丛枝菌根真菌对弱光及盐胁迫下甜瓜生长和光合作用的影响

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丛枝菌根真菌(AMF)与植物形成一种互惠共生体,诸多研究报道均显示其有助于提高植物抗逆性,研究包括丛枝菌根真菌在内的可以提高设施栽培效率的各种措施和方法具有广阔的应用价值和现实意义。甜瓜作为一种重要的喜光园艺作物,在日光温室栽培中,特别是在中国西南地区,常常面临着光照不足和盐分积累的双重困境。本研究以甜瓜品种‘中蜜3号’为试材,对AMF提高甜瓜在弱光和盐胁迫复合逆境下的生理适应机制及光合机制进行了比较系统的研究,主要结果如下:(1)盐胁迫会阻碍菌根形成和发展,单一弱光因子对菌根侵染率无明显阻碍作用;弱光和盐复合胁迫下,低浓度盐处理能够促进植株地上部徒长,而高浓度盐胁迫抑制地下部根系形成,同时接种AMF能够有效的抑制以上两种不良影响;弱光下接种AMF可以增加植株物质积累;低浓度和短暂的高浓度盐胁迫会提高植株叶片的淀粉含量,并且接种AMF会促进和延长这种效应。(2)盆内EC值达到3.Oms·cm-1时,植株开始出现盐害症状,叶边发黄,持续灌溉后植株相继枯萎死亡,AMF可以提高植株根系对盐分的吸收或吸附能力从而降低溶液中的盐浓度进而达到保护根系的目的;单一弱光因素和盐胁迫以及二者复合均会引发植物组织发生膜脂过氧化作用而使植株受到一定程度的伤害,而AMF在一定的胁迫程度和胁迫时间内通过降低植株体内丙二醛(MDA)含量来抵抗和缓解盐胁迫;AMF可以提高植株叶片游离脯氨酸含量(Pro)而降低根系Pro含量来加强弱光及盐胁迫下植株的渗透调节能力。(3)弱光和盐胁迫复合逆境下抗氧化酶活性变化趋势较为一致表现为协同作用,且AMF能通过提高植株体内抗氧化酶活性来增强清除植株体内活性氧自由基能力;低浓度盐胁迫能加速植株抗氧化系统对弱光逆境的适应;接种AMF能使过氧化氢酶(CAT)发挥作用的时效性提前从而缩短植株适应逆境的时间。(4)短暂的低浓度NaCl处理可以促进弱光下植株叶片光合色素的形成,从而促进弱光下植株生长和提高植株对弱光耐受性;而弱光下高浓度盐胁迫在前期将迅速导致光合色素的分解;接种AMF具有维持弱光及盐胁迫复合逆境下植株细胞稳定,促进光合色素形成,维持光合色素浓度,进而提高和维持植株在弱光和盐双重胁迫下的耐受性。(5)短时间内的弱光及低浓度盐复合处理对植株光吸收具有促进作用,这与光合色素的变化相吻合,且接种AMF会使得这种效应更加明显。弱光和盐复合胁迫会不同程度损伤植株叶片PSⅡ反应中心而接种AMF可以降低这种损伤,但随着盐浓度升高和胁迫时间持续,AMF的这种促进效应也会相应消失;单一弱光因素会降低植株叶片光合中心光化学猝火,同时提高非光化学猝灭,而弱光下接种AMF可能促进植株叶片的光化学猝火;弱光和盐胁迫共同作用下甜瓜叶片的PSⅡ热的耗散发生比较复杂的变化,植株叶片光合中心通过稳定光化学猝火,而增强非光化学猝灭耗散多余的热能以适应复合逆境,同时,在这个过程中AMF的促进效应并不十分明显。(6)盐胁迫和弱光对植株的主要影响部位和作用时间不尽相同,且短时间的低盐处理对植株光能吸收和PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)具有一定的促进作用,导致光合电子传递速率(ETR)和净光合速率(Pn)变化趋势完全不一致;弱光和盐胁迫在降低植株净光合速率上具有协同作用,同时,接种AMF具有提高弱光及盐复合胁迫下植株的净光合速率(Pn)的作用。在弱光和盐复合胁迫下接种AMF可以提高甜瓜幼苗叶片光饱和点(LSP)和高浓度盐胁迫下的最大潜在同化效率(Amax),同时也会提高在较低光辐射时的光补偿点(LCP),但LCP增幅较LSP增幅小得多,所以AMF依然增大了复合胁迫下植株的可用光强范围;低浓度盐处理和接种AMF在提高甜瓜幼苗叶片暗呼吸速率(RD)具有协同作用。(7)弱光和盐复合胁迫下,植株叶片的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)变化幅度趋于一致,但与净光合速率(Pn)并无显著相关性;这说明弱光及盐复合胁迫下的Pn下降的受气孔限制因素和非气孔限制因素二者共同作用,且接种AMF可以显著削弱盐胁迫下气孔限制因素并促进和加快植株适应胁迫环境。
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