丛枝菌根真菌对西瓜盐碱胁迫的缓解效应及其调控机理

论文摘要

土壤盐渍化已成为我国,乃至全球备受关注的土壤环境灾害之一。中国盐碱地面积约1亿万hm2,在我国北方和沿海分布较广。而盐碱是限制植株生长、减少作物产量、降低果实品质的主要非生物胁迫因素之一。随着全球气候环境的不断恶化,盐碱地面积持续增大,使得盐碱成为制约农业生产的一个重大环境问题。西瓜果实味美多汁、营养丰富,是世界广受欢迎的、重要的一种园艺经济作物。尤其是设施礼品西瓜,非常受大众喜爱,然而,随着设施面积的不断扩大,土壤次生盐渍化也在不断加重,严重影响设施西瓜的产量和品质,现已成为制约设施蔬菜产业发展的限制因子。丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza,AM）是自然界中普遍存在的一种真菌,其实质是土壤中的丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungus,AMF）与宿主植物建立的互惠共生体。AMF侵染植物根系后,可参与植物进行生理生化代谢,改善植物营养,提高植物抗逆性。本研究以礼品西瓜品种“福运来”为试材,采用基质土栽培的方法,试验共设4个处理分别是:（1）CK（对照,不接种AMF）;（2）S（盐碱胁迫）;（3）M（接种AMF）;（4）MS（接种AMF+盐碱胁迫）。盐碱混合溶液浓度为60 mmol·L-1,配方为:将NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3四种盐按1:9:9:1复配混合,pH为8.63,EC为0.45mS/cm。研究盐碱胁迫条件下接种摩西球囊霉（G.mosseae）对西瓜植株生长、水分、养分吸收,叶绿素含量、光合特性、叶黄素循环、D1蛋白周转、根系分泌物、根区土壤微环境及西瓜产量及品质等方面的影响,探讨接种AMF对盐碱胁迫下西瓜植株的缓解效应及其稳产提质机理。主要研究结果如下:1、盐碱胁迫下,不同丛枝菌根真菌菌种接种西瓜幼苗的耐盐碱性品比筛选试验,其中摩西球囊霉（G.mosseae）表现最好。与其它菌种接种西瓜幼苗相比,接种摩西球囊霉西瓜盐害指数更低,侵染率更高、干物质的量更多;与其它菌种相比,西瓜的株高更高和叶面积更大;也能够积累更多的可溶性糖和可溶性蛋白有机渗透调节物质,叶绿素和多酚含量明显增加;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的含量也显著增加。上述综合效应,表明较其它菌种,接种摩西球囊霉（G.mosseae）西瓜幼苗的耐盐碱能力的综合表现最好。2、盐碱胁迫显著抑制了西瓜幼苗生长,接种AMF可以促进西瓜叶片的水分利用效率和植株的茎流量;接种AMF促进了西瓜根系对矿质营养元素的吸收,及其植株地上部生长发育;接种AMF刺激光合作用产物碳水化合物向根系的传递,促进其在根系中形成碳库;接种AMF促使了油菜素甾醇和玉米素核苷在西瓜植株体内的生成;盐碱胁迫条件下,接种AMF提高西瓜植株叶片赤霉素含量,降低了脱落酸和生长素的含量,改善西瓜植物体内激素水平,提高了西瓜植株耐盐碱胁迫的能力。3、接种AMF提高了西瓜幼苗的耐盐碱性。与未接种植株相比,接种AMF降低了西瓜叶片的超氧阴离子（O2-）和过氧化氢（H2O2）含量;接种AMF降低了西瓜叶片的MDA和电解质透出率;接种AMF提高了可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸三种可溶性物质的含量;接种AMF提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）抗氧化酶活性;接种AMF提高了抗氧化物质抗坏血酸（ASA）、抗坏血酸与脱氢抗坏血酸的比值（ASA/DHA）和谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽的比值（GSH/GSSG）;接种AMF上调了RBCL、Cu-Zn SOD、CAT、cAPX和cGR基因的表达量。4、盐碱胁迫条件下,接种AMF增加了西瓜植株的干物质的量、叶绿素含量,光合速率;提升了盐碱胁迫下西瓜幼苗类囊体膜的脂质抗过氧化能力,稳定西瓜幼苗的叶绿体及类囊体膜结构,缓解了盐碱胁迫对西瓜幼苗生长的抑制作用;与此同时,盐碱胁迫下,接种AMF增强了西瓜的光化学淬灭系数,提高了紫黄素、玉米黄素和总叶黄素库,降低脱环氧化速率,诱导了西瓜叶片对环氧玉米黄素（A）和玉米黄素（Z）的合成,加速叶黄素循环,增大了过剩能量耗散,有效提高了D1蛋白的含量,防止了D1蛋白的降解,从而加速了D1蛋白的周转,保护了西瓜叶片PSⅡ反应中心结构的稳定,缓解了盐碱胁迫对西瓜植株的光抑制。5、AMF与西瓜幼苗根系建立互惠共利的共生体系。盐碱胁迫下,接种AMF增加了西瓜幼苗根长、根系表面积、总体积和分叉数;提高根系活力和根系伤流强度,促进了根系对养分和水分的最大吸收;同时提高了根区土壤酶活性,丰富了土壤微生物数量,增加了根系分泌物,营造了良好的根区土壤微生态环境。6、盐碱胁迫条件下,接种AMF提高了西瓜果实的单瓜重和总产量,增加了西瓜果瓤的亮度、红色饱和度、色饱和度和果形指数,提升了西瓜果实的商品性;盐碱胁迫条件下,接种AMF提高了西瓜的果实可溶性固形物、可溶性糖、VC和可溶性蛋白的含量,降低硝酸盐含量,提高了西瓜的品质;接种AMF增加了西瓜抗氧化酶和抗氧化物质超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、番茄红素、总黄酮和总酚的含量;接种AMF影响了西瓜的挥发性物质成分,促进了特殊香气成分,降低了西瓜的苦味,提高了西瓜的风味口味。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
•   1.1 土壤盐碱化及其胁迫
•     1.1.1 土壤盐碱胁迫的概述
•     1.1.2 土壤盐碱化形成的成因
•     1.1.3 盐碱化土壤改良措施
•   1.2 盐碱胁迫对植物的生长发育的影响
•     1.2.1 盐碱胁迫对植物生长的影响
•     1.2.2 盐碱胁迫对植物形态特征的影响
•     1.2.3 植物对盐碱胁的响应机制
•   1.3 丛枝菌根真菌提高植物耐盐碱性的机制
•     1.3.1 丛枝菌根真菌特性
•     1.3.2 丛枝菌根真菌对植物水分状况的影响
•     1.3.3 丛枝菌根真菌对植物渗透调节和抗氧化能力的影响
•     1.3.4 丛枝菌根真菌对植物光合特性的影响
•     1.3.5 丛枝菌根真菌对植物营养元素吸收及代谢的影响
•     1.3.6 丛枝菌根真菌对作物果实品质的影响
•   1.4 研究的目的及意义
•   1.5 研究内容
•   1.6 技术路线
• 第二章 西瓜丛枝菌根真菌菌种抗盐碱性比较研究
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 试验材料
•     2.1.2 试验设计
•     2.1.3 试验测定方法
•   2.2 结果与分析
•     2.2.1 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗碱伤害指数的影响
•     2.2.2 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜菌根发育的影响
•     2.2.3 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜干物质和菌根依赖性的影响
•     2.2.4 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜植物学形态特征的影响
•     2.2.5 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片相对叶绿素和多酚的影响
•     2.2.6 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片可溶性糖和可溶性蛋白的影响
•     2.2.7 不同丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片保护酶的影响
•   2.3 讨论
•   2.4 小结
• 第三章 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜水分、养分吸收及碳水化合物和内源激素的影响
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 试验材料
•     3.1.2 试验设计
•     3.1.3 试验测定方法
