水曲柳丛枝菌根真菌接菌苗对干旱胁迫的生长和生理响应_程鑫.pdf

doi：10.11707/j.1001-7488.LYKX20220348水曲柳丛枝菌根真菌接菌苗对干旱胁迫的生长和生理响应*程鑫吴纯泽韦庆钰李伟卫星（东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨 150040）摘要：【目的】研究水曲柳接种丛枝菌根真菌后对干旱环境的生长和生理响应，为丛枝菌根真菌在干旱环境中的应用提供理论依据，也为水曲柳在干旱环境下的苗木培育及生产提供技术支撑。【方法】以水曲柳幼苗为供试植物，选取幼套球囊霉菌和摩西球囊霉菌为供试菌种，设置单接幼套球囊霉菌（Ge）、单接摩西球囊霉菌（Gm）和混合接种（Mix：Ge+Gm）3 种接菌方式，以不接菌苗（CK）为对照组；在温室内采用盆栽控水的方式模拟自然干旱，设置轻度干旱LD（控水 5 天）、中度干旱 MD（控水 10 天）和重度干旱 SD（控水 15 天）3 个处理，与全程正常供水 NW 进行比较；研究水曲柳接菌苗对不同水分条件的菌根侵染率、生长、渗透调节和抗氧化系统响应。【结果】1）干旱胁迫下，接菌能够促进苗木生长，提高苗木质量；混合接菌比单一接菌更有助于提高苗木生长。混合接种处理具有更高的菌根侵染率，相关分析发现，菌根侵染率与苗高增量、地径增量、生物量增量、根长、根表面积、根系平均直径、可溶性蛋白（Sp）和脯氨酸（Pro）含量、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著正相关（P0.05），与丙二醛（MDA）含量显著负相关（P0.05）。2）轻度胁迫时，混合接种处理的苗高增长量是 CK 的 230.30%；混合接种处理的 Sp 含量分别是 Ge、Gm 和CK 的 1.1 倍、1.3 倍和 1.5 倍，Pro 含量分别较 Ge、Gm 和 CK 增加 25.12%、34.03%和 68.30%。干旱胁迫下，接菌苗的MDA 含量显著低于未接菌苗（P0.05）；POD、SOD 和过氧化氢酶（CAT）活性显著高于未接菌苗（P0.05）。【结论】干旱胁迫下，接菌促进幼苗的生长，增强幼苗的渗透调节能力和抗氧化系统调节能力。与单一接菌相比，混合接菌苗木具有更强的抗旱性。关键词：水曲柳；丛枝菌根真菌；干旱胁迫；生长响应；生理特性中图分类号：S723.1+31.1文献标识码：A文章编号：10017488(2023)02005809Growth and Physiological Responses of Fraxinus mandshurica Seedlings Inoculated withArbuscular Mycorrhizal Fungi to Drought StressCheng XinWu ChunzeWei QingyuLi WeiWei Xing（Key Laboratory of Sustainable Forest Ecosystem Management of Ministry of Forest Ecosystem of EducationFoestry College,Northeast Forestry UniversityHarbin 150040）Abstract：【Objective】This study aims to investigate the growth and physiological responses of Fraxinus mandshuricainoculated with arbuscular mycorrhizal fungi（AMF）to drought environment,so as to provide theoretical basis for the applicationof AMF in drought environment,and technical support for the seedling cultivation and production of F.mandshurica in drought environment.【Method】F.mandshurica seedlings were used as test plants,and inoculated with AMF of Glomus etunicatum and Glomusmosseae.Three methods of inoculation were set up,namely,single inoculation of G.etunicatum(Ge),single inoculation of G.mosseae(Gm)and mixed inoculation (Mix:Ge+Gm).The non-inoculated seedlings served as the control group (CK).In thegreenhouse,potted plants were subjected to different water regimes to simulate natural drought,including light drought(LD)(water control for 5 