處理有所降低，說明此時金銀花葉片Pn的下降與氣孔因素關(guān)系密切。隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，在中度干旱時，伴隨著gs的降低，NP處理的Ci開始顯著升高，這表明Pn的下降除了受氣孔因素限制外，逐漸開始受到非氣孔因素的限制，其葉肉細(xì)胞光合活性下降，光合器官結(jié)構(gòu)受到一定的傷害。而在重度干旱時，L90處理Ci開始顯著升高，其Pn的下降開始遭受非氣孔因素的限制。因此，接種L90處理的金銀花在重度干旱時受到了較輕的干旱脅迫，干旱環(huán)境下接種PGPR對植物的干旱適應(yīng)能力產(chǎn)生了較大影響。本研究選用的L90可產(chǎn)生不同濃度和種類的細(xì)胞分裂素，細(xì)胞分裂素可促使氣孔開張，提高植物的光合能力[4]。接種L90對葉片中細(xì)胞分裂素含量的有益效果，可能是其提高金銀花光合速率的原因之一。

3.2 金銀花容器苗的葉綠素?zé)晒馓卣?/p>

葉綠體在正常情況下吸收的光能主要通過光合電子傳遞、葉綠素?zé)晒夂蜔岷纳?種途徑來消耗，這3種途徑存在著此消彼長的關(guān)系[3]。本研究中，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，F(xiàn)v/Fm、ФPSⅡ、qP與Pn、gs的下降幅度不斷增大。說明在干旱環(huán)境下，PSⅡ最大光化學(xué)效率與PSⅡ?qū)嶋H量子產(chǎn)量的下降，阻礙了PSⅡ反應(yīng)中心的電子傳遞，降低了天線色素捕獲的光能用于光化學(xué)反應(yīng)的份額，PSⅡ反應(yīng)中心的光化學(xué)活性降低，從而導(dǎo)致Pn的降低。細(xì)胞分裂素可抑制葉片中葉綠素的流失。本研究中，干旱環(huán)境下接種L90提高了葉片細(xì)胞分裂素含量，雖然并沒有提高光合色素絕對含量，但卻顯著抑制了重度干旱時葉綠色a、葉綠素b和類胡蘿卜素的分解或降低，其中對類胡蘿卜素的影響最為明顯。干旱條件下植物葉片內(nèi)類胡蘿卜素含量的升高有助于緩解氧脅迫對其光系統(tǒng)的傷害[22]，同時還參與光反應(yīng)中心中過剩光能的耗散，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)[3, 23]。同NP處理相比，干旱生境下接種L90不同程度的提高了Fv/Fm、ФPSⅡ和qP，而qN卻顯著下降，并維持在一個相對穩(wěn)定的水平。說明干旱環(huán)境下接種L90可減緩干旱脅迫對PSⅡ反應(yīng)中心的破壞，使金銀花容器苗的葉片保持較高的PSⅡ光化學(xué)效率。此外，qN下降還說明干旱環(huán)境下接種L90促使植物將吸收的光能更多的用于光合作用，降低了用于非光化學(xué)耗散的比例，干旱環(huán)境下L90處理的光合速率均有一定程度提高也證明了這一點(diǎn)。由此可見，干旱生境下接種L90可通過非光化學(xué)猝滅降低干旱脅迫對金銀花造成的傷害。

3.3 激素含量

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同正常水分處理相比，干旱脅迫導(dǎo)致金銀花葉片中的細(xì)胞分裂素含量大幅降低，而干旱環(huán)境下接種B.cereusL90可顯著提高細(xì)胞分裂素的含量。本研究選擇的B.cereusL90可產(chǎn)不同濃度和種類的細(xì)胞分裂素，一方面L90本身分泌的細(xì)胞分裂素可通過根系運(yùn)輸?shù)降厣喜恐参锝M織中，另一方面也可能刺激植物本身產(chǎn)生更高濃度的細(xì)胞分裂素，這可能是L90提高金銀花葉片細(xì)胞分裂素含量的主要原因。Arkhipova等人證實(shí)，細(xì)胞分裂素可通過調(diào)節(jié)氣孔開張?zhí)岣咧参锕夂纤俾蔥4]，葉片中細(xì)胞分裂素含量的大幅降低是干旱導(dǎo)致植物光合速率大幅降低的原因之一。葉片中細(xì)胞分裂素含量的增加，可促進(jìn)氣孔開張，從而有效抑制了干旱環(huán)境下植物葉片光合速率的過度降低。研究證實(shí)，ABA 在干旱條件下作為一種激素應(yīng)激信號存在于木質(zhì)部中，可從根部運(yùn)輸?shù)角o干的各個部位，調(diào)節(jié)蒸騰水分損失與葉片生長[4, 24- 25]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在正常水分條件下，接種L90促使金銀花容器苗根系的ABA含量顯著增加，這可能是Arkhipova等人報(bào)道PGPR對植物根系生長有一定抑制作用的主要原因[4]。在干旱生境下，接種L90處理的根系A(chǔ)BA含量大幅減少，而葉片中ABA含量顯著增加。因此，干旱生境下接種L90，可增加根對水的透性或增加離子向木質(zhì)部的輸送，促使根部產(chǎn)生的ABA隨水分運(yùn)輸?shù)饺~片中，導(dǎo)致氣孔開度減小甚至完全關(guān)閉。以上分析可知，干旱生境下接種B.cereusL90，可通過影響植物體內(nèi)激素含量來調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動，從而對植物的干旱適應(yīng)能力產(chǎn)生一定影響。

