摘要:以植物內(nèi)生菌提取物(AAC-2)拌種預(yù)處理玉米(Zea mays L.)種子,在10% PEG-6000脅迫模擬干旱環(huán)境下,研究植物內(nèi)生菌提取物AAC-2對(duì)玉米幼苗生理生化特性的影響。結(jié)果表明,經(jīng)AAC-2處理后玉米苗期葉片比對(duì)照葉綠素含量增加3.33%,脯氨酸含量增加10.43%,可溶性糖含量增加11.29%,丙二醛含量降低18.50%。植物內(nèi)生菌提取物(AAC-2)通過(guò)對(duì)玉米苗期生理生化特性的干旱適應(yīng)性調(diào)節(jié),可有效緩解干旱脅迫對(duì)玉米幼苗的傷害,提高其抗旱能力。
關(guān)鍵詞:干旱脅迫;玉米(Zea mays L.);內(nèi)生菌提取物;生理生化
中圖分類號(hào):S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2016)17-4503-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.17.037
Abstract:The effects of extracts of endophytes on physiological and biochemical characters of maize(Zea mays L.) at seedling stage under 10% PEG-6000 simulating drought stress were investigated. The results showed that the chlorophyll content increased by 3.33%,the content of free proline was increased by 10.43% compared with control,the soluble sugar content in leaves of maize seedling was increased by 11.29%,the malonaldehyde content was decreased by 18.50%. All these results showed the extracts of endophytes(SRD) could alleviate the damage of drought stress on corn in seedling stage.
Key words:drought stress; maize(Zea mays L.); extracts of endophytes; physiology and biochemistry
干旱是限制農(nóng)作物生產(chǎn)的主要逆境之一,是作物產(chǎn)量減少的主要脅迫因子[1,2],造成的農(nóng)業(yè)損失嚴(yán)重[3]。玉米(Zea mays L.)在世界范圍內(nèi)廣泛種植,在整個(gè)生育時(shí)期需水量較大,干旱成為制約中國(guó)玉米發(fā)展的首要不利因素。因此,使用外源物質(zhì)提高玉米的抗旱性,減少干旱對(duì)玉米生產(chǎn)造成的損失,己成為人們密切關(guān)注的重大問(wèn)題。
外源物質(zhì)調(diào)節(jié)是指利用高分子或膜物質(zhì)調(diào)節(jié)控制水分的機(jī)能,以植物為中心,以水分為關(guān)鍵,達(dá)到節(jié)水抗旱的目的。利用化學(xué)試劑增強(qiáng)植物的抗旱能力是從發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)以后,開始研究利用微量化學(xué)物質(zhì)干預(yù)其生長(zhǎng)發(fā)育,并擴(kuò)展到植物的抗逆性方面。有關(guān)玉米干旱脅迫與抗旱性的機(jī)理及其應(yīng)用研究日益受到重視,而在干旱條件下對(duì)玉米施用植物內(nèi)生菌提取物的研究鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)研究干旱脅迫下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期生理生化特性的影響,以期為干旱逆境條件下玉米的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試玉米品種為創(chuàng)奇518。植物內(nèi)生菌提取物來(lái)源于3種野生植物根系內(nèi)生菌的提取物,按照一定比例混合,即為AAC-2。內(nèi)生菌菌株分別為鏈格孢(Alternaria alternata)、鏈格孢屬(Alternaria sp.)、晶粒鬼傘(Coprinus micaceus),均由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物工程中心分離保存。
1.2 試驗(yàn)方法
采用75%的乙醇對(duì)玉米種子消毒3 min,用滅菌后的去離子水沖洗干凈,風(fēng)干后備用。玉米苗期采用水培試驗(yàn),光照12 h,暗培養(yǎng)12 h,光照度為148 μmol/(m2·s),白天26 ℃,晚間18 ℃培養(yǎng)。采用提取物AAC-2包衣玉米種子,用量為200 ng/粒,晾干。采用 10% PEG-6000高滲溶液模擬土壤干旱脅迫,計(jì)算得到水勢(shì)為-0.15 MPa。將玉米種子置于10% PEG-6000完全營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行干旱脅迫培養(yǎng),每個(gè)處理30株,3次重復(fù)。待幼苗長(zhǎng)至2葉期后,測(cè)定葉片中葉綠素、脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)和丙二醛等生理指標(biāo)。