days),moderate drought(MD)(water control for 10 days)and severe drought(SD)(water control for 15 days),which were compared with normal water(NW)supply in the whole process,to study the response of F.mandshurica seedlings inoculated with AMF in mycorrhizal infection rate,growth,osmotic regulation and antioxidant systemunder different water conditions.【Result】1）Under drought stress,inoculation was able to promote seedling growth and improveseedling quality.Mixed inoculation was more helpful to improving seedling growth than single inoculation.Mix treatment had a 收稿日期：20220519；修回日期：20221202。基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目（2572020DR05）。*卫星为通讯作者。感谢毋程琳、刘净、彭政淋、韩春丽等同学帮助完成试验。第 59 卷 第 2 期林业科学 Vol.59，No.22 0 2 3 年 2 月SCIENTIA SILVAE SINICAEFeb.，2 0 2 3higher mycorrhizal infection rate.Correlation analysis showed that mycorrhizal infection rate was significantly positivelycorrelated with seedling height increment,ground diameter increment,biomass increment,root length,root surface area,averageroot diameter,soluble protein（Sp）and proline content（Pro）,peroxidase（POD）and superoxide dismutase（SOD）activity(P0.05),and significantly negatively correlated with malondialdehyde（MDA）content (P0.05).2）Under light drought,the increase ofseedling height in Mix treatment was 230.30%of CK;Sp content of Mix treatment was 1.1,1.3 and 1.5 times of that of Ge,Gmand CK,respectively,and Pro content was 25.12%,34.03%and 68.30%higher than that of Ge,Gm and CK,respectively.Underdrought stress,the MDA content in inoculated seedlings was significantly lower than that in non-inoculated seedling（P0.05）.Theactivities of POD ,SOD and catalase（CAT）were significantly higher than those of non-inoculated seedlings（P0.05）.【Conclusion】Under drought stress,inoculation promotes the growth of seedlings,enhances the osmotic regulation andantioxidant system regulation of seedlings.Compared with single inoculation,mixed inoculation seedlings have stronger droughtresistance.Key words：Fraxinus mandshurica；arbuscular mycorrhizal fungi；drought stress；growth response；physiological characteristics 干旱是陆地生态系统中影响植物生长的最重要因素之一（Amiri et al.,2015），全球气候变暖加剧了干旱的发生（Huang et al.,2020）。干旱胁迫会对植物形态结构、生物量分布和新陈代谢均产生显著影响，从而制约植物的正常生长、发育、存活和生产力（Huanget al.,2020）。