摘 要： "為研究納豆芽孢桿菌菌劑對(duì)芒萁耐熱能力的影響，該研究測(cè)定了不同溫度和不同肥料處理下當(dāng)年生芒萁的光合和抗高溫生理指標(biāo)。結(jié)果表明：（1）溫度和肥料都能顯著影響芒萁的光合和抗高溫生理（P＜0.05）。（2）溫度升至45 ℃時(shí)，芒萁葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量均顯著降低（P＜0.05），高溫脅迫對(duì)芒萁光合生理的抑制屬于非氣孔限制；為抵御高溫脅迫，芒萁的超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性、脯氨酸、丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率顯著升高（P＜0.05）。（3）與對(duì)照組和有機(jī)肥組相比，菌劑顯著提高了芒萁葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、葉綠素含量以及過氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，降低了胞間CO2濃度、丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率（P＜0.05）。（4）使用主成分分析與隸屬函數(shù)法相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法綜合評(píng)價(jià)了芒萁抗高溫能力，發(fā)現(xiàn)菌劑添加的有機(jī)肥施用下芒萁的抗高溫能力得分更高。綜上認(rèn)為，芒萁具有一定的抗高溫性，能根據(jù)不同脅迫環(huán)境選擇性地誘導(dǎo)抗逆生理活動(dòng)來適應(yīng)高溫環(huán)境；納豆芽孢桿菌菌劑可緩解高溫脅迫對(duì)芒萁光合作用的抑制，誘導(dǎo)抗氧化酶活性的提高以緩解細(xì)胞的損傷，減輕滲透調(diào)節(jié)的壓力，有效提高芒萁對(duì)高溫脅迫的抵抗能力。該研究結(jié)果對(duì)南方紅壤侵蝕區(qū)及類似區(qū)域的生態(tài)修復(fù)和水土保持具有一定意義。

關(guān)鍵詞： 芒萁， 高溫脅迫， 納豆芽孢桿菌， 光合特性， 抗逆生理

中圖分類號(hào)： "Q945

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： "A

文章編號(hào)： "1000-3142（2024）11-2089-12

Effects of bacterial agent application on physiological

characteristics of photosynthesis and stress resistance

in Dicranopteris pedata under high temperature stress

Abstract： "In order to investigate study the influence of microbial agent Bacillus natto on the ability of Dicranopteris pedata to tolerate high temperature stress， we determined the physiological indexes of photosynthesis and resistance to high temperature of annual D. pedata under different temperatures and fertilizer treatments. The results were as follows： （1） Both temperature and fertilizer could significantly affect the photosynthesis and high temperature resistance physiology of D. pedata （P＜0.05）. （2） The net photosynthetic rate， transpiration rate， stomatal conductance， and chlorophyll content of D. pedata leaves were significantly reduced （P＜0.05） when the temperature was increased to 45 ℃. The inhibition of photosynthetic physiology of Dicranopteris pedata by high-temperature stress was an non-stomatal limiting. To defend the high temperature stress， the superoxide dismutase， peroxidase activity， proline， malondialdehyde content， and relative conductivity of D. pedata were increased significantly （P＜0.05）. （3） Compared with the control group and the organic fertilizer group， the fertilizer with microbial agent audition significantly increased the net photosynthetic rate， transpiration rate， stomatal conductance， chlorophyll content， and the activities of peroxide dismutase and catalase in leaves of D. pedata， and decreased the intercellular CO2 concentration， malondialdehyde content and the relative electrical conductivity of D. pedata leaves （Plt;0.05）. （4） The evaluation method combining principal component analysis and membership function method was used to evaluate the high temperature resistance of D. pedata. It was found that the D. pedata scored higher in resistance to high temperature under fertilizer-added origin manure application. Overall， D. pedata has a certain degree of resistance to high temperature， and can selectively induce stress resistance physiology to adapt the high temperatures environment according to different stress environments. Bacillus natto can alleviate the photosynthesis inhibition of Dicranopteris pedata by high temperature stress， induce the increase of antioxidant enzyme activities to alleviate cell damage， reduce the pressure of osmoregulation， and effectively improved the resistance of D. pedata induced by high temperature stress. This study provide a reference for the ecological restoration and soil and water conservation in the southern red soil erosion area and similar areas.

