接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响.pdf

Vol.44 No.1Jan.2024第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期：2022-11-01基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFD0600302）；贵州省国家后补助项目（黔科合平台人才20185261）。第一作者：李快芬（），硕士研究生。通信作者：丁贵杰（），教授，博士，博士生导师。引文格式：李快芬,刘海燕,丁贵杰.接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响 J.中南林业科技大学学报,2024,44(1):49-57.LI K F,LIU H Y,DING G J.Effect of inoculation with Suillus luteus on aluminum resistance of Pinus massoniana seedlingsJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2024,44(1):49-57.接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响李快芬1，2，刘海燕3，丁贵杰1（1.贵州大学 a.林学院；b.贵州省森林资源与环境研究中心，贵州 贵阳 550025；2.贵州省国有龙里林场，贵州 黔南 558000；3.贵州省植物园，贵州 贵阳 550004）摘 要：【目的】探讨外生菌根真菌增强马尾松耐铝性的机制，为马尾松抗铝机理研究提供理论依据。【方法】采 用水培法，设置不同 Al3+浓度处理（0、0.2、0.4、0.8、1.2 mmolL-1），测定 2 种马尾松幼苗的生长、渗透调节物质、丙二醛、叶绿素含量和抗氧化酶活性。【结果】1）铝胁迫抑制马尾松幼苗的生长，接种褐环乳牛肝菌（简称 Sl）显著促进了马尾松幼苗高生长和生物量的积累。2）与未接种相比，接种 Sl 降低了丙二醛（MDA）含量，并随 Al3+浓度的增加呈先降后升再降的趋势；增加了过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性，分别在Al3+浓度为0.2、0.4 mmolL-1时增幅最大。3）与未接种相比，接种Sl显著增加了马尾松幼苗的叶绿素含量，在 0.2 mmolL-1时增幅最大，达 50.88%，之后随 Al3+浓度的增加呈先增后降的趋势。Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时，接种 Sl 的马尾松幼苗叶绿素含量较无铝处理增加了 108.06%。4）与未接种相比，接种 Sl 显著降低了马尾松幼苗叶片中可溶性糖含量和脯氨酸含量（0.4 mmolL-1除外），均在 0.2 mmolL-1时降幅最大，之后随 Al3+浓度的增加总体呈先降后升的趋势；增加了对可溶性蛋白的积累，在 1.2 mmolL-1时促进作用最大，较无铝处理增加了30.13%。另外，MDA 与 POD 活性、脯氨酸、可溶性糖呈极显著正相关（P 0.01），其中与可溶性糖的相关性最高，达0.775；SOD与叶绿素呈极显著正相关（P0.01），与脯氨酸和可溶性糖呈极显著负相关（P0.01）。【结论】在一定浓度范围内，接种 Sl 显著增强宿主植物的酶活性，改善叶片光能利用效率和渗透物质含量，增强其抗铝性，进而促进菌根化马尾松幼苗的生长。Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时促进作用最大。关键词：马尾松；褐环乳牛肝菌；铝浓度；生理中图分类号：S718.43 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2024)01-0049-09Effect of inoculation with Suillus luteus on aluminum resistance of Pinus massoniana seedlingsLI Kuaifen1,2,LIU Haiyan3,DING Guijie1(1.a.College of Forestry;b.Institute for Forest Resources and Environment of Guizhou,Guizhou University,Guiyang 550025,Guizhou,China;2.State Owned Longli Forest Farm in Guizhou Province,Qiannan 558000,Guizhou,China;3.Guizhou Botanical Garden,Guiyang 550004,Guizhou,China)Abstract:【Objective】To explore the mechanism of Ectomycorrhiza fungi enhancing aluminum tolerance of Pinus massoniana,and provide theoretical basis for the study of aluminum resistance mechanism of P.massoniana.