植物通过各种生理过程协同作用进行形态和生理调节来适应干旱（Wu et al.,2017）。目前，在提高植物的抗旱性的研究中，其策略之一就是接种丛枝菌根真菌（Yang et al.,2014）。丛枝菌根真菌的分布范围极广，80%以上的陆生植物都能与其共生形成菌根（Behrooz et al.,2019）。菌根的存在有利于植物生长，能够提高植物适应恶劣环境的能力，促进养分循环，改善土壤理化结构（Amiri etal.,2015）。丛枝菌根真菌与植物共生，对植物适应干旱具有重要意义（Zhang et al.,2019）。丛枝菌根真菌侵染后在土壤中形成的大型根外菌丝网络，能够扩大植株的吸收面积，促进对水分和养分的吸收利用（Biet al.,2019；Aalipour et al.,2020）。在干旱条件下，丛枝菌根真菌可以改变根系形态（Zhang et al.,2018），提高气体交换能力和水分利用效率（Yang et al.,2014），调节植物内源激素水平（Rydlov et al.,2020），加速活性氧清除（Amiri et al.,2015），提高幼苗存活率（Zhanget al.,2010），减轻干旱对植物的负面影响。不同菌种类型对植物的作用效应的差异明显，因此，精准接菌是促进接菌苗生长的关键技术环节。水曲柳（Fraxinus mandshurica）是木犀科（Oleaceae）梣属落叶大乔木，是我国东北地区珍贵的“三大硬阔树种”之一。研究发现，半个世纪以来我国东北地区正不断向着干旱发展，干旱化日趋严峻（吴金华等,2021）。因此，水曲柳苗木也将面临着干旱胁迫的挑战（姬兰柱等,2005）。已有的研究表明，接种菌根真菌能够增强植物对干旱的耐受力（孙悦燕等,2021）。水曲柳苗木接种丛枝菌根真菌显著提高的生长（王思文等,2019），但水曲柳接菌苗在干旱环境下的抗旱性生理响应机制却尚不明确。因此，本研究采用盆栽模拟干旱胁迫试验，探讨水曲柳接菌苗对干旱胁迫的生长及生理特征的响应，为丛枝菌根真菌在东北地区水曲柳育苗中的应用提供理论依据和技术参考。1材料与方法 1.1试验材料试验苗木：水曲柳种子购于开原市森源种业有限公司。2021 年 4 月下旬选择完成生理后熟、生长饱满一致的水曲柳种子，灭菌消毒后在温室内播种在育苗盘（30 cm60 cm7 cm）中育苗。当幼苗长出 2 片真叶后，选取长势一致的健康幼苗移栽至塑料营养钵并完成基质接菌。1 钵 1 苗，放置于东北林业大学温室大棚，缓苗成活后用于试验处理。供试菌剂：菌剂购于甘肃渤丰农林牧科技有限公司 幼套球囊霉菌(Glomus etunicatum)、摩西球囊霉菌(G.mosseae)。试验基质：草炭土与沙（体积比 61）组成，混合后装入灭菌袋于 120、0.05 MPa 高温高压蒸汽锅中灭菌 2 h 备用；供试基质的含水率为 5%，土壤容重为0.71.05 gcm3，氮含量为 160260 mgL1，磷含量为180280 mgL1，钾含量为 200350 mgL1，镁含量为80150 mgL1。栽植容器：加厚塑料营养钵（上部直径 70 mm，下部直径 40 mm，高 150 mm）。1.2试验设计接种处理：苗木在移栽到营养钵前，先用基质装至容器 3/4 的高度，然后倒入事先称好的菌剂（非接菌第 2 期程鑫等：水曲柳丛枝菌根真菌接菌苗对干旱胁迫的生长和生理响应59 处理添加等量的灭菌基质），充分混匀后植入幼苗，再加入剩余 1/4 高度的基质并压实。基质中分别接种 7 g幼套球囊霉菌（Ge）、接种 7 g 摩西球囊霉菌（Gm）和混合接菌（接种 3.5 g 幼套球囊霉菌和 3.5 g 摩西球囊霉菌，Mix），以不接菌苗为对照组（CK），共 4 个处理；每个处理 96 株幼苗，共计 384 株。移栽后及时浇水，每日使用土壤水分测定仪监测土壤相对含水量，保证土壤相对含水量维持在 70%80%。胁迫处理：当接菌苗长到 16 片真叶时，每个处理选择生长一致的苗木开始进行干旱胁迫处理，每个处理 24 株幼苗。通过控制供水调节土壤相对含水量，形成水分胁迫。设置控水 5 天为轻度干旱 LD（lightdrought，土壤相对含水量控制到 50%60%）；控水 10天为中度干旱 MD（moderate drought，土壤相对含水量控制到 35%50%）；控水 15 天为重度干旱 SD（severedrought，土壤相对含水量控制到 20%35%）；对照为全程保持正常供水 NW（normal water supply，土壤相对含水量控制在 70%80%）。分别在干旱胁迫 5、10、15 天后，测量每个处理苗木生长情况及生理指标。1.3试验方法 1.3.1菌根侵染率干旱胁迫后采集各处理植株的根系采用台盼蓝染色法（Wu et al.,2006）对菌根侵染率进行测定，每个处理随机选取 5 株幼苗根系，每株分别剪取 10 根 1 cm 长 1 级根，共 50 根，染色制片观察侵染情况。菌根侵染率=被侵染根数/观察总根数100%。1.3.2生长指标苗高和地径测定：干旱胁迫处理前后，在每个处理内随机选取 10 株苗木，分别采用钢卷尺和游标卡尺测量苗高和地径。