Key words： Dicranopteris pedata，" high temperature stress，" Bacillus natto，" photosynthetic characteristics， stress resistance physiology

植物的生長(zhǎng)發(fā)育和擴(kuò)散對(duì)于溫度變化十分敏感 （Wahid et al.， 2007）。全球變暖背景下高溫作為非生物脅迫因子，會(huì)損害植物的光合系統(tǒng)，降低光合效率 （Hayat et al.， 2009），同時(shí)打破活性氧的平衡從而破壞植物細(xì)胞質(zhì)膜，攻擊生物大分子，阻礙植物細(xì)胞功能的正常發(fā)揮 （Janicka-Russak et al.， 2012），最終影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育甚至導(dǎo)致其死亡。受到高溫脅迫后，植物會(huì)做出應(yīng)激反應(yīng)，如誘導(dǎo)抗氧化酶活性以消除過量的活性氧，積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以平衡細(xì)胞內(nèi)外水勢(shì)等，減輕高溫脅迫造成的損傷以保護(hù)植物細(xì)胞 （張婷等， 2023）。除植物自身能夠通過相應(yīng)機(jī)制抵御高溫脅迫以外，微生物能夠提高植物應(yīng)答高溫脅迫的耐熱性 （張春楠等， 2020），特別是一些有益的細(xì)菌和真菌能夠改善脅迫下植物的生理性能，增強(qiáng)植物抗逆性，幫助植物克服非生物脅迫的危害 （Levy et al.， 1983）。因此，菌劑應(yīng)用于誘導(dǎo)植物相關(guān)抗逆生理的表達(dá)成為提高植物應(yīng)答高溫脅迫能力的有效措施 （沈杰等， 2016）。尹聰和許嘯（2011）研究發(fā)現(xiàn)，納豆芽孢桿菌（Bacillus natto）是一種耐熱性強(qiáng)且穩(wěn)定性高的益生菌，可通過產(chǎn)生許多抗菌物質(zhì)、維生素類物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)等來增強(qiáng)機(jī)體免疫力和調(diào)節(jié)機(jī)體腸道菌群環(huán)境。同時(shí)，納豆芽孢桿菌菌劑具有制備低投入、高收益和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可輔助有機(jī)肥和化肥發(fā)揮更佳的施用效果 （Liu et al.， 2022），符合現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展訴求。

芒萁（Dicranopteris pedata）是一種廣泛生長(zhǎng)于我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)的多年生蕨類植物，是南方紅壤侵蝕區(qū)抑制水土流失和修復(fù)生態(tài)環(huán)境的重要先鋒植物 （梁美霞等， 2021）。南方紅壤侵蝕區(qū)林下植被稀疏，甚至無(wú)上層植被覆蓋地表 （袁再健等， 2020），導(dǎo)致夏季高溫時(shí)地表溫度大幅增長(zhǎng)，因此芒萁容易遭受高溫脅迫，從而限制了其生長(zhǎng)和蔓延。然而，高溫脅迫下芒萁的光合和抗高溫生理如何應(yīng)答，納豆芽孢桿菌是否能夠增強(qiáng)高溫脅迫下芒萁的抗高溫能力等科學(xué)問題相關(guān)研究鮮見報(bào)道，成為南方紅壤侵蝕區(qū)水土保持研究領(lǐng)域的一個(gè)空白。因此，在全球變暖大環(huán)境下，深入了解芒萁對(duì)高溫脅迫的應(yīng)答以及促進(jìn)芒萁對(duì)高溫脅迫的抵御或?qū)⒊蔀槟戏郊t壤侵蝕區(qū)水土保持和生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵之一。