【Method】Using the hydroponic method,different concentrations of Al3+were treated(0,0.2,0.4,0.8,1.2 mmolL-1)to determine the growth,osmoregulation substances,malondialdehyde,chlorophyll content,and antioxidant enzyme activity of two types of P.massoniana seedlings.【Conclusion】1)Aluminum stress inhibited the growth of P.massoniana seedlings,and inoculation with Sl significantly promoted the high growth and biomass accumulation of P.massoniana seedlings.2)Compared with non inoculation,inoculation with Sl reduced the content of malondialdehyde(MDA),and showed a trend of first decreasing,then increasing,and then decreasing with the increase of Al3+concentration.However,it increased the activity of peroxidase(POD)and superoxide dismutase(SOD),which increased the most when the concentration of Al3+was 0.2 mmolL-1 and 0.4 mmolL-1,respectively.3)Compared with non inoculation,inoculation with Sl significantly increased the chlorophyll content of P.massoniana seedlings,with a maximum increase of 50.88%at 0.2 mmolL-1.Afterwards,with the increase of Al3+concentration,there is a trend of first increasing and then decreasing.When the concentration of Doi:10.14067/ki.1673-923x.2024.01.005李快芬，等：接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响50第 1 期我国南方土壤主要以酸性为主，低磷和铝毒是酸性土壤限制植物生长的最主要障碍因子1。铝是土壤中最丰富的矿质元素之一，在土壤中存在形式多种多样，其形态直接影响土壤的结构和性质。通常情况下铝以固定态的形式存在，对植物无毒害作用。当土壤 pH 值由 5.5 降至 4.3 或土壤中活性铝（Al3+）含量大于 1 mg/kg 时，土壤中固态的矿物铝会被活化成可溶性铝，使土壤中铝离子浓度增加，对植物生长产生抑制作用，严重时甚至导致植株死亡2。铝毒害物质主要存在于植物细胞壁和质膜中，通过诱导细胞分裂及核仁蛋白的定位和表达，改变细胞膜的功能和结构，增加细胞壁厚度，干扰植株对矿质元素的吸收和转运，降低根部呼吸作用，导致营养物质不平衡3。当植物遭受铝毒害后，最先受到危害的是根部，主要症状为根尖变黑，叶片黄化，根毛数和侧根数减少，表皮细胞脱离根冠，对植物光合作用、酶活性、渗透调节物质和矿质营养代谢产生影响。外生菌根（ECM）是菌根真菌菌丝体对宿主植物未木栓化的营养根进行侵染并包裹而形成的共生体，在整个森林生态系统中占有重要的地位。外生菌根形成后，外延菌丝在土壤中形成庞大的菌丝网，增大根系与菌丝网络的接触面积，促进植物对氮、磷、钾、钙、镁等营养元素的吸收和转化效率，促进植物的生长发育4-5。外生菌根真菌细胞壁具有络合阳离子的能力，菌套和哈蒂氏网具有排毒性金属、吸附和过滤的作用，通过稀释植物体中的铝浓度和有效阻止铝进入寄主植物组织，减少苗木根系中的铝含量，避免或减轻了铝对植物的毒害作用6。王明霞等7研究发现，在铝胁迫下，外生菌根真菌能分泌一系列具有螯合、络合沉淀及转化重金属的有机酸，与铝离子络合形成无毒的物质或沉淀，使之不能通过细胞膜上的离子通道，降低游离铝的浓度以缓解铝 毒害。马尾松 Pinus massoniana 是我国特有的速生树种、南方主要的造林先锋树种和产脂树种，也是典型的外生菌根树种8，在我国林业发展、森林资源培育和储备林建设方面发挥着重要的作用9。但近年来，自然酸化和工业化进程加速了土壤酸化及铝的溶出，由土壤酸化引发的铝毒成为马尾松面积衰退、减产降质和影响植物生长发育的重要限制因子。如何缓解铝对马尾松的毒害作用、科学提高马尾松生产力已经成为当前亟待解决的问题。