生物量和根系指标测定：干旱胁迫处理前后，在每个处理内随机挖取 5 株完整苗木，用去离子水冲洗去除根系上的基质后将幼苗地上部分与根系分开；根系使用 Epson 根系扫描仪扫描，用 winRHIZO（Pro2004b）软件分析后得到根长、根表面积和根系平均直径指标，然后将苗木地上部分和地下部分分别装入信封，置于85 烘箱中烘干至恒质量，测定苗木地上生物量（茎和叶）及地下生物量（根）。苗高、地径、地上生物量和地下生物量的增量等于胁迫后测定值与胁迫前测定值之差。1.3.3生理指标各干旱处理完成后第 2 天剪取新鲜健康功能叶 5 g，用于测定以下生理指标：茚三酮比色法测定游离脯氨酸（proline，Pro）含量，考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白（soluble protein，Sp）含量，硫代巴比妥酸法测定丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，靛蓝四 唑（NBT）法 测 定 超 氧 化 物 歧 化 酶（superoxidedismutase，SOD）活性，愈创木酚显色法测定过氧化物酶（peroxidase，POD）活性，紫外可见分光光度计法测定过氧化氢酶（catalase，CAT）活性（李合生,2000）。1.4数据处理使用 Microsoft Excel 2021（2206 Build 16.0）统计软件整理数据；使用 SPSS 26.0（R26.0.0.0）统计软件对处理间菌根侵染率、苗高增长量、地径增长量、生物量增长量、根长、根表面积、根系平均直径和相关生理指标进行差异显著性分析；采用 Duncan 法进行多重比较；使用 Origin 2022（Origin Pro 2022b）对各干旱胁迫下生长和生理指标的相关关系进行 Spearman 相关性分析（=0.05）。2结果与分析 2.1接菌苗对干旱胁迫的生长响应 2.1.1接菌苗在不同干旱胁迫下的菌根侵染率各接菌方式均对水曲柳幼苗根系进行侵染，对照处理未发现菌根侵染情况，菌根侵染率随胁迫加剧逐渐降低，不同接菌类型幼苗的菌根侵染率具有差异。混合接菌苗侵染率最大，显著高于摩西球囊霉菌接菌苗（P0.05），在轻度、中度和重度胁迫下分别为摩西球囊霉菌接菌苗菌根侵染率的 119.39%、116.67%和134.67%。重度胁迫时，混合接菌苗的菌根侵染率显著高于幼套球囊霉菌接菌苗（P0.05），是幼套球囊霉菌接菌苗的 116.09%。以上结果表明，混合接种的 2种丛枝菌根真菌之间能够相互促进侵染，具有更优的菌根共生关系（图 1）。2.1.2接菌苗对干旱胁迫的形态特征响应干旱抑制了水曲柳苗高、地径和生物量的增长，随胁迫加剧抑制效果逐渐增强。干旱胁迫下，接菌苗的苗高增长量显著高于对照（P0.05），混合接菌苗的苗高增长量高于单一接菌苗。轻度胁迫时，摩西球囊霉菌接菌苗和混合接菌苗的苗高增长量较对照增加的比例最大，分别为对照的 160.61%和 230.30%。干旱胁迫下，混合接菌苗的地径增长量显著高于对照（P0.05）。重度胁迫时，混合接菌苗的地径增长量分别是幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和对照的 124.29%、139.55%和 153.33%（图 2）。接菌苗生物量的增长量显著高于对照（P接种幼套球囊霉菌接种摩西球囊霉菌未接菌。重度胁迫时，混合接菌苗的地上生物量的增长量60林业科学59 卷 较对照增加的比例最大，为对照的 192.77%。中度干旱时，混合接菌苗的地下生物量的增长量分别较幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和对照增加12.32%、25.05%和 104.67%（图 3）。随胁迫加剧，各处理的根冠增量比总体表现为先升后降，在轻度胁迫时最大（图 4）。干旱胁迫下接菌能够促进幼苗根系的生长，幼苗可更好的吸收水养，从而接菌苗具有更优的生长表现；相较于单一接菌苗，混合接菌苗的根系更 100GeGebbbbbcabaaaaaGmGmMixMix806040200NWLDMDSDNWLDMDSD菌根侵染率Mycorrhizal infection rate(%)胁迫处理 Stress treatment图 1干旱胁迫下不同接种处理对幼苗菌根侵染的影响Fig.1Effects of different inoculation treatments on mycorrhizal infection of seedlings under drought stressGe：幼套球囊霉菌；Gm：摩西球囊霉菌；Mix：混合接菌。NW：全程正常供水；LD：轻度胁迫；MD：中度胁迫；SD：重度胁迫。不同小写字母标注相同水分条件下，不同接种处理之间差异显著（P0.05）。下同。