园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (2): 423-438.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0348
李敖, 郑旭, 吴承勖, 聂瑞宁, 姬新颖, 唐佳莉, 张俊佩*()
收稿日期:
2024-09-30
修回日期:
2024-11-22
出版日期:
2025-02-25
发布日期:
2025-02-23
通讯作者:
基金资助:
LI Ao, ZHENG Xu, WU Chengxu, NIE Ruining, JI Xinying, TANG Jiali, ZHANG Junpei*()
Received:
2024-09-30
Revised:
2024-11-22
Published:
2025-02-25
Online:
2025-02-23
摘要:
为探究丛枝菌根真菌(AMF)对核桃幼苗耐盐性的影响和调控机理,以分别接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)的温室盆栽‘温185’核桃(Juglans regia‘Wen 185’)种子实生苗为试验材料,分析不同浓度NaCl胁迫下两种AMF对幼苗光合作用、叶绿素荧光参数、气孔特性、抗氧化酶活性、内源激素含量的影响。NaCl胁迫下,幼苗的生长发育受到抑制,光合性能下降,抗氧化酶(SOD、POD、APX)活性和脯氨酸(Pro)含量增加。总体上,接种AMF的幼苗表现出叶绿素含量、光合参数及内源激素(IAA、ABA、GA3、ZR)水平提升,但对OJIP曲线的荧光强度(I-P)和电子传递效率(ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC)的影响不显著。AMF接种降低了过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的积累,减轻了氧化应激,并增加了100 mmol · L-1 NaCl胁迫下的气孔宽度。接种F. mosseae增强了300 mmol · L-1 NaCl胁迫时的抗氧化酶活性和Pro含量。主成分分析显示,AMF主要通过促进叶绿素合成,提高光合性能及增强POD活性和Pro含量来提高‘温185’核桃幼苗的耐盐性,其中接种F. mosseae的效果更好。
李敖, 郑旭, 吴承勖, 聂瑞宁, 姬新颖, 唐佳莉, 张俊佩. 丛枝菌根真菌对盐胁迫下核桃幼苗生长及生理的影响[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 423-438.
LI Ao, ZHENG Xu, WU Chengxu, NIE Ruining, JI Xinying, TANG Jiali, ZHANG Junpei. The Effect of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on the Growth and Physiological Characteristics of Walnut Seedlings Under Salt Stress[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(2): 423-438.
图1 核桃幼苗接种AMF侵染情况(a、b)及其在不同浓度NaCl胁迫下的表型(c) NM:接种灭活菌剂,对照;F.m:接种Funneliformis mosseae;R.i:接种Rhizophagus irregularis。 ** 表示处理间差异极显著,t-test,α = 0.01
Fig. 1 AMF inoculation in walnut seedlings(a,b)and their phenotypes under various NaCl concentrations(c) NM:Inoculation with inactivated AMF inoculants,the control;F.m:Inoculation with Funneliformis mosseae;R.i:Inoculation with Rhizophagus irregularis. ** Indicates extremely significant differences between treatments,t-test,α = 0.01
NaCl/ (mmol · L-1) | AMF接种 AMF inoculation | 株高/cm Plant height | 地径/mm Ground diameter | 比叶面积/(cm2 · g-1) Specific leaf area | 叶片含水量/% Leaf water content |
---|---|---|---|---|---|
0 | NM F.m | 14.33 ± 0.98 abc 16.13 ± 0.96 a | 5.97 ± 0.19 ab 6.40 ± 0.38 a | 329.94 ± 7.41 bc 355.16 ± 8.16 a | 73.12 ± 0.64 a 73.03 ± 0.80 a |
R.i | 16.25 ± 1.25 a | 6.45 ± 0.61 a | 350.28 ± 1.68 a | 73.03 ± 0.34 a | |
100 | NM F.m R.i | 14.63 ± 1.29 abc 16.08 ± 1.10 a 14.10 ± 1.21 abc | 5.70 ± 0.54 ab 6.45 ± 0.27 a 6.03 ± 0.20 ab | 319.88 ± 5.52 cd 336.81 ± 4.05 b 319.96 ± 2.35 cd | 71.11 ± 0.56 bc 71.97 ± 0.51 ab 71.97 ± 0.47 ab |
200 | NM F.m R.i | 14.25 ± 1.60 abc 14.55 ± 1.43 abc 15.65 ± 0.93 ab | 5.16 ± 0.13 b 5.75 ± 0.84 ab 5.48 ± 0.22 ab | 289.68 ± 15.94 f 309.98 ± 2.23 de 303.88 ± 5.46 e | 70.03 ± 0.26 cd 70.84 ± 0.90 bcd 69.61 ± 1.30 d |