本研究采用水培法，以半年生未接种和接种褐环乳牛肝菌 Suillus luteus（简称 Sl）的马尾松苗为试验材料，探讨不同Al3+浓度处理（0、0.2、0.4、0.8、1.2 mmolL-1）下接种 Sl 对马尾松幼苗生长、渗透调节物质、丙二醛含量、叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响，揭示外生菌根真菌缓解马尾松铝胁迫的生理响应机制，为马尾松幼苗菌根化培育与立地选择提供理论依据。1 材料与方法1.1 供试菌株与菌剂供试菌种为褐环乳牛肝菌，子实体采自贵州省国有龙里林场马尾松林下，经过分离和多次纯化，得到试验菌种。在 GenBank 中序列登录号为MT994629，现保存于贵州大学林学院微生物实验室。在量程为 100 mL 的三角瓶中装入配制好的培养基 50 mL，放于 121 高压灭菌锅中灭菌 30 min，置于超净工作台中冷却后，用直径 7 mm无菌打孔器切取已培养好的外生菌根真菌平板菌落，接种到液体培养基中，每瓶装 2 个菌片，封口，置于（251）培养箱中暗培养 21 d，待菌丝铺满液面后，作为液体菌剂使用10。Al3+was 0.2 mmolL-1,the chlorophyll content of P.massoniana seedlings inoculated with Sl increased by 108.06%compared to the aluminum free treatment.4)Compared with non inoculation,inoculation with Sl significantly reduced the soluble sugar content and proline content in the leaves of P.massoniana seedlings(except for 0.4 mmolL-1),with the largest decrease at 0.2 mmolL-1.Afterwards,with the increase of Al3+concentration,the overall trend showed a first decrease and then an increase.However,it increased the accumulation of soluble proteins and had the greatest promoting effect at 1.2 mmolL-1,an increase of 30.13%compared to the aluminum free treatment.In addition,MDA showed a highly significant positive correlation with POD activity,proline,and soluble sugar(P 0.01),with the highest correlation with soluble sugar being 0.775;SOD was highly significantly positively correlated with chlorophyll(P 0.01),and negatively correlated with proline and soluble sugar(P 0.01).【Conclusion】Within a certain concentration range,inoculation with Sl significantly enhances host plant enzyme activity,improves leaf light energy utilization efficiency and osmotic substance content,enhances its aluminum resistance,and thereby promotes the growth of mycorrhizal P.massoniana seedlings.The promotion effect is greatest when the concentration of Al3+is 0.2 mmolL-1.Keywords:Pinus massoniana;Suillus luteus;aluminum concentration;physiology51中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷1.2 供试幼苗马尾松种子采自贵州省都匀市马尾松国家良种基地。选取颗粒饱满、无病虫害的马尾松种子，用 5高锰酸钾溶液表面消毒 1 h 后用无菌水冲洗4 5 次后，放入初始温度为 40 的无菌水中，置于温度为 25 的人工气候箱中浸种 24 h，待种子裂嘴露白时，播种于装有经高温灭菌蛭石的发芽盒中，待马尾松种子发芽 45 d 后，将幼苗移栽到装有混合基质（V土壤V珍珠岩=101）的苗床上，发芽盒和苗床处理组均喷洒菌剂，对照组不洒菌剂，期间定期浇水，避免幼苗缺水。1.3 试验设计本研究采用水培试验。为消除土壤中本底铝对研究结果的影响，选择长势一致的半年生未接菌和接种 Sl 的马尾松幼苗，洗净根系上的基质，用海绵包住茎，定植于长宽高分别为 52.2 cm 38.2 cm15.7 cm的水槽中。在马尾松苗龄为180 d 时，用体视显微镜观察马尾松菌根的侵染率。当侵染率大于 55%时，选取长势相近的未接菌和接种Sl 的马尾松幼苗进行铝处理试验。