為研究芒萁如何響應(yīng)高溫脅迫，本研究假設(shè)納豆芽孢桿菌菌劑能夠誘導(dǎo)芒萁的生理生化以抵御高溫脅迫，從光合生理和抗高溫生理兩個(gè)角度探討芒萁的抗高溫能力并加以驗(yàn)證，以期為高溫環(huán)境下芒萁適應(yīng)性生長(zhǎng)發(fā)育和南方紅壤侵蝕區(qū)及類似水土流失地區(qū)的生態(tài)治理提供理論依據(jù)和科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料選用從福建省福州市鼓山（119°22′—119°25′ E、25°20′—26°05′ N）移栽的1年生芒萁，供試土壤為鼓山風(fēng)景區(qū)花崗巖發(fā)育的山地紅壤。供試菌劑為福建省微生物研究所自備所得的納豆芽孢桿菌菌劑，方法如下。將納豆芽孢桿菌菌株接種到相應(yīng)的肉湯培養(yǎng)基（Luria-Bertani，LB：0.5%酵母提取物，1%蛋白胨，0.5%氯化鈉，pH 7.2～7.4）和馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（potato dextrose agar，PDA：20%土豆，2%葡萄糖，2%瓊脂）中，置于37 ℃、150 r·min-1的恒溫?fù)u床培養(yǎng)；24 h后取培養(yǎng)好的種子液以1%的移種量混勻混入固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基（麩皮1 kg，豆粕8 kg，水6.5 L），37 ℃條件培養(yǎng)48 h；將培養(yǎng)好的固態(tài)發(fā)酵物于50 ℃下烘干。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在福州鼓山選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的當(dāng)年生芒萁，移栽至福建省微生物研究所的人工氣候培養(yǎng)箱。培養(yǎng)2月后，設(shè)置3組處理，第一組為對(duì)照組，不施用任何肥料（F1），第二組施用有機(jī)肥（F2，有機(jī)肥/土壤=1/4，V/V），第三組施用納豆芽孢桿菌菌劑+有機(jī)肥（F3，菌劑/有機(jī)肥/土壤=1/1/4，V/V/V）。預(yù)培養(yǎng)期間，培養(yǎng)箱的晝夜模擬設(shè)置為白晝16 h，25 ℃；黑夜8 h，20 ℃；光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1。

施肥處理1個(gè)月后，進(jìn)行短期高溫脅迫試驗(yàn)。脅迫時(shí)，晝夜模式不變，溫度模式設(shè)置為25 ℃/20 ℃、35 ℃/30 ℃、45 ℃/40 ℃，共處理48 h。其中，25 ℃/20 ℃為對(duì)照組，35 ℃/30 ℃、45 ℃/40 ℃為高溫脅迫組。為防止干旱，培育和脅迫期間各處理材料于每日上午7：00進(jìn)行澆灌，使土壤持水量保持于60%～70%。短期高溫脅迫后，次日上午9：00—11：00檢測(cè)光合參數(shù)。每個(gè)處理下重復(fù)測(cè)3株芒萁，每株取2片成熟葉子，共6次。剪下測(cè)量過光合作用的芒萁葉片低溫保存。室內(nèi)測(cè)定芒萁葉片生理指標(biāo)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.3 檢測(cè)方法

利用便攜式光合作用系統(tǒng)（Li-6800，USA）在恒定的室內(nèi)光源下測(cè)定各處理下芒萁葉片的光合參數(shù)，凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）和胞間CO2濃度（intercellular CO2 concentration，Ci）。測(cè)定時(shí)，葉室內(nèi)的流量設(shè)置值為500 μmol·m-2·s-1，壓力閥為0.1 kPa，光照強(qiáng)度為1 600 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為400 μmol·m-2·s-1，葉片溫度為25 ℃，葉室內(nèi)的濕度為55%～60%。采用丙酮法檢測(cè)葉綠素（chlorophyll，Chl）含量。逆境生理指標(biāo)的試驗(yàn)方法如下：采用氮藍(lán)四唑法檢測(cè)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，愈創(chuàng)木酚法檢測(cè)過氧化物酶（peroxidase，POD）活性，紫外光度計(jì)法檢測(cè)過氧化氫酶（catalase，CAT）活性，茚三酮法檢測(cè)脯氨酸（proline，Pro）含量，硫代巴比妥酸法檢測(cè)丙二醛（macondiadehyde，MDA）含量，電導(dǎo)儀檢測(cè)相對(duì)電導(dǎo)率（relative electrical conductivity，REC）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將測(cè)定的各個(gè)生理指標(biāo)數(shù)據(jù)錄入Microsoft Excel 2019并進(jìn)行整理與計(jì)算。采用SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙因素方差分析（two-way ANOVA）和單因素方差分析（one-way ANOVA），檢測(cè)施肥處理和溫度變化對(duì)芒萁光合生理和抗高溫生理的影響。單因素方差分析時(shí)，若通過方差齊性檢驗(yàn)則采用S-N-K方法做事后多重比較檢驗(yàn)，若未通過方差齊性檢驗(yàn)則用Dunnett’s C做事后多重比較檢驗(yàn)。