Ge:Glomus etunicatum;Gm:Glomus mosseae;Mix:Glomus etunicatum and Glomus mosseae.NW:Normal water supply in the whole process;LD:Light drought;MD:Moderate drought;SD:Severe drought.Under the same water condition marked with differentlower case letters,the difference between different inoculation treatments was significant（P0.05）.The same below.543210苗高增长量Growth of seedling height/cm0.50.40.30.20.10地径增长量Growth of ground diameter/mmNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatmentNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatmentGeCKGmMixb bbbbbaaaaababcb bbbbbababababaaaaccccc图 2水曲柳接菌苗苗高和地径增长量对干旱胁迫的响应Fig.2Response of height and ground diameter growth of F.mandshurica inoculated seedlings to drought stress 0.60.50.40.3cccbbbbbbbaaaaaa0.20.10生物量增量Biomass increment/gNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatmentCK 地下CK 地上Ge 地下Ge 地上Gm 地下Gm 地上Mix 地下Mix 地上图 3水曲柳接菌苗生物量增量对干旱胁迫的响应Fig.3Response of biomass increment of F.mandshuricainoculated seedlings to drought stress 1.4CKGeGmMix1.21.00.80.6根冠增量比Root shoot increment ratioNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatment图 4水曲柳接菌苗根冠增量比对干旱胁迫的响应Fig.4Response of root shoot increment ratio of F.mandshuricainoculated seedlings to drought stress第 2 期程鑫等：水曲柳丛枝菌根真菌接菌苗对干旱胁迫的生长和生理响应61 加发达，因此混合接菌苗表现出更好的生长。2.1.3接菌苗对干旱胁迫的根系响应干旱抑制了水曲柳幼苗根长、根表面积和根系平均直径的生长。干旱胁迫下，接菌苗的根长、根表面积和根系平均直径均高于对照，其中，幼套球囊霉菌接菌苗和混合接菌苗的根系各指标均与对照差异显著（P0.05），混合接菌苗各指标显著高于单一接菌苗（P0.05）。接菌苗的根长较对照增加的比例在重度胁迫时最大，此时混合接菌苗的根长分别是未接菌苗、幼套球囊霉菌接菌苗和摩西球囊霉菌接菌苗的 136.38%、108.61 和 117.53%。接菌苗的根表面积在轻度胁迫时较对照增加的比例最大，此时混合接菌苗、幼套球囊霉菌接菌苗和摩西球囊霉菌接菌苗的根表面积分别是对照的 1.6、1.5 和1.3 倍。中度胁迫时，接菌苗的根系平均直径较对照增加的比例最大，此时混合接菌苗、幼套球囊霉菌接菌苗和摩西球囊霉菌接菌苗的根系平均直径分别超出对照 15.74%、9.78%和 4.05%（表 1）。2.2接菌苗对干旱胁迫的生理响应 2.2.1接菌苗对干旱胁迫的渗透调节响应随胁迫加剧，幼苗的可溶性蛋白（Sp）和脯氨酸（Pro）含量逐渐上升。接菌苗 Sp 和 Pro 含量显著高于未接菌苗（P0.05），混合接菌苗的 Sp 和 Pro 含量最高，其次是幼套球囊霉菌接菌苗。轻度胁迫时接菌苗 Sp 和 Pro含量与未接菌苗相比增加的比例最大，该比例随胁迫加剧逐渐减小。轻度胁迫时，混合接菌苗的 Sp 含量分别是幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和未接菌苗的 1.1 倍、1.3 倍和 1.5 倍；Pro 含量分别比幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和未接菌苗增加 25.12%、34.03%和 68.30%（图 5）。以上结果表明，接菌能够诱导水曲柳幼苗合成更多的渗透调节物质。NWLDMDSD胁迫处理 Stress treatmentNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatment1.51008060402001.20.90.60.30可溶性蛋白Soluble protein/(mgg1)GeCKGmMixccccaaaaaabdbbbbccccaaaadddbbbdd脯氨酸Proline/(gg1)图 5水曲柳接菌苗对干旱胁迫的渗透调节响应Fig.5Osmotic regulation response of F.mandshurica inoculated seedlings to drought stress 2.2.2接菌苗对干旱胁迫的抗氧化调节响应随胁迫加剧，幼苗的丙二醛（MDA）含量持续升高。干旱胁迫下，接菌苗的 MDA 含量显著低于未接菌苗（P0.05）；混合接菌苗的 MDA 含量最低。