试验采用双因素随机区组试验，试验因素一设置 5 个 Al3+浓度梯度（0、0.2、0.4、0.8、1.2 mmolL-1），因素二是接种和未接种，共 10 个处理组合，每个处理组合设置 1 盆，每盆移栽 40 株，采用 1/4 Hoagland完全营养液进行培养，其中 Al3+以 AlCl3的形式加入，每天 8:00、15:00、23:00 通气 2 h，每 7 d更换一次营养液，具体方法参考李快芬10的方法 处理。1.4 指标的测定铝处理 60 d 后，从各处理中随机选取长势较一致的马尾松幼苗，用直尺测定苗高，之后采集整个植株，用流水小心清洗根系附着杂物，完成后用吸水纸吸干水分，放入 105 烘箱中杀青 15 min，转置 80 烘箱中烘干至恒质量后称质 量。叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨 酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丙二醛的测定参考李快芬10的方法。1.5 数据分析数据的整理采用 WPS 软件完成，运用 SPSS Statistics 22.0 软件进行方差分析并检验不同处理间的差异性；相关矢量图的制作由 Origins 21.0 软件完成。2 结果与分析2.1 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗生长的影响由 图 1 可 知，与 未 接 种 相 比，接 种 Sl 促进了马尾松幼苗的高生长。其中 Al3+浓度为 0.4 mmolL-1时促进作用最大，增加了 18.10%。Al3+浓度在 0 1.2 mmolL-1范围内，2 种马尾松幼苗的苗高均随 Al3+浓度的增加呈先升高后图中 A、B 表示同一 Al3+浓度未接菌和接种间差异显著水平，a、b、c、d、e 表示同一菌种不同 Al3+间差异显著水平（P 0.05），下同。A and B in the figure represent the significant level of difference between uninoculated and inoculated at the same concentration,a,b,c,d,and e represent the significant level of difference between different Al3+of the same strain(P 0.05),the same below.图 1 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗株高和生物量的影响Fig.1 Effects of different Al3+treatments on plant height and biomass of two P.massoniana seedlings李快芬，等：接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响52第 1 期降低再升高的趋势。与无铝处理相比，Al3+浓度 0.2 mmolL-1处理对 2 种马尾松幼苗苗高的促进作用最大，未接种和接种 Sl 的马尾松幼苗苗高分别增加了 1.81%、6.34%。当 Al3+浓度为 0.8 mmolL-1时抑制作用最大，分别降低了 20.27%、16.39%。由图1可知，接种Sl显著提高了马尾松幼苗地上部分和地下部分生物量的积累。Al3+浓度在 0 1.2 mmolL-1范围内，与未接种相比，接种 Sl 的马尾松幼苗地上部分生物量各处理依次增加了39.93%、60.87%、58.06%、41.17%、45.45%，地下部分生物量依次增加了 50.00%、57.14%、33.33%、50.00%、50.00%，均 在 0.2 mmolL-1时达最大值。此外，与无铝处理相比，2 种马尾松幼苗生物量仅在 Al3+浓度为 0.2、0.4 mmolL-1时表现为促进作用，其余浓度下均表现为抑制作用。Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时促进作用最强，与无铝处理相比，未接种和接种 Sl 幼苗地上部分生物量的积累分别增加了 58.62%、85.00%，地下部分生物量的积累分别增加 75.00%、83.33%。2.2 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗 SOD 和 POD活性的影响由图 2 可知，与未接种相比，接种 Sl 显著提高了马尾松幼苗的 SOD 活性。Al3+浓度在 0 1.2 mmolL-1范围内，各处理依次增加了 32.39%、63.41%、92.75%、34.92%、1.67%，差异显著（1.2 mmolL-1除外）。随着 Al3+浓度的增加，2 种马尾松幼苗叶片中 SOD 活性表现为先上升后下降的趋势，Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时增幅最大，与无铝处理相比，未接种和接种 Sl 分别增加了 15.49%、42.55%；Al3+浓度为 1.2 mmolL-1时降幅最大，分别降低了 15.50%、35.10%。