300 | NM F.m R.i | 13.63 ± 0.96 bc 15.13 ± 1.01 abc 13.25 ± 1.15 c | 5.84 ± 1.01 ab 5.57 ± 0.41 ab 5.56 ± 0.29 ab | 251.24 ± 8.10 h 299.84 ± 4.05 ef 266.31 ± 10.46 g | 68.02 ± 1.25 e 70.31 ± 0.49 cd 69.53 ± 0.41 d |
表1 AMF对不同浓度NaCl胁迫下核桃幼苗生长的影响
Table 1 Effect of AMF on the growth of walnut seedlings under NaCl stress
NaCl/ (mmol · L-1) | AMF接种 AMF inoculation | 株高/cm Plant height | 地径/mm Ground diameter | 比叶面积/(cm2 · g-1) Specific leaf area | 叶片含水量/% Leaf water content |
---|---|---|---|---|---|
0 | NM F.m | 14.33 ± 0.98 abc 16.13 ± 0.96 a | 5.97 ± 0.19 ab 6.40 ± 0.38 a | 329.94 ± 7.41 bc 355.16 ± 8.16 a | 73.12 ± 0.64 a 73.03 ± 0.80 a |
R.i | 16.25 ± 1.25 a | 6.45 ± 0.61 a | 350.28 ± 1.68 a | 73.03 ± 0.34 a | |
100 | NM F.m R.i | 14.63 ± 1.29 abc 16.08 ± 1.10 a 14.10 ± 1.21 abc | 5.70 ± 0.54 ab 6.45 ± 0.27 a 6.03 ± 0.20 ab | 319.88 ± 5.52 cd 336.81 ± 4.05 b 319.96 ± 2.35 cd | 71.11 ± 0.56 bc 71.97 ± 0.51 ab 71.97 ± 0.47 ab |
200 | NM F.m R.i | 14.25 ± 1.60 abc 14.55 ± 1.43 abc 15.65 ± 0.93 ab | 5.16 ± 0.13 b 5.75 ± 0.84 ab 5.48 ± 0.22 ab | 289.68 ± 15.94 f 309.98 ± 2.23 de 303.88 ± 5.46 e | 70.03 ± 0.26 cd 70.84 ± 0.90 bcd 69.61 ± 1.30 d |
300 | NM F.m R.i | 13.63 ± 0.96 bc 15.13 ± 1.01 abc 13.25 ± 1.15 c | 5.84 ± 1.01 ab 5.57 ± 0.41 ab 5.56 ± 0.29 ab | 251.24 ± 8.10 h 299.84 ± 4.05 ef 266.31 ± 10.46 g | 68.02 ± 1.25 e 70.31 ± 0.49 cd 69.53 ± 0.41 d |
图2 AMF接种和不同浓度NaCl胁迫下核桃幼苗叶片叶绿素含量的变化 NM:接种灭活菌剂,对照;F.m:接种Funneliformis mosseae;R.i:接种Rhizophagus irregularis。 不同小写字母表示处理间在P < 0.05水平差异显著。下同
Fig. 2 Changes in chlorophyll content in leaves of walnut seedlings under AMF inoculation and NaCl stress NM:Inoculation with inactivated AMF inoculants,the control;F.m:Inoculation with Funneliformis mosseae;R.i:Inoculation with Rhizophagus irregularis. Different small letters indicate a significant difference between the treatments at the P < 0.05 level. The same below
图5 AMF接种和不同浓度NaCl胁迫下核桃幼苗叶片快速叶绿素荧光诱导动力学分析
Fig. 5 Fast chlorophyll fluorescence induction kinetics analysis in leaves of walnut seedlings under AMF inoculation and NaCl stress
图6 AMF接种和不同浓度NaCl胁迫下核桃幼苗叶片气孔扫描电镜观察
Fig. 6 Scanning electron microscopy observations of stomata in walnut seedling leaves under AMF inoculation and NaCl stress
图8 AMF接种和不同浓度NaCl胁迫下核桃幼苗叶片抗氧化酶、脯氨酸、过氧化氢、丙二醛含量的变化
Fig. 8 Changes of antioxidant enzymes,proline,hydrogen peroxide and malondialdehyde contents in leaves of walnut seedlings under AMF inoculation and NaCl stress
指标Index | NaCl | AMF | NaCl × AMF |
---|---|---|---|
株高Plant height | 2.798 | 2.023 | 1.68 |
地径Ground diameter | 4.606 | 0.632 | 0.641 |
比叶面积Specific leaf area | 143.643*** | 34.491*** | 3.846** |
叶片含水量Leaf water content | 51.562*** | 7.503** | 2.819* |
Chl. a | 1129.989*** | 84.332*** | 12.145*** |
Chl. b | 523.973*** | 53.622*** | 20.335*** |
Chl.(a+b) | 988.983*** | 80.524*** | 14.573*** |
Pn | 840.754*** | 73.736*** | 9.115*** |
Gs | 1156.689*** | 109.228*** | 4.599** |
Tr | 387.678*** | 28.262*** | 1.289 |