通過主成分分析和隸屬函數(shù)法相結(jié)合的方法 （朱亞迪等， 2022）評(píng)價(jià)不同高溫脅迫處理下芒萁的耐高溫能力。采用SPSS 22軟件做數(shù)據(jù)的Pearson相關(guān)性分析、Kaiser-Meyer-Olkin檢驗(yàn)和Bartlett球形檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析的可行性。使用SPSS 22軟件對(duì)數(shù)據(jù)做主成分分析，獲取特征值、貢獻(xiàn)率、主成分載荷等，計(jì)算主成分得分（principal component score，PCS）。用隸屬函數(shù)法計(jì)算主成分得分的隸屬函數(shù)值，結(jié)合主成分貢獻(xiàn)率的比率得出3種高溫脅迫下芒萁的抗逆性綜合得分，以評(píng)價(jià)其耐高溫能力。計(jì)算公式如下：

式中：UPCSj為第j個(gè)PCS的隸屬函數(shù)值；xj為第j個(gè)PCS，xmin為第j個(gè)主成分內(nèi)的最小值；xmax為第j個(gè)主成分內(nèi)的最大值；Wj為第j個(gè)PCS的貢獻(xiàn)率比率；Pj為第j個(gè)主成分貢獻(xiàn)率；D為芒萁耐高溫能力綜合得分，D值越高，耐高溫能力越強(qiáng)。

使用軟件Origin Pro 2022制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 芒萁葉片光合特性

雙因素方差分析結(jié)果（表1）顯示，不同溫度和不同肥料分別對(duì)芒萁各光合特性指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響（Plt;0.05）。同時(shí)，溫度和肥料雙因素交互作用也對(duì)芒萁各光合指標(biāo)有顯著影響（Plt;0.05）。

隨著溫度的上升，F(xiàn)2組芒萁的Pn先上升再大幅下降（Plt;0.05），而溫度從25 ℃升到35 ℃時(shí)，F(xiàn)2組芒萁Tr、Gs和Ci基本保持不變，但上升到45 ℃時(shí)，Tr和Gs顯著下降，而Ci顯著上升（Plt;0.05）；F3組芒萁的Pn和Gs隨溫度的變化趨勢(shì)與F2組相似，但Tr呈現(xiàn)先上升后下降、Ci呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，變化差異顯著（Plt;0.05）（圖1）。3種施肥處理間比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升到45 ℃時(shí)，除Ci以外，F(xiàn)3組芒萁的其余3項(xiàng)氣體交換參數(shù)都顯著高于F2組和F1組（Plt;0.05）。3種施肥處理的芒萁Chl含量隨溫度的上升均呈顯著下降趨勢(shì)（Plt;0.05）。與F1組相比，在35 ℃和45 ℃時(shí)，F(xiàn)2組和F3組芒萁的Chl均顯著高于F1組，其中45 ℃時(shí)F3組芒萁的Chl還顯著高于F2組（Plt;0.05）。

2.2 芒萁細(xì)胞質(zhì)膜的損害

雙因素方差分析結(jié)果（表2）顯示，不同溫度和不同肥料對(duì)芒萁REC和MDA均產(chǎn)生顯著影響（Plt;0.05）。但是，溫度和肥料兩因素交互作用對(duì)芒萁細(xì)胞膜無(wú)顯著影響。

隨著溫度的上升，3種施肥處理下芒萁的REC和MDA都顯著提高（Plt;0.05）。與F1組對(duì)比發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)2組芒萁的REC和MDA與F1組均無(wú)顯著性差異；F3組芒萁的REC和MDA在45 ℃高溫脅迫時(shí)顯著低于F1組（Plt;0.05）（圖2）。

2.3 芒萁的抗氧化及滲透調(diào)節(jié)

雙因素方差分析結(jié)果（表3）顯示，不同溫度和不同肥料分別對(duì)芒萁抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)均產(chǎn)生顯著影響（Plt;0.05）。除POD以外，溫度和肥料兩因素交互作用對(duì)芒萁SOD、CAT和Pro均產(chǎn)生顯著影響（Plt;0.05）。