图 2 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗叶片中 SOD 和 POD 活性的影响Fig.2 Effects of different Al3+treatments on SOD and POD Activities in leaves of two P.massoniana seedlings由图 2 可知，与未接种相比，接种 Sl 显著增 加 马 尾 松 幼 苗 叶 片 POD 活 性。Al3+浓 度 为 0.8 mmolL-1时 增 幅 最 大，达 11.52%。在 0 1.2 mmolL-1范围内，2 种马尾松幼苗的 POD 活性均随 Al3+浓度的增加呈先上升后下降的趋势，其中 Al3+浓度为 0.4 mmolL-1时增幅最大，与无铝处理相比，未接种和接种 Sl 幼苗叶片 POD 活性分别增加了 63.1%、67.15%，差异显著（P 0.05）。2.3 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响由图 3 可知，马尾松幼苗叶片中可溶性糖含量表现出不同的变化趋势。当 Al3+浓度在 0 1.2 mmolL-1范围内（0.4 mmolL-1除外）时，接种 Sl 的马尾松幼苗叶片中可溶性糖含量低于不接种的马尾松幼苗。与未接种相比，可溶性糖含量依次降低了 6.92%、2.43%、12.63%、2.85%。此外，随着 Al3+浓度的增加，2 种马尾松幼苗叶片中可溶性糖含量呈先降后升再降的趋势。Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时降幅最大，与无铝处理相比，未接 种和接种Sl幼苗可溶性糖含量分别降低了27.80%、23.02%，Al3+浓度为 0.8 mmolL-1时增幅最大，分别增加了 87.28%、75.78%，差异显著（P 0.05）。由图 3 可知，接种 Sl 的马尾松幼苗叶片中可溶性蛋白含量均高于未接种，与未接种相比，Al3+浓度为 1.2 mmolL-1时增幅最大，达 3.57%，差异显著（P 0.05）。此外，Al3+的加入促进了 2 种马尾松幼苗对可溶性蛋白的积累，总体呈先升高53中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷后降低的趋势。在 1.2 mmolL-1时促进作用最大，与无铝处理相比，未接种和接种 Sl 幼苗可溶性蛋白含量分别增加了 26.45%、30.13%，差异显著（P 0.05）。图 3 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响Fig.3 Effects of different Al3+treatments on the content of soluble sugar and soluble protein in leaves of two P.massoniana seedlings2.4 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗叶绿素和脯氨酸含量的影响2 种马尾松幼苗叶片中叶绿素含量变化见图 4。Al3+浓 度 为 0.2 0.8 mmolL-1时，与 未接种相比，接种 Sl 显著提高了马尾松幼苗叶片中 叶 绿 素 含 量。其 中 Al3+浓 度 为 0.2 mmolL-1时增幅最大，增加了 50.88%。此外，随着 Al3+浓度的增加，2 种马尾松幼苗叶片中叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势，在 0.2 mmolL-1 时促进作用最大。与无铝处理相比，未接种和接种 Sl 的马尾松幼苗中叶绿素含量分别增加了30.53%、108.06%，差异显著（P 0.05）。Al3+浓度为 0.8、1.2 mmolL-1时表现为抑制作用，较无铝处理分别降低了 15.32%、41.94%，差异显著（P 0.05）。图 4 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗叶片中叶绿素和脯氨酸含量的影响Fig.4 Effects of different Al3+treatments on chlorophyll and proline content in leaves of two P.massoniana seedlings2 种马尾松幼苗叶片中脯氨酸含量呈现出不同的变化趋势，结果见图 4。与未接种相比，接种 Sl降低了马尾松幼苗叶片中脯氨酸含量。当 Al3+浓度为 0.2、0.4、1.2 mmolL-1时，脯氨酸含量分别降低了12.34%、13.85%、7.56%，差异显著（P0.05）。此外，2 种马尾松幼苗叶片中脯氨酸含量随着 Al3+浓度的增加呈先降低后升高的趋势，其中 Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时脯氨酸含量最低，与无铝处理李快芬，等：接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响54第 1 期相比，未接种和接种 Sl 幼苗脯氨酸含量分别降低了 20.79%、24.92%。当 Al3+浓度为 1.2 mmolL-1时脯氨酸含量达最大值，较无铝处理分别增加了61.43%、61.32%，差异显著（P 0.05）。