接菌苗 MDA 含量相较于未接菌苗减少的比例在轻度胁迫时最大，此时幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和混合接菌苗叶片中 MDA 含量分别是未接菌苗的 70.63%、85.71%和 65.08%。随胁迫加剧，幼苗的过氧化物酶（POD）活性总体上呈现逐渐升高的趋势，未接菌苗 POD 活性在重度胁迫时出现下降。接菌苗 POD 活性显著高于未接菌苗（P0.05），混合接菌苗 POD 活性显著大于单一接菌苗（P0.05）。轻度胁迫时，幼套球囊霉菌接菌 表 1水曲柳接菌苗对干旱胁迫的根系生长响应Tab.1Root growth response of F.mandshurica inoculatedseedlings to drought stress干旱胁迫处理Stresstreatment接种处理Inoculationtreatment根长Rootlength/cm根表面积Root surfacearea/cm2根系平均直径Average rootdiameter/mmNWCK1 001.99c127.05c0.267 2cGe1 242.27b162.85a0.280 0bGm1 109.35c147.43b0.270 1cMix1 388.86a168.08a0.290 1aLDCK728.98d85.28d0.235 3dGe893.16b127.88b0.257 0bGm844.49c114.89c0.244 5cMix947.07a137.92a0.267 8aMDCK861.59d105.15d0.240 9dGe1 036.08b135.39b0.264 5bGm953.78c123.96c0.250 7cMix1 171.67a145.99a0.278 9aSDCK901.30c113.10d0.245 7cGe1 131.71b144.86b0.266 9bGm1 045.85c132.36c0.254 9cMix1 229.15a153.03a0.284 4a不同小写字母标注相同水分条件下，不同接种处理之间差异显著（P0.05）。下同。Under the same water condition marked withdifferent lower case letters,the difference between different inoculationtreatments was significant（P0.05）.The same below.62林业科学59 卷 苗和混合接菌苗的 POD 活性相较于未接菌苗增大的比例最大，分别是未接菌苗的 137.25%和 160.22%。随胁迫加剧幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）活性持续升高。接菌苗的SOD 活性显著高于未接菌苗（P0.05）。混合接菌苗具有更高的 SOD 活性。轻度胁迫时，接菌苗的 SOD 活性相较于未接菌苗增加的比例最大，此时混合接菌苗的 SOD 活性分别是幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和未接菌苗的 107.59%、129.37%和 192.21%。随胁迫加剧，接菌苗的过氧化氢酶（CAT）活性逐渐升高，未接菌苗在重度胁迫时开始下降。幼套球囊霉菌接菌苗和混合接菌苗的 CAT 活性显著大于未接菌苗（P0.05），混合接菌苗的 CAT 活性显著大于单一接菌苗（P0.05）。重度胁迫时，混合接菌苗的 CAT 活性分别是幼套球囊霉菌接菌苗、摩西球囊霉菌接菌苗和未接菌苗的 135.16%、151.58%和 164.00%（图 6）。由此可见，接种丛枝菌根真菌能够通过提高水曲柳的抗氧化酶活性，降低丙二醛在幼苗体内的积累。NW0000100501001502002503003502003004005002 0004 0006 0008 00010 00048121620LDMDSD胁迫处理 Stress treatmentNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatmentNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatmentNWLDMDSD胁迫处理 Stress treatment丙二醛Malondialdehyde/(mmolg1 FW)aaaaabaabbbbbbccccaabaabbcbabbbbbbbbcccccccaaaacccccccbbbbbaaaadddc过氧化物酶Peroxidase/(Ug1 FW)过氧化氢酶Catalase/(mmolg1 FW)超氧化物歧化酶Superoxide dismutase/(Ug1 FW)GeCKGmMix图 6水曲柳接菌苗对干旱胁迫的抗氧化调节响应Fig.6antioxidant regulation response of F.mandshurica inoculated seedlings to drought stress 2.3干旱胁迫下水曲柳各参数的相关性干旱胁迫下，接种方式与各指标之间显著相关。