隨著溫度的上升，各施肥處理的芒萁SOD和POD活性均呈顯著升高的趨勢(shì)，F(xiàn)3組的CAT依然隨溫度的上升顯著升高，而F2組則呈現(xiàn)先顯著升高再顯著降低的變化趨勢(shì)（Plt;0.05）。35 ℃時(shí)的F3組芒萁CAT活性和45 ℃時(shí)的F3組芒萁SOD和CAT活性均顯著高于F1和F2組（Plt;0.05）。3種施肥處理下芒萁的Pro含量隨溫度的上升而顯著升高（Plt;0.05）。25 ℃時(shí)，F(xiàn)2和F3組芒萁的Pro含量顯著高于F1組；35 ℃時(shí)，F(xiàn)3組芒萁的Pro含量顯著小于F1和F2組（Plt;0.05）；而45 ℃時(shí)，3組間芒萁的Pro含量無(wú)顯著性差異（P＞0.05）（圖3）。

2.4 耐高溫能力評(píng)價(jià)

Pearson相關(guān)性分析結(jié)果（圖4：A）顯示，除CAT僅與POD有顯著正相關(guān)以外，所有指標(biāo)均呈顯著相關(guān)性（P＞0.05）；KMO檢驗(yàn)結(jié)果為0.86，Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果為P＜0.005。因此，本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)適合做主成分分析。

主成分分析結(jié)果（表4；圖4：B、C）表明，特征值大于1的主成分有2個(gè)，即總共提取出2個(gè)主成分。第一主成分特征值為8.71，貢獻(xiàn)率為79.18%；第二主成分特征值為1.43，貢獻(xiàn)率為13.00%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到92.18%，能夠反映絕大部分信息，涵蓋了不同高溫脅迫下芒萁的耐高溫能力。根據(jù)圖4：B和載荷矩陣可知，第一主成分包括了Tr、Pn、Gs、Ci、SOD、POD、Pro、MDA、REC和Chl共10個(gè)指標(biāo)的主要信息，第二主成分僅包括CAT的主要信息。分別以x1 - x11代表Tr、Pn、Gs、Ci、SOD、POD、CAT、Pro、MDA、REC和Chl，以y1和y2表示第一主成分得分和第二主成分得分，根據(jù)載荷矩陣和主成分特征值獲得公式（4）和（5）?；趛1和y2值計(jì)算隸屬函數(shù)值，以主成分貢獻(xiàn)比率Wj為權(quán)重，得到3種高溫脅迫下芒萁耐高溫能力綜合得分（表5）。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示， 高溫脅迫下F3處理的芒萁耐高溫能力優(yōu)于F2處理。

y1=-0.33x1-0.33x2-0.33x3+0.32x4+0.32x5+0.28x6-0.01x7+0.32x8+0.33x9+0.28x10-0.33x11"（4）

y2=0.07x1+0.19x2+0.15x3-0.18x4+0.09x5+0.43x6+0.81x7-0.08x8+0.06x9+0.19x10-0.02x11 （5）

3 討論

3.1 高溫脅迫抑制芒萁光合作用

植物的光合作用是十分復(fù)雜的生物化學(xué)過程，對(duì)外界溫度的變化極其敏感（張順堂等， 2011）。因此，光合特性的變化能反映高溫脅迫對(duì)植物的損害。其中，Pn、Tr、Gs和Ci是4種基本的光合參數(shù)，Chl含量也能夠反映植物的光合特性。本研究中，隨著溫度的上升，F(xiàn)1組芒萁的Pn、Tr和Gs在45 ℃時(shí)顯著下降，這反映出芒萁能夠抵御一定程度的高溫脅迫，但脅迫程度過高也會(huì)導(dǎo)致其光合速率的降低。這與前人（杜堯東等， 2012; Feng et al.， 2014）研究結(jié)果相似。Pn、Tr、Gs和Ci關(guān)系密切，高溫脅迫會(huì)導(dǎo)致植物Gs降低，進(jìn)而導(dǎo)致Pn和Tr降低 （安佳佳等， 2010）。由此可見，芒萁為應(yīng)答高溫脅迫，做出了適當(dāng)閉合葉片氣孔的反應(yīng)。然而，45 ℃脅迫時(shí)，芒萁Ci出現(xiàn)顯著上升的現(xiàn)象，這可能是由于高溫脅迫降低了光合速率，光合作用同化的CO2低于來自外界的或者呼吸作用增加的CO2。這也表明高溫脅迫對(duì)芒萁光合作用的抑制是非氣孔限制 （Drake et al.， 2017）。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，Ci與Pn、Tr、Gs等光合指標(biāo)都呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，進(jìn)一步證明了芒萁在高溫脅迫下非氣孔限制的光合作用抑制現(xiàn)象。高溫脅迫下，芒萁葉片的光合反應(yīng)位點(diǎn)、電子傳遞鏈和PS Ⅱ的放氧復(fù)合體受到傷害，葉肉細(xì)胞光合活性的下降，致使芒萁葉片的光合反應(yīng)能力受到抑制，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2減少而滯留胞間，并導(dǎo)致Ci上升。