1.3 項(xiàng)目測(cè)定
葉綠素含量采用浸提法測(cè)定[4];脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測(cè)定[5];可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定[6];丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定[7]。
1.4 數(shù)據(jù)處理及分析
數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行計(jì)算,方差分析采用 SPSS19.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期葉綠素含量的影響
由表1可知,PEG干旱脅迫條件下,植物內(nèi)生菌提取物包衣處理對(duì)玉米苗期葉綠素含量具有顯著影響。外源AAC-2處理后葉綠素含量比對(duì)照高3.33%,可見,植物內(nèi)生菌提取物可以降低干旱脅迫對(duì)玉米苗期葉片葉綠素造成的損傷。
2.2 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)作用的影響
2.2.1 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期脯氨酸含量的影響 脯氨酸在植物抗旱適應(yīng)方面的作用主要是參與滲透調(diào)節(jié),減少氨毒害和保護(hù)生物大分子,因此植物體內(nèi)脯氨酸含量越高,植物的抗旱性越強(qiáng)[8]。如圖2所示,經(jīng)AAC-2處理后,玉米苗期葉片中脯氨酸含量比對(duì)照增加了10.43%。在玉米苗期受到干旱脅迫后,植物內(nèi)生菌提取物可使葉片脯氨酸含量增加,通過(guò)積累脯氨酸來(lái)應(yīng)對(duì)干旱脅迫對(duì)生長(zhǎng)造成的抑制作用。
2.2.2 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期可溶性蛋白質(zhì)含量的影響 可溶性蛋白是受干旱脅迫后積累的主要滲透物質(zhì)之一,對(duì)于維護(hù)細(xì)胞膨壓勢(shì),保護(hù)細(xì)胞行使正常功能具有重要的意義。如圖3所示,植物內(nèi)生菌提取物AAC-2處理玉米苗期葉片后,其可溶性蛋白質(zhì)含量有所升高,比對(duì)照提高了11.29%。結(jié)果表明,適宜濃度的植物內(nèi)生菌提取物能夠提高干旱脅迫條件下玉米苗期葉片可溶性蛋白質(zhì)的含量,從而提高玉米植株的抗旱性。
2.3 干旱脅迫條件下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期丙二醛含量的影響
由圖4可以看出,經(jīng)過(guò)處理后的玉米苗期葉片MDA含量產(chǎn)生了變化。未經(jīng)處理的對(duì)照MDA含量為17.19 μmol/g,經(jīng)過(guò)植物內(nèi)生菌提取物AAC-2處理過(guò)的MDA含量為14.01 μmol/g,說(shuō)明處理后使MDA的濃度大幅度地降低,減緩效果最為明顯,表明植物內(nèi)生菌提取物處理能夠有效減緩干旱脅迫下玉米苗期生長(zhǎng)受到的傷害。
3 小結(jié)與討論
植物的抗逆特性實(shí)質(zhì)上是一個(gè)相互交叉、錯(cuò)綜復(fù)雜的生理變化過(guò)程??购敌誀钍怯啥喾N因素相互作用而構(gòu)成的復(fù)雜綜合性狀,反映了一系列生理生化和形態(tài)變化過(guò)程[9]。干旱脅迫會(huì)使葉片光合色素含量下降,并直接影響光合器官的結(jié)構(gòu)和活性。植物在遭受干旱脅迫后葉片細(xì)胞膜透性和MDA含量升高[10],同時(shí)通過(guò)積累一些可溶性糖、游離氨基酸、脯氨酸等可溶性物質(zhì)來(lái)進(jìn)行滲透調(diào)節(jié),以此適應(yīng)干旱脅迫,且抗旱性越強(qiáng)的材料,積累量越大[11-13]。因此,光合作用和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以作為玉米幼苗對(duì)干旱脅迫適應(yīng)性的判斷物質(zhì)。本試驗(yàn)研究了干旱脅迫下植物內(nèi)生菌提取物對(duì)玉米苗期的生理生化指標(biāo)的影響,主要是對(duì)光合性能和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在同等試驗(yàn)條件下,植物內(nèi)生菌提取物拌種處理葉綠素含量要比對(duì)照高3.33%,有效地提高了干旱脅迫下玉米幼苗的光合能力。主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性糖比對(duì)照組提高了10.43%、11.29%,丙二醛含量比對(duì)照低18.50%,研究結(jié)果表明,植物內(nèi)生菌次生代謝產(chǎn)物通過(guò)對(duì)玉米生理特性的干旱適應(yīng)性調(diào)節(jié)來(lái)提高其抗旱能力。
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