丛枝菌根真菌提高加工番茄抗盐和抗旱效能及其机理研究

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目的:筛选出对加工番茄侵染性较好的AM真菌菌株,观测其在盐和干旱胁迫下对加工番茄抗盐和抗旱效能的影响,进一步在模拟盐和干旱条件下研究AM真菌促进加工番茄生长的机理。方法:采用温室盆栽试验,在无盐条件和0.3%NaCl胁迫条件下,分别测定接种Glomus mosseae,G. versiforme,G. intraradices和G. etunicatum四种AM真菌对加工番茄的生长效应。将筛选获得的2种抗性较好的AM真菌G. mosseae和G. versiforme侵染加工番茄,分别分析不同NaCl浓度(0%,0.3%,0.5%)和不同水分(正常供水,轻度水分胁迫,重度水分胁迫)梯度持续胁迫接种AM真菌对加工番茄耐盐性、耐旱性的影响,同时对他们的抗性机制进行了研究。并通过穴盘育苗移栽小区实验,研究了在不同水分梯度(正常供水,轻度水分胁迫,重度水分胁迫)下,接种2种AM真菌对加工番茄产量和品质的影响。结果:1.在正常条件和盐浓度胁迫下,接种AM真菌能显著提高加工番茄幼苗的株高、单叶叶面积、叶绿素含量、湿重、干重、地上部和地下部N、P元素含量。在0.3%NaCl胁迫条件下,对加工番茄接种效应最好的是G. mosseae和G. versiforme。接种后的植株单株干重比对照增加65%和60%;地上部N含量比对照提高了66.48%和40.54%,地上部P含量比对照提高了69.76%和79.06%2.在0.3%和0.5%盐浓度胁迫下,接种G. mosseae和G. versiforme2种AM真菌可提高植株根系活力,促进叶片中可溶性糖、可溶性蛋白及根系脯氨酸(Pro)含量的积累,显著提高叶片中与抗逆相关的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性,减少丙二醛(MDA)在根系中的积累。qRT-PCR结果表明AM真菌和盐胁迫共同调控H+转运无机焦磷酸酶H+-PPase(AVP1)的表达,随NaCl浓度的增加,AVP1基因表达量下降,但菌根化植株的AVP1基因表达量显著高于非菌根植株。3.小区实验结果验证了在轻度水分胁迫和重度水分胁迫条件下,接种G. versiforme和G. mosseae可提高加工番茄的公顷产量为2%-28%;显著降低了加工番茄果实可溶性糖、番茄红素含量,同时可防治加工番茄脐腐病的发生,防效最大值为24%。4.在轻度水分胁迫和重度水分胁迫条件下,接种G. mosseae和G. versiforme2种AM真菌可显著增加加工番茄叶片叶绿素含量;显著提高叶片中与抗逆相关的SOD和过氧化氢酶(CAT)的活性,减少Pro和MDA在叶片中的积累, qRT-PCR结果表明AM真菌和干旱胁迫共同调控H+转运无机焦磷酸酶H+-PPase的表达,随水分胁迫梯度的增加,AVP1基因表达量下降,但菌根化植株的AVP1基因表达量显著高于非菌根植株,从而减小植株叶片中Na+元素的积累和增加了K+的含量,提高了加工番茄的抗旱性。结论:1. G. mosseae和G.versiforme接种加工番茄能增加加工番茄的生物量、叶绿素含量和叶面积,促进植株对N、P元素的吸,同时能可有效提高加工番茄的耐盐性,具有较好的应用前景。2.在不同盐浓度胁迫下,接种G. mosseae和G.versiforme2种AM真菌后,显著增强了加工番茄苗的养分吸收能力,减弱盐胁迫对加工番茄的毒害,提高抗逆相关酶活性,提高了其抗盐性,促进了加工番茄苗生长。3.在轻度水分胁迫和重度水分胁迫条件下,通过培育菌根化的加工番茄苗,然后将其移栽到大田,结果发现接种G. mosseae和G. versiforme2种AM真菌后,能够显著地改善加工番茄果实的产量和品质,同时对结果期加工番茄脐腐病也有较好的防治效果,这对加工番茄实施大面积机械化穴盘育苗移栽技术提供一定的帮助。4.在不同水分胁迫下,接种G. mosseae和G. versiforme2种AM真菌后,减弱水分胁迫对加工番茄的毒害,提高抗逆相关酶活性,上调了与抗逆相关基因AVP1的表达,从而显著增强了加工番茄苗的养分吸收能力,提高了其抗旱性,促进了加工番茄苗生长。
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