菌根侵染率与苗高增长量、地径增长量、地上生物量增长量、地下生物量增长量、根长、根表面积、根系平均直径、可溶性蛋白含量、脯氨酸、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性显著正相关（P0.05），与丙二醛含量显著负相关（P0.05）。胁迫强度与可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著正相关（P0.05）。丙二醛含量与苗高增长量、地径增长量、根长、根表面积、根系平均直径和地下生物量增长量显著负相关（P0.05），与可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、过氧化物酶和过氧化氢活性呈正相关（图 7）。3讨论 3.1接菌苗生长对干旱胁迫的响应植物的生长能够反映其对干旱环境的耐受性（Mahmood et al.,2021）。干旱会限制植物的生长，丛枝菌根能与大多数植物共生，促进苗木生长发育和物质积累（张珊珊等,2016；Hodge et al.，2010）。干旱胁迫下，接菌显著促进水曲柳苗高、地径和生物量的增长，在刺槐（Robinia pseudoacacia）的接菌抗旱研究中也发现相似的现象（Yang et al.,2014）。接菌情况下苗木生长体现在地上和地下器官共同的发育（张亚敏等，第 2 期程鑫等：水曲柳丛枝菌根真菌接菌苗对干旱胁迫的生长和生理响应63 2016），地下根系生物量的发育决定根系养分吸收和地上部分的发育（黄小辉等,2019）。本研究中水曲柳接菌苗的菌根侵染率与地下生物量增量显著正相关，与水曲柳苗木的苗高、地径生长极显著相关。分析接菌条件下水曲柳苗木根长、根表面积和根系平均直径的变化可知，在干旱条件下接菌苗通过根系长度增加、根系直径增加提高了根系与土壤表面的接触面积，增加了菌根侵染面积，有利于菌根吸收功能的提高。另外，菌根的菌丝扩展和孢子活力会受到重度干旱胁迫的抑制（Huang et al.,2011），本研究也发现，水曲柳接菌苗的菌根侵染率和苗木生长在重度干旱时显著减弱。3.2接菌苗渗透调节和保护酶系统对干旱胁迫的生理响应良好的渗透环境对于植物的生长发育起着至关重要的作用。干旱胁迫下，接菌能够促进植物合成脯氨酸和可溶性蛋白，增大细胞内外的渗透势差，使外界水分更易进入细胞，增强植物的渗透调节（郭辉娟等,2010；贺学礼等，2012），帮助植株应对干旱缺水（孙 悦 燕 等,2021），减 轻 干 旱 对 苗 木 的 负 面 影 响（Behrooz et al.,2019）。不同水分条件下，水曲柳接菌苗叶片中的脯氨酸和可溶性蛋白含量显著高于未接菌苗，表明接菌通过诱导水曲柳合成大量的渗透调节物质来更好的适应干旱环境。对民勤绢蒿（Seriphidiumminchnense）（贺 学 礼 等,2011）、香 樟（Cinnamomumcamphora）（何跃军等,2011）和枳（Citrus trifoliata）（吴强盛等,2005）的研究结果也显示，接菌通过提高植株渗透调节物质的含量，降低渗透势，保持植株水分，改善植株水分代谢，有效减轻植株受到的干旱影响。干旱胁迫打破植物体内自由基的动态平衡，导致大量活性氧（ROS）积累，引起细胞膜脂过氧化，膜脂过氧化的最终产物是 MDA，一定程度上，其含量越低反映膜结构的受害程度越小（井大炜等,2013）。抗氧化还原酶能够保护植物免受自由基的损害（Huang etal.,2011）。水曲柳接菌苗干旱胁迫下叶片 SOD、POD和 CAT 酶活性之间呈显著正相关，表明 3 种还原酶协同发挥抗氧化调节作用。同时，3 种酶活性显著高于对照，表明接菌能够促进提高植株的抗氧化酶活性，增强植株的酶防御系统（张中峰等,2016；尹大川等,2015）。干旱胁迫下，较高的酶活性有助于减轻由于活性氧积累造成的细胞膜伤害（王艺等,2013）。本研究中，接菌苗的 MDA 含量显著低于未接菌苗。这与菌根化的木麻黄（Casuarina equisetifolia）苗木（Zhanget al.,2010）和香叶天竺葵（Pelargonium graveolens）苗木（Amiri et al.,2015）体内的 MDA 含量变化一致，表 SimpleMirStShGdAdmUdmR1RsaArdSpProMDAPODSODCATSimpleMirStShGdAdmUdmR1RsaArdSpProMDAPODSODCAT1.00.80.6 0.40.200.20.40.60.81.0图 7干旱胁迫下水曲柳各参数的 Spearman 相关性Fig.7Spearman correlation of parameters of Fraxinus mandshurica under drought stress红色为正相关；蓝色为负相关；颜色深浅代表显著性强弱；*为显著（P0.05）。Simple：接种方式；Mir：菌根侵染率；St：胁迫强度；Sh：苗高增长量；Gd：地径增长量；Adm：地上生物量增长量；Udm：地下生物量增长量；Rl：根长；Rsa：根表面积；Ard：根系平均直径；Sp：可溶性蛋白；Pro：脯氨酸；MDA：丙二醛；POD：过氧化物酶；SOD：超氧化物歧化酶；CAT：过氧化氢酶。Red is positive