堿蓬內(nèi)生菌EF0801對感染稻瘟病水稻幼苗抗氧化酶及葉綠素?zé)晒獾挠绊?/h1>
2021-02-12 11:36任曉寧姚禹希李雪梅
西南農(nóng)業(yè)學(xué)報 2021年12期
單 羽，任曉寧，姚禹希，李 鑫，李雪梅
(沈陽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 沈陽 110034)
【研究意義】稻瘟病是由稻瘟病菌(Magnaporthegrisea)引起的水稻真菌性病害，是最具毀滅性的水稻病害之一，該病可在短時間大面積爆發(fā)，使其嚴(yán)重減產(chǎn)，甚至絕收[1]。全球每年由稻瘟病引起的水稻產(chǎn)量損失約為總量的10%～30%，它可以養(yǎng)活至少6000萬人，經(jīng)濟(jì)價值高達(dá)660億美元[2]。因此對于稻瘟病的防治也是重中之重，通過堿蓬內(nèi)生菌EF0801侵染水稻，研究內(nèi)生菌侵染是否能夠誘導(dǎo)水稻增強(qiáng)對稻瘟病菌的抵抗能力具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】水稻在受到稻瘟病菌感染時，其葉綠素含量逐漸降低[3]。葉綠素?zé)晒庾鳛橐环N非侵入性且非破壞性的方法，可以更好地了解病原體感染過程中光合作用的變化。在宿主-病原體互作過程中，小麥[4-5]、水稻[6]、玉米[7]、大豆[8]的葉綠素?zé)晒鈪?shù)會發(fā)生變化。通常，病原體感染的植物葉片有效PSII量子效率下降，受調(diào)節(jié)能量耗散的量子產(chǎn)量的增加以及最大PSII量子產(chǎn)量的下降[9]。另外，植物在正常狀態(tài)下由于防御酶(如SOD、CAT和POD)等活性氧清除系統(tǒng)的存在而使體內(nèi)活性氧處于動態(tài)平衡[10]。當(dāng)植物處于脅迫條件下(如病原體感染)會使活性氧增加[11-12]。因此，有效的清除活性氧，可以避免由于膜脂過氧化和破壞大分子對植物細(xì)胞產(chǎn)生不可逆的氧化損傷。Eberhard等[13]研究發(fā)現(xiàn)在接種稻瘟病后，水稻葉片POD活性快速上升，POD活性與抗瘟性呈正相關(guān)，活性增強(qiáng)有利于水稻對稻瘟病的抗性?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來，內(nèi)生菌的研究成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。植物內(nèi)生菌是指全部階段或部分階段生活在健康的植物細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間隙的微生物資源[14]。越來越多的數(shù)據(jù)表明，內(nèi)生真菌會增加宿主植物對生物和非生物脅迫的耐受性[15-17]。Shabanamol等[18]從水稻中分離出一株內(nèi)生固氮芽孢桿菌(Lysinibacillussphaericus)，可以誘導(dǎo)水稻產(chǎn)生更多的防御酶，減輕紋枯病的危害。深色有隔內(nèi)生真菌(DSE)可以通過降低水稻植株中氧化應(yīng)激反應(yīng)和抗氧化酶的活性從而保護(hù)水稻細(xì)胞免受氧化損害，進(jìn)而增強(qiáng)水稻在缺水條件下的耐受性[19]。研究堿蓬內(nèi)生菌(EF0801)與水稻互作關(guān)系及作用機(jī)理具有重要意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究采用5%的堿蓬內(nèi)生菌(EF0801)菌懸液對未感染及感染稻瘟病菌的水稻進(jìn)行處理。測定其處理7 d后的形態(tài)指標(biāo)、葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及抗氧化酶活性的變化。探討內(nèi)生菌侵染是否能夠誘導(dǎo)水稻對稻瘟病菌的抵抗能力，以期為提高水稻稻瘟病抗性提供一種新的方法。
1 材料與方法
1.1 供試材料
供試水稻(OryzasativaL.)品種為遼星1號。將精選的水稻種子置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，黑暗下28 ℃浸種24 h后30 ℃催芽24 h。將露白種子均勻地鋪滿盛有完全營養(yǎng)液(Hoagland)的燒杯(覆蓋紗網(wǎng))上進(jìn)行水培。在人工氣候培養(yǎng)箱(晝夜溫度28 ℃/26 ℃；光照16 h；80%相對濕度；光強(qiáng)3000 lx)培養(yǎng)，每天適時適量的補(bǔ)充Hoagland完全營養(yǎng)液。待水稻幼苗長至2葉1心期進(jìn)行處理。
堿蓬內(nèi)生菌EF0801為沈陽師范大學(xué)微生物教研室篩選獲得。將EF0801菌株轉(zhuǎn)接到PDA液體培養(yǎng)基中，在恒溫?fù)u床上120 r/min，24 ℃培養(yǎng)10 d。用攪拌機(jī)將菌球打碎，菌懸液備用。
