丛枝菌根真菌对草莓耐盐性及果实品质的影响

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:emily9999
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土壤盐渍化不仅是我国亦是世界亟待解决的重要问题之一。草莓(Fragaria×ananassa)为蔷薇科草莓属多年生草本植物,果实鲜美红艳,风味独特,富含多种酚类化合物,营养价值极高,摄食后可以延缓衰老,预防各种疾病,其产量和栽培面积在小浆果生产中一直居于首位。但由于草莓对盐敏感,土壤盐渍化限制了草莓的发展,因此,如何提高草莓的耐盐性,培育耐盐品种,有效利用大面积的盐碱地,成为草莓生产的研究热点。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然界存在的一种普遍的共生真菌,可以提高植物的抗逆性,如抗旱、抗盐碱、抗低温等,并具有天然、无污染等独有特征与优势,其耐盐性在一些大田作物和蔬菜上已有应用,但是在草莓上却鲜有报道。本文利用3个耐盐性不同的加拿大主栽草莓品种‘Jewel’、‘Kent’和‘Saint-Pierre’,分别在St-Jean-sur-Richelieu和L’Acadie两个地点的温室中,用浓度为0、30、60 mmol/L的NaCl处理接种和不接种AMF Glomus irregulare B?aszk., Wubet, Renker & Buscot DAOM 197198的供试草莓,研究了AMF提高草莓耐盐性的作用及生理机制,主要研究结果如下:1)NaCl处理6周后,观察发现3个草莓品种的盐害指数随着盐浓度的增加而上升,盐胁迫开始第5 d后,草莓品种‘Kent’叶片开始出现叶缘失水、萎蔫等受害症状,品种‘Jewel’和‘Saint-Pierre’分别在盐胁迫后的第9 d和第10 d出现受害症状。接种AMF缓解了草莓盐胁迫的受害症状,促进了草莓生长。2)NaCl浓度为30 mmol/L和60 mmol/L的盐处理下,草莓的叶片数减少,开花期延迟,单果重降低,叶面积减小、叶片相对含水量降低、水分饱和亏增加。接种AMF相应地提高了以上参数的大小,缓解了盐胁迫带来的危害。NaCl胁迫降低了草莓叶片中叶绿素含量SPAD,而接种AMF使草莓叶片SPAD值提高了11.2%。草莓叶片多酚含量Dualex随NaCl浓度的增加呈先升高后降低的趋势,但同一盐浓度下接种AMF的草莓叶片Dualex值分别是未接种处理的1.16、1.08、1.06倍。3)首次报道了NaCl胁迫下AMF与草莓根系的相互作用。NaCl胁迫降低了AMF侵染率,AMF侵染率与盐胁迫强度呈显著负相关(r = -0.995,p < 0.05)。AMF改变了NaCl胁迫下草莓的根系形态,增加了草莓的根系总长、根系表面积、根系体积、根系平均直径、根系分叉数和分枝数。与对照相比,AMF使细根(直径φ≤0.5 mm)的百分比降低了3.8%,但使中根(0.5 mm <φ≤1.5 mm)和粗根(φ> 1.5 mm)的百分比分别提高了10.7%和19.6%,说明菌根侵染改变了根系结构,使得粗根的比例增加。接种AMF使得NaCl胁迫下草莓地上部和地下部的生物量明显增加,提高了草莓的根冠比和根系活力。接种AMF草莓的比根长比对照提高了44.2%。4)NaCl胁迫影响了草莓对矿质元素的吸收,草莓叶片中的氮、磷、钾、钙、镁等大量元素和铜、铁、锰、锌等微量元素的含量均随NaCl浓度的升高而降低,但是接种AMF显著提高了这些元素在草莓叶片中的含量。Na+随着盐浓度的上升而升高,接种AMF使草莓对Na+的吸收比对照降低了15.7%。盐胁迫和AMF侵染对硼的影响不显著。AMF与根系建立共生关系后,降低了NaCl胁迫下草莓叶片中脯氨酸的含量,提高了可溶性糖和可溶性蛋白的含量,保持细胞内外的渗透平衡,保证草莓正常的水分供应,降低了盐胁迫的影响。5)NaCl胁迫下,接种AMF的草莓叶片中H2O2、O2·–和丙二醛(Maloniedialdehyde,MDA)的含量比未接种的草莓分别降低了27.9%、15.2%和16.2%,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxydase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性分别提高了16.5%、24.4%和31.6%,说明接种AMF能缓解盐诱导的氧化胁迫对草莓造成的伤害。6)本文首次系统地研究了NaCl胁迫下AMF对草莓果实品质、总酚含量和抗氧化活性的影响,结果发现NaCl胁迫对草莓果实品质和抗氧化活性的影响随着盐浓度的不同而变化。30 mmol/L NaCl处理提高了草莓果实的可溶性固形物含量(Soluble solids content,SSC)、可滴定酸含量(Titratable acidity,TA)、果实硬度、货架期、抗坏血酸含量、总酚含量(Total phenolic content,TPC)、抗氧化活性(Total antioxidant capacity,TAC)和氧自由基清除能力(Oxygen radical absorbance capacity,ORAC),但是随着盐浓度的升高,草莓果实品质和抗氧化活性显著下降。接种AMF可以提高草莓的品质和抗氧化活性,但是提高幅度随着盐浓度的升高而降低。盐浓度和AMF侵染均提高了草莓果实中苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)的活性。7)根据本文试验结果可以看出,草莓品种‘Saint-Pierre’耐盐性最强,其次是‘Jewel’,‘Kent’最不耐盐。
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