3.2 芒萁的耐高溫能力

REC和MDA常被用作植物細(xì)胞質(zhì)膜受損程度評(píng)價(jià)的指示性指標(biāo) （趙雁等， 2015; 張鶴等， 2022）。本研究中，F(xiàn)1組芒萁葉片的REC和MDA僅在脅迫溫度升高至45 ℃時(shí)顯著高于對(duì)照。這表明在一定程度上芒萁細(xì)胞質(zhì)膜能夠保護(hù)自己的完整性，維持正常的生理功能。然而，脅迫程度過高時(shí)，芒萁細(xì)胞質(zhì)膜依然受到活性氧氧化的威脅而受損。Ul Hassan等（2021）研究表明，高溫脅迫下植物能夠快速調(diào)節(jié)SOD、POD和CAT等抗氧化酶和Pro等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以抵御脅迫的威脅。35 ℃時(shí)，芒萁的POD、CAT和Pro發(fā)揮著抵御高溫脅迫的關(guān)鍵作用，使芒萁保持相對(duì)較低的REC和MDA，所受的傷害較小。45 ℃時(shí)，SOD和POD活性以及Pro濃度協(xié)同抵御高溫脅迫，但是CAT活性顯著下降，而此時(shí)芒萁的REC和MDA均呈顯著上升趨勢(shì)。這表明在脅迫程度較強(qiáng)的高溫脅迫下，即使抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)一步發(fā)揮作用，芒萁也不可避免地受到了較大傷害。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)芒萁在應(yīng)對(duì)不同程度高溫脅迫時(shí)采取的應(yīng)答措施略有不同?？梢?，芒萁能夠根據(jù)不同的脅迫環(huán)境選擇性提高抗氧化酶活性來適應(yīng)高溫環(huán)境，這屬于植物自身獨(dú)有的應(yīng)激反應(yīng)（劉敏和房玉林， 2020）。

3.3 菌劑施用對(duì)高溫脅迫下芒萁光合能力的促進(jìn)

光合作用是植物積累生物質(zhì)和轉(zhuǎn)運(yùn)分配光合產(chǎn)物的重要生理性能（薛義霞等， 2010），也是植物體內(nèi)重要的代謝過程，增強(qiáng)光合生理能夠增強(qiáng)植物的抗逆性（陳笑瑩等， 2013）。微生物菌劑含有大量有益活菌，能夠在改善土壤的同時(shí)增強(qiáng)植物的生理性能（王志超， 2019）。與F1和F2處理組相比，45 ℃脅迫下F3處理組的芒萁具有更高的Pn、Tr、Gs、和Chl，結(jié)合two-way ANOVA結(jié)果，表明有機(jī)肥和納豆芽孢桿菌菌劑共同增強(qiáng)了高溫脅迫下芒萁的光合能力，從而增強(qiáng)了芒萁的抗高溫能力。高溫脅迫對(duì)植物光合生理的危害取決于核酮糖二磷酸羧化酶（Rubisco）等酶活性以及類囊體膜中PSⅡ等光合器官的功能性受高溫脅迫的影響程度（葉曉青等， 2023）?；诟邷孛{迫對(duì)芒萁光合生理的抑制為非氣孔限制， 本研究結(jié)果表明施用添加了納豆芽孢桿菌菌劑的有機(jī)肥有效緩解了高溫脅迫下芒萁光合相關(guān)酶活性以及葉片光合器官的損傷，保護(hù)了芒萁葉片的光合活性。相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pn、Tr、Gs、和Chl之間呈極顯著正相關(guān)，這說明Chl的合成與芒萁光合能力關(guān)系密切，進(jìn)一步表明菌劑施用能通過促進(jìn)Chl的合成增強(qiáng)芒萁的光合作用能力。