2.5 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗 MDA 含量的影响由图 5 可知，与未接种相比，接种 Sl 显著降低了马尾松幼苗叶片中 MDA 含量。Al3+浓度在0 1.2 mmolL-1范围内，MDA 含量依次降低了22.5%、11.43%、7.02%、15.07%、2.13%。随 着Al3+浓度的增加，未接种和接种 Sl 的马尾松幼苗叶片中 MDA 含量呈先降低后升高再降低的趋势。其中 Al3+浓度为 0.8 mmolL-1时增幅最大，较无铝处理分别增加了 82.50%、100.00%，差异显著（P 0.05）。2.6 生物量、抗氧化酶活性与渗透调节物质间的相关性分析相关性分析（表 1）表明，马尾松幼苗的苗高仅与可溶性蛋白含量呈显著相关（P 0.05），与其他指标相关性不显著；生物量与 MDA 含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量呈极显著负相关（P 0.01），其中与可溶性糖含量的相关性最高，达0.848，与 SOD 活性、叶绿素含量呈极显著正相关（P 0.01），相关性分别为 0.717、0.793；MDA 含量与 POD 活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量呈极显著正相关（P 0.01），与 SOD 活性、叶绿素含量呈显著正相关（P 0.05），与可溶性蛋白含量呈显著负相关（P 0.05）；SOD 与叶绿素含量呈极显著正相关（P 0.01），与脯氨酸和可溶性糖含量呈极显著负相关（P 0.01）；POD 活性与其他指标相关性不显著；叶绿素含量与脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量呈极显著负相关（P 0.01），其中与脯氨酸含量的相关性最高，达 0.855；脯氨酸含量与可溶性蛋白、可溶性糖含量呈极显著正相关（P 0.01）；可溶性蛋白与可溶性糖呈极显著的正相关（P 0.01）。图 5 不同 Al3+处理对 2 种马尾松苗叶片中 MDA 含量的 影响Fig.5 Effect of different Al3+treatments on MDA content in leaves of two P.massoniana seedlings表 1 生物量、抗氧化酶活性与渗透调节物质间的相关性分析Table 1 Correlation analysis between biomass,antioxidant enzyme activity and osmoregulation substances指标Index株高Seeding height生物量BiomassMDASODPOD叶绿素Chlorophyll 脯氨酸Pro 可溶性蛋白Soluble protein 生物量 Biomass0.024MDA0.191-0.659*SOD-0.2150.717*-0.378*POD0.193-0.0010.671*0.104叶绿素 Chlorophyll-0.0520.793*-0.396*0.725*0.150脯氨酸 Pro 0.200-0.773*0.627*-0.686*0.184-0.868*可溶性蛋白 Soluble protein0.316*-0.318*0.369*-0.342*0.274-0.536*0.604*可溶性糖 Soluble sugar0.149-0.848*0.775*-0.566*0.228-0.793*0.855*0.521*在 0.01 水平(双侧)上显著相关。*在 0.05 水平(双侧)上显著相关。*Significant correlation at 0.01 level(bilateral).*Significant correlation at 0.05 level(bilateral).3 结论与讨论3.1 讨 论生长量的测定是评价苗木生长状况最常用且最直观的指标。植物在苗期较易受逆境影响，外生菌根真菌通过促进植物根系吸收土壤中浓度低、移动性弱的营养物质，提高对不良环境的抗性，对植物的生长发育起到明显的调控作用11。王艺等12-13的研究表明，外生菌根真菌与植物共生后，增加对土壤中养分和水分的吸收，促进苗木苗高、地径、生物量的积累和根系形态的形成。55中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷本研究发现，不同浓度铝处理下，将马尾松幼苗接种 Sl 显著促进马尾松幼苗生物量的积累，在 0.2 mmolL-1时促进作用最大。其原因可能是菌根中的外延菌丝在土壤中形成庞大的菌丝网，增强植物根系对水分和养分的获取范围和吸收面积，并利用周围微生物及植物分泌多种酶类和次生代谢产物来分解有机物质，优化和改良植物土壤环境和结构来影响马尾松根系生长状况，进而促进植物生长14。SOD 和 POD 作为植物内源活性氧清除剂，通常情况下，植物可通过自我调节让体内的 ROS 保持动态平衡。当植物遭受逆境胁迫时该平衡就会被打破，表现为 ROS 积累过多，细胞膜结构损害15。MDA 作为膜脂过氧化的主要产物，其含量是表征植物在逆境胁迫条件下遭受氧化损伤的程度16。本研究发现，2 种马尾松幼苗叶片中 MDA 含量随Al3+浓度的增加呈先降后升再降的趋势，POD 活性和 SOD 活性随 Al3+浓度的增加呈先升后降的趋势，但与未接种相比，接种 Sl 降低了马尾松幼苗 MDA含量，增加了 POD 活性和 SOD 活性。