以上分析可知，干旱生境下B.cereusL90可通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的激素含量，減少干旱脅迫下光合色素的分解或流失，通過增強(qiáng)PSⅡ反應(yīng)的中心活性提高Pn，降低干旱對金銀花造成的傷害。PGPR可產(chǎn)生不同濃度和種類的細(xì)胞分裂素是提高植物干旱適應(yīng)能力的主要機(jī)理之一。

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Physiological responses ofLonicerajaponicacontainer seedlings to plant growth-promoting rhizobacteria inoculation under drought stress

LIU Fangchun1, MA Hailin1，*, DU Zhenyu1, MA Bingyao1, JING Dawei2, XING Shangjun1

1ShandongAcademyofForest,ShandongEngineeringResearchCenterforEcologicalRestorationofForestVegetation,Jinan250014,China

2DezhouUniversity,Dezhou253023,China

Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are rhizosphere inhabitants that promote plant growth and suppress diseases. One of the proposed mechanisms through which PGPR enhance plant growth is the production of plant growth regulators, especially cytokinin. However, little information is available about the effects of cytokinin-producing PGPR inoculation on the drought stress response. Soil water availability is a crucial determining factor of plant yield, because drought stress inhibits stem elongation, leaf expansion, and stomatal movement. Therefore, a strain of rhizobacteria with a high rate of cytokinin production,BacilluscereusL90, was selected for use in this investigation. The bacteria were obtained from the rhizosphere of a walnut tree, where water is limited and frequent dry periods occur. Serial dilution and a bioassay for the detection of cytokinin production were both used to isolate and screen the bacterial strain from the soil sample. This study investigated how PGPR affects the physiological characteristics ofLonicerajaponicaThunb. under different drought stress treatments (light, moderate, severe, and a control). The combined effects ofB.cereusL90 inoculation and various levels of drought stress on the photosynthetic characteristics, chlorophyll fluorescence parameters, photosynthetic pigment, cytokinin and ABA(abscisic acid) concentrations, relative water content, and relative electrolyte leakage were studied using the pot method. The results showed that the net photosynthetic rate and stomatal conductance decreased with increasing drought stress. However,B.cereusL90 inoculation was associated with an increase in stomatal conductance and net photosynthetic rate in plants under drought stress.B.cereusL90 inoculation reduced the negative impact of drought stress on the maximum photochemical efficiency of PSⅡ, the actual photochemical efficiency of PSⅡ, and the photochemical quenching coefficient.B.cereusL90 inoculation also prevented the non-photochemical quenching coefficient from increasing. Although no significant difference was observed under well-watered conditions, the leaves of inoculated drought-stressedL.japonicaseedlings had higher photosynthetic pigments contents compared to those of non-inoculated seedlings. The roots of inoculatedL.japonicaseedlings had higher ABA content compared to non-inoculated seedlings. The elevated levels of cytokinins inL.japonicaleaves and the higher concentration of ABA are both associated with drought stress.B.cereusL90 inoculation significantly increased the cytokinin content of drought-stressedL.japonicaleaves, and improved the rate of transportation of ABA from the roots to the leaves. No significant differences in relative water content and relative electrical conductance were observed between inoculated and non-inoculated seedlings under light drought stress. Compared to the irrigated control, under severe drought stress, the relative water content of non-inoculated seedlings decreased by 20.56%, while that of inoculated seedlings decreased by 10.21%. However, the relative electrical conductance of inoculated and non-inoculated seedlings under severe drought stress increased by 31.42% and 16.08%, respectively. These results demonstrate that inoculation ofB.cereusL90 under drought stress increases the cytokinin content ofL.japonicaleaves, and interferes with the suppression of photosynthetic pigments and net photosynthetic rate. Thus,B.cereusL90 inoculation could improve the adaptability ability ofL.japonicaseedlings to drought conditions. In conclusion, inoculation of cytokinin-producing PGPR could be used to alleviate drought stress and interfere with the suppression of physiological processes, showing real potential for practical use in arid environments as a drought stress inhibitor.

drought stress;LonicerajaponicaThunb.; plant growth-promoting rhizobacteria;Bacilluscereus; physiological responses

山東省科技發(fā)展計(jì)劃專項(xiàng)資助(2010GSF10621, 2014GNC113006)

2014- 02- 18;

日期:2015- 04- 14

10.5846/stxb201402180282

*通訊作者Corresponding author.E-mail: mahlin@163.com

劉方春,馬海林，杜振宇，馬丙堯，井大煒，邢尚軍.金銀花容器苗對干旱脅迫下接種根際促生細(xì)菌的生理響應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(21):7003- 7010.

Liu F C, Ma H L, Du Z Y,Ma B Y, Jing D W,Xing S J.Physiological responses ofLonicerajaponicacontainer seedlings to plant growth-promoting rhizobacteria inoculation under drought stress.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):7003- 7010.