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗叶片相对含水量的影响
•     3.2.2 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗水分利用效率的影响
•     3.2.3 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗茎流量的影响
•     3.2.4 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗矿质营养元素吸收的影响
•     3.2.5 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗叶片碳水化合物的影响
•     3.2.6 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗内源激素的影响
•   3.3 讨论
•   3.4 小结
• 第四章 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜渗透调节能力及抗氧化能力的影响
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 试验材料
•     4.1.2 试验设计
•     4.1.3 试验测定指标及方法
•     4.1.4 数据统计分析
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片O2-和H2O2 的影响
•     4.2.2 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片MDA和电解质透出率的影响
•     4.2.3 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片渗透调节物质的影响
•     4.2.4 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片抗氧化酶活性的影响
•     4.2.5 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片抗氧化物质的影响
•     4.2.6 西瓜抗逆相关基因的表达
•   4.3 讨论
•   4.4 小结
• 第五章 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗生长及光合特性的影响
•   5.1 材料与方法
•     5.1.1 试验材料
•     5.1.2 试验设计
•     5.1.3 试验测定方法
•   5.2 结果与分析
•     5.2.1 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗生长的影响
•     5.2.2 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗叶绿素含量的影响
•     5.2.3 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗光合参数的影响
•     5.2.4 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响
•     5.2.5 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶片气孔特征的影响
•     5.2.6 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜叶绿体超微结构的影响
•     5.2.7 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗相对电子传递速率的影响
•     5.2.8 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗叶片能量分配参数的影响
•     5.2.9 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗叶黄素循环的影响
•     5.2.10 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗D1 蛋白含量及psbA基因表达的影响
•   5.3 讨论
•   5.4 小结
• 第六章 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜根系生长、根系分泌物及根区土壤微环境的影响
•   6.1 材料与方法
•     6.1.1 试验材料
•     6.1.2 试验设计
•     6.1.3 试验测定方法
•   6.2 结果与分析
•     6.2.1 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗根系形态特征的影响
•     6.2.2 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗根系活力的影响
•     6.2.3 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜土壤含水量的影响
•     6.2.4 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗根系伤流量的影响
•     6.2.5 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗根系营养元素吸收的影响
•     6.2.6 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗根系分泌物主要成分的影响
•     6.2.7 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜幼苗根区土壤微环境的影响
•     6.2.8 根系活力与根系特征指标、土壤酶活性及微生物的相关关系
•   6.3 讨论
•   6.4 小结
• 第七章 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜果实产量、品质及挥发性物质的影响
•   7.1 材料与方法
•     7.1.1 试验材料
•     7.1.2 试验设计
•     7.1.3 试验测定方法
•   7.2 结果与分析
•     7.2.1 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜单瓜重及产量的影响
•     7.2.2 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜果瓤色泽、果形及果皮硬度的影响
•     7.2.3 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜品质的影响
•     7.2.4 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜果实抗氧化性的影响
•     7.2.5 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜果实挥发性物质的影响
•     7.2.6 丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下西瓜果实主要品质主成分分析
•   7.3 讨论
•   7.4 小结
• 第八章 结论与展望
•   8.1 结论
•     8.1.1 主要创新点
•     8.1.2 机理示意图
•   8.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 缩略词（Abbreviation）
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 叶林

导师: 邹志荣

关键词: 西瓜,丛枝菌根真菌,盐碱,光合,品质

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学,园艺

单位: 西北农林科技大学

分类号: S651;S156.4

DOI: 10.27409/d.cnki.gxbnu.2019.000079

总页数: 133

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