添加納豆芽孢桿菌的有機(jī)肥對(duì)芒萁光合生理的促進(jìn)效果要明顯優(yōu)于單獨(dú)施用有機(jī)肥。比較45 ℃高溫脅迫下F1和F2處理組發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥能增強(qiáng)芒萁的光合能力，但仍然顯著低于F3處理組?？赡苁且?yàn)榧{豆芽孢桿菌分泌的活性物質(zhì)與有機(jī)肥中的營(yíng)養(yǎng)成分共同促進(jìn)了葉綠素合成前體物質(zhì)的積累，Chl因此顯著增加，從而增強(qiáng)了芒萁轉(zhuǎn)化光能的能力以及光能的利用率。陳笑瑩等（2013）同樣發(fā)現(xiàn)接種AM真菌的玉米具有更強(qiáng)的光合能力；王歸鵬等（2021）同樣發(fā)現(xiàn)在有機(jī)基質(zhì)里添加微生物菌劑后調(diào)節(jié)了葉片氣孔，提高了Pn和Chl，均與本研究結(jié)果相似。同時(shí)，微生物會(huì)產(chǎn)生相關(guān)激素和信號(hào)分子，協(xié)助芒萁誘導(dǎo)氣孔開閉、光合電子傳遞及其他代謝途徑，進(jìn)而提高了Pn（張忠學(xué)等， 2019; 王歸鵬等， 2021），這也是添加了納豆芽孢桿菌菌劑的F3處理組的芒萁光合能力強(qiáng)于僅施用有機(jī)肥的F2處理組的另一重要原因。

3.4 菌劑施用對(duì)高溫脅迫下芒萁抗逆生理的誘導(dǎo)

范娜等（2021）研究表明微生物肥料能夠改善土壤結(jié)構(gòu)和微生物環(huán)境，具有解鉀、釋磷、固氮的功能，對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)和增強(qiáng)植物抗逆性有著顯著作用。本文相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，45 ℃高溫脅迫下芒萁SOD與POD呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，CAT與POD為極顯著正相關(guān)，這有力地證明了SOD與POD的協(xié)同作用以及POD與CAT的協(xié)同作用在抵御活性氧氧化細(xì)胞膜時(shí)起到了關(guān)鍵作用。其中，45 ℃脅迫下F3組芒萁的SOD和CAT在整體上都要高于F1，尤其當(dāng)F1和F2組的CAT活性下降時(shí)，F(xiàn)3組的CAT活性顯著上升，說明在高溫脅迫下，納豆芽孢桿菌菌劑會(huì)促使芒萁植株體內(nèi)產(chǎn)生更高的酶活性來消除植物體在脅迫下產(chǎn)生的有害物質(zhì)， 強(qiáng)化了SOD與POD的協(xié)同作用以及POD與CAT的協(xié)同作用。雖然芒萁的Pro、REC和MDA都隨著高溫脅迫程度的提升而上升，但是F3處理下的Pro在35 ℃時(shí)顯著低于F1和F2組，MDA和REC在45 ℃時(shí)顯著低于F1組，進(jìn)一步證明納豆芽孢桿菌菌劑在一定程度上能夠有效提高芒萁的耐熱性，緩解了高溫脅迫對(duì)芒萁的損傷 （楊倩等， 2013）。高溫脅迫易增加植物蒸騰作用，使植物細(xì)胞容易失去水分，導(dǎo)致植物受到一定程度的水分脅迫。Pro作為滲透調(diào)節(jié)劑本應(yīng)發(fā)揮關(guān)鍵作用，然而本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)菌劑施用并未顯著誘導(dǎo)芒萁Pro的合成以抵御水分脅迫。已有報(bào)道表明，納豆發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生具有良好的保水性和生物溶性的γ-聚谷氨酸 （張文， 2014），γ-聚谷氨酸會(huì)誘導(dǎo)具有親水性的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累（朱安婷等， 2010），從而降低細(xì)胞滲透勢(shì)，增強(qiáng)芒萁的抗性。

3.5 菌劑誘導(dǎo)芒萁耐高溫脅迫能力的綜合評(píng)價(jià)