Ci | 64.955*** | 1.246 | 1.799 |
ABS/RC | 7.164*** | 1.565 | 0.965 |
TRo/RC | 6.997** | 0.836 | 0.712 |
ETo/RC | 3.296* | 4.882* | 0.855 |
DIo/RC | 5.196** | 3.395* | 1.398 |
Fv/Fm | 3.07* | 4.687* | 1.419 |
PIABS | 4.531* | 12.736*** | 1.294 |
气孔长度Stomatal length | 4.083* | 7.873** | 5.275*** |
气孔宽度Stomatal width | 12.215*** | 6.167** | 1.657 |
气孔长宽比Stomatal length-width ratio | 10.935*** | 1.286 | 0.477 |
气孔密度Stomatal density | 7.546*** | 3.536* | 10.528*** |
SOD | 43.455*** | 9.317*** | 1.033 |
POD | 114.64*** | 1.555 | 5.271*** |
APX | 58.359*** | 8.236** | 1.729 |
Pro | 347.759*** | 23.912*** | 3.663** |
H2O2 | 369.106*** | 72.425*** | 7.615*** |
MDA | 39.018*** | 79.852*** | 19.385*** |
IAA | 6.973** | 196.747*** | 5.551*** |
ABA | 41.951*** | 960.551*** | 41.726*** |
GA3 | 44.27*** | 585.264*** | 35.27*** |
ZR | 12.673*** | 113.775*** | 0.956 |
表2 AMF对不同浓度NaCl胁迫下各生理指标的双因素方差分析F值
Table 2 Two-way ANOVA F values with AMF for various physiological indicator under NaCl stress
指标Index | NaCl | AMF | NaCl × AMF |
---|---|---|---|
株高Plant height | 2.798 | 2.023 | 1.68 |
地径Ground diameter | 4.606 | 0.632 | 0.641 |
比叶面积Specific leaf area | 143.643*** | 34.491*** | 3.846** |
叶片含水量Leaf water content | 51.562*** | 7.503** | 2.819* |
Chl. a | 1129.989*** | 84.332*** | 12.145*** |
Chl. b | 523.973*** | 53.622*** | 20.335*** |
Chl.(a+b) | 988.983*** | 80.524*** | 14.573*** |
Pn | 840.754*** | 73.736*** | 9.115*** |
Gs | 1156.689*** | 109.228*** | 4.599** |
Tr | 387.678*** | 28.262*** | 1.289 |
Ci | 64.955*** | 1.246 | 1.799 |
ABS/RC | 7.164*** | 1.565 | 0.965 |
TRo/RC | 6.997** | 0.836 | 0.712 |
ETo/RC | 3.296* | 4.882* | 0.855 |
DIo/RC | 5.196** | 3.395* | 1.398 |
Fv/Fm | 3.07* | 4.687* | 1.419 |
PIABS | 4.531* | 12.736*** | 1.294 |
气孔长度Stomatal length | 4.083* | 7.873** | 5.275*** |
气孔宽度Stomatal width | 12.215*** | 6.167** | 1.657 |
气孔长宽比Stomatal length-width ratio | 10.935*** | 1.286 | 0.477 |
气孔密度Stomatal density | 7.546*** | 3.536* | 10.528*** |
SOD | 43.455*** | 9.317*** | 1.033 |
POD | 114.64*** | 1.555 | 5.271*** |
APX | 58.359*** | 8.236** | 1.729 |
Pro | 347.759*** | 23.912*** | 3.663** |
H2O2 | 369.106*** | 72.425*** | 7.615*** |
MDA | 39.018*** | 79.852*** | 19.385*** |
IAA | 6.973** | 196.747*** | 5.551*** |
ABA | 41.951*** | 960.551*** | 41.726*** |
GA3 | 44.27*** | 585.264*** | 35.27*** |
ZR | 12.673*** | 113.775*** | 0.956 |
图10 AMF接种和不同浓度NaCl胁迫下核桃幼苗叶片各指标的主成分分析(A、B)和聚类热图(C) SL:气孔长度;D:地径;SW:气孔宽度;SLA:比叶面积;LWC:叶片含水量;H:株高;SD:气孔密度;SL/SW:气孔长宽比
Fig. 10 Principal component analysis(A,B) and cluster heatmap(C) of leaves of walnut seedlings under AMF inoculation and NaCl stress SL:Stomatal length;D:Ground diameter:SW:Stomatal width;SLA:Specific leaf area;LWC:Leaf water content;H:Plant height;SD:Stomatal density;SL/SW:Stomatal length-width ratio
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