这与彭丽媛等17-18的研究结果相似，说明接种外生菌根真菌能够促进超氧离子自由基转化水的过程，提高宿主植物酶活性及对活性氧的清除能力，保证植物体内物质运输和能量调节，使植物更加适应逆境环境。同时，菌根的形成能提高植物细胞膜的稳定性，降低对 MDA 含量的积累，减轻细胞膜氧化损伤，进而减缓植物铝毒害。而随着 Al3+浓度的增加，马尾松幼苗细胞保护酶系统被破坏，导致 POD 活性和SOD 活性持续降低，无法有效清除大量积累的有害物质，最终导致 MDA 含量增加，幼苗细胞受到伤害，从而限制植物生长，但接种 Sl 的马尾松幼苗受到的伤害更小，抗铝性更强。可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质18，参与植物在逆境条件下的渗透调节，维持植物体内水分和渗透平衡，减少植物遭受损害。本研究发现，接种 Sl 降低了可溶性糖和脯氨酸含量，但却增加了可溶性蛋白的含量，前者随 Al3+浓度的增加呈先降后升的趋势，后者随 Al3+浓度的增加呈先升后降的趋势。这与安锋等19-20的研究结果相似。说明在一定浓度范围内，外生菌根侵染能够改善植物水分代谢，降低幼苗产生可溶性糖的能力，加快渗透调节物质的积累，减轻逆境造成的代谢受阻，维持植物基本的生理活动。当 Al3+浓度 0.2 mmolL-1时，可溶性糖参与渗透调节并使其含量显著下降，之后随 Al3+浓度的增加，对植物生长抑制作用增强。为维持植物自身的正常生长，此时需合成大量的可溶性糖为脯氨酸、蛋白质等渗透物质提供能量和碳源。植物光合作用不仅是细胞内物质和能源的主要来源，还参与生命史中重要的代谢活动18。叶绿素含量在光合作用中对光能吸收、转化和有机质的合成方面具有较为重要的作用10。本研究发现，接种 Sl 显著促进马尾松幼苗叶片中叶绿素含量，其中 Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时促进作用最大，随 Al3+浓度的增加总体呈先升后降的趋势。王艺等12,21研究发现，接种外生菌根真菌的苗木叶绿素含量均优于未接种的幼苗，说明外生菌根能够增加宿主植物叶绿素含量和光合作用产物的积累，提高植物的光合作用效率，进而促进植物生长。而 Al3+胁迫会导致植物光合色素合成受阻，抑制植物对光能的吸收和利用，最终导致叶绿素含量降低。Al3+胁迫还会引起氧化作用和叶绿素的降解，导致植物叶片受损22。植物耐铝性往往不是单独的过程，而是一个复杂、综合的调节系统23。通过相关性分析发现，马尾松幼苗生物量与 MDA 含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量呈极显著负相关（P 0.01），与 SOD 活性和叶绿素含量呈极显著正相关（P 0.01），表明马尾松苗生物量的增加抑制了苗木对 MDA、脯氨酸和可溶性糖含量的积累，但能提高 SOD 活性和叶绿素含量，说明可通过增强植物对活性氧的清除能力、调节渗透过程、提高植物光合作用等方式增加苗木生物量，缓解植物铝毒害作用。MDA 含量与 POD 活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量呈极显著正相关（P 0.01），说明铝胁迫时，丙二醛含量增大，细胞膜结构受到破坏，植物通过迅速提高脯氨酸含量来维持细胞的正常渗透压，合成可溶性糖为渗透物质的合成提供能量和碳源，增加 POD 活性来清除活性氧等有害物质；SOD 活性与叶绿素含量呈极显著正相关（P 0.01），与脯氨酸和可溶性糖含量呈极显著负相关（P 0.01）。说明通过增强植物 SOD 活性来保护细胞膜，减轻细胞膜的氧化损伤，增加可利用光的范围，提高宿主植物的光合作用效率。此外，植物通过提高体内酶活性来调节渗透物质含量，调节细胞水分平衡，减轻逆境胁迫带来的伤害。本研究采用水培试验，铝胁迫梯度参考前人对马尾松、茶树及土壤中铝含量等研究进行设置，育苗时间相对较短，仅从植物生长及生理指标揭示外生菌根真菌缓解铝毒机制，存在一定的局限李快芬，等：接种褐环乳牛肝菌对马尾松苗抗铝性的影响56第 1 期性。为进一步探究外生菌根真菌的耐铝机制，今后应继续挖掘不同外生菌根真菌的铝耐受基因及植物根系分泌有机酸缓解土壤铝毒机制，并从分子机制角度探究外生菌根真菌与宿主植物共生及抗逆性微观机制。3.2 结 论接种 Sl 显著促进了马尾松幼苗的高生长和生物量的积累，增加了 POD 活性、SOD 活性、叶绿素和可溶性蛋白含量，但降低了 MDA、脯氨酸和可溶性糖含量。当 Al3+浓度为 0.2 mmolL-1时，对苗高、SOD 活性和叶绿素含量促进作用最大，说明接种 Sl 增加植物的抗氧化酶活性和渗透调节能力，减少对膜系统的伤害，增强马尾松幼苗的耐铝性，进而促进马尾松幼苗的生长。参考文献：1 LIANG C Y,PIEROS M A,TIAN J,et al.Low pH,aluminum,and phosphorus coordinately regulate malate exudation through GmALMT1 to improve soybean adaptation to acid soilsJ.Plant Physiology,2013,161(3):1347-1361.2 GUO J H,LIU X J,ZHANG Y,et al.Significant acidification in major Chine