主成分分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第一主成分包含了芒萁光合生理和抗逆生理79.2%的信息，其中POD、REC、SOD、Pro、MDA和Ci與第一主成分呈正相關(guān)，POD、SOD和Pro是植物的重要抗逆生理生化物質(zhì)，這進(jìn)一步說明了POD、SOD酶活性的誘導(dǎo)和Pro的合成積累是芒萁應(yīng)答高溫脅迫的重要抵御機(jī)制。細(xì)胞質(zhì)膜受損的指示性指標(biāo)REC和MDA也為芒萁細(xì)胞在高溫脅迫下遭受損害提供了有力證據(jù)。Pn、Gs、Tr和Chl與第一主成分呈負(fù)相關(guān)，說明高溫脅迫下芒萁的光合能力受損。從不同施肥處理角度看，不施肥的F1處理組和僅施用有機(jī)肥的F2處理組高度重合，因此僅施用有機(jī)肥不能增強(qiáng)芒萁抵御高溫脅迫的能力。添加納豆芽孢桿菌菌劑的有機(jī)肥的處理組F3與F1和F2處理組具有一定差異。溫度主成分分析發(fā)現(xiàn)，不同溫度處理使芒萁的光合生理和耐高溫生理發(fā)生了明顯的變化，其中45 ℃時(shí)，F(xiàn)3處理組在第一象限，而F1和F2處理組都在第四象限，這些都有力地證明了添加納豆芽孢桿菌菌劑的有機(jī)肥有效地增強(qiáng)了芒萁的光合能力和耐高溫能力。

然而，僅以單個(gè)植物生理指標(biāo)評(píng)價(jià)其耐高溫能力具有局限性，因?yàn)楦邷孛{迫對(duì)植物的影響是多方面的，植物調(diào)節(jié)各種生理活動(dòng)抵御高溫脅迫同樣是一個(gè)極其復(fù)雜的過程。目前，主成分分析與隸屬函數(shù)法相結(jié)合綜合評(píng)價(jià)植物的抗逆性是熱門的評(píng)價(jià)方式 （朱亞迪等， 2022）。因此，為評(píng)價(jià)納豆芽孢桿菌菌劑對(duì)芒萁抵御高溫脅迫的作用，本研究采用該方法對(duì)F2和F3處理下芒萁的耐高溫能力做綜合評(píng)價(jià)。最終評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，3種溫度處理下F3處理組芒萁的耐高溫能力都要強(qiáng)于F3處理組，這說明納豆芽孢桿菌菌劑有效提高了芒萁的耐高溫能力。此外，雙因素方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度變化和不同肥料施用的交互作用對(duì)芒萁的光合生理和抗逆生理都有顯著影響。但是， 這種交互作用對(duì)芒萁的REC和MDA卻沒有顯著的影響。這是因?yàn)楦邷匾种泼⑤降墓夂咸匦?，迫使芒萁調(diào)節(jié)抗逆生理抵御脅迫；而納豆芽孢桿菌菌劑則增強(qiáng)芒萁的光合作用，并協(xié)助芒萁調(diào)節(jié)抗逆生理活動(dòng)以增強(qiáng)對(duì)高溫脅迫的耐受性，進(jìn)一步證明芒萁在納豆芽孢桿菌菌劑作用下有效緩解了高溫脅迫的危害。

4 結(jié)論

本研究探討了芒萁對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)以及納豆芽孢桿菌菌劑+有機(jī)肥施用誘導(dǎo)芒萁抵抗高溫脅迫的能力。研究發(fā)現(xiàn)，芒萁具有一定的耐高溫性，但是溫度脅迫程度過高時(shí)受損依然嚴(yán)重，導(dǎo)致非氣孔限制的光合速率下降，細(xì)胞質(zhì)膜遭到氧化。此時(shí)，芒萁能夠根據(jù)不同脅迫情況調(diào)節(jié)自身抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以抵御高溫脅迫。此外，相較于單純施用有機(jī)肥，納豆芽孢桿菌菌劑+有機(jī)肥施用能夠在一定程度上緩解高溫脅迫對(duì)芒萁光合作用的抑制，誘導(dǎo)抗氧化酶活性的提高以緩解細(xì)胞的損傷，減輕滲透調(diào)節(jié)的壓力，有效提高芒萁對(duì)高溫脅迫的抵抗能力。

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