稻瘟病病菌由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。參照李元等[28]的方法，將稻瘟病菌菌絲移至產(chǎn)孢培養(yǎng)基，在26 ℃、10 h/d光照培養(yǎng)8～10 d，將孢子懸浮液濃度調(diào)至約3×105(孢子)/mL作為苗期噴霧接種體。
1.2 處理方法
選取長勢相同的2葉1心期水稻幼苗分為4組進(jìn)行處理。對照組(CK)：整個實(shí)驗(yàn)期間均使用完全營養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)；內(nèi)生菌侵染組(E)：將5%的堿蓬內(nèi)生菌EF0801菌懸液加入到完全營養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)；稻瘟病病菌感染組(RB)：將稻瘟病菌孢子液噴灑至水稻幼苗葉片上，直到剛好有水珠為止；稻瘟病和內(nèi)生菌處理組(RB+E)：將5%的堿蓬內(nèi)生菌EF0801菌懸液加入到完全營養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，在第2 天將稻瘟病菌孢子液噴灑至水稻幼苗葉片上。處理7 d后，測定水稻的相關(guān)指標(biāo)，每個處理重復(fù)3次。
1.3 測定指標(biāo)
1.3.1 形態(tài)指標(biāo)的測定 選取10株幼苗，分別測定株高、根長、鮮重和干重。
1.3.2 葉綠素含量、防御酶活性以及丙二醛(MDA)含量的測定 參照李小方和張志良[22]的方法并加以改良，測定Chla、Chlb、類胡蘿卜素(Cars)含量、防御酶SOD、POD和CAT活性以及MDA含量。
1.3.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定 選擇長勢相同的幼苗，使用連續(xù)激發(fā)式熒光儀Pocket PEA測定。測定時間為10:00—14:00，測定前對葉片進(jìn)行暗處理20 min。在OJIP曲線測定中，誘導(dǎo)光強(qiáng)度設(shè)為3000 μmol/(m2·s)脈沖紅光，從10 μs開始記錄相對熒光強(qiáng)度，其中OJIP曲線上0.02、2、30和1000 μs對應(yīng)的點(diǎn)分別為O、J、I、P，最后利用平均值繪制OJIP曲線，本實(shí)驗(yàn)主要研究不同處理?xiàng)l件下，K點(diǎn)和L點(diǎn)的相對熒光強(qiáng)度以及相關(guān)參數(shù)的變化。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理采用SPSS 25.0軟件，通過平均值和方差分析(ANOVA)和LSD檢測，比較其差異顯著性。
2 結(jié)果與分析
2.1 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病菌水稻幼苗生長的影響
株高和根長可直接反映出植物的生長情況，同時生物量也是反映植物生長的一個非常有效的指標(biāo)。由圖1可知，經(jīng)過E處理的水稻幼苗株高、鮮重和干重顯著高于CK組。經(jīng)過RB處理的水稻幼苗與CK組相比較，根長及鮮重有顯著性升高，但株高和干重?zé)o變化。而經(jīng)過RB+E復(fù)合處理與RB處理相比株高和干重顯著升高。
2.2 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病水稻幼苗葉綠素含量的影響
葉綠素是在光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學(xué)反應(yīng)的色素，其含量直接影響植物的光合能力。經(jīng)過E處理的水稻幼苗Chla含量顯著增加(圖2-A)。RB處理則顯著降低Chlb含量(圖2-B)。而RB+E處理與RB處理相比，Cars含量顯著升高(圖2-C)。
2.3 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病水稻幼苗熒光誘導(dǎo)動力學(xué)的影響
2.3.1 對水稻幼苗熒光動力曲線OJIP、ΔVOP、ΔVOK以及ΔVOJ的影響 葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線是綠色植物經(jīng)過暗適應(yīng)，突然暴露在強(qiáng)光下以后，植物產(chǎn)生的一條熒光曲線，通常產(chǎn)生O、J、I、P 4個特征點(diǎn)。熒光誘導(dǎo)(O-J-I-P)呈現(xiàn)典型的多相上升，表明所有葉片樣品都具有光合特性(圖3-A)。對O-P相的熒光參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過RB處理的水稻幼苗其ΔVOP值大于零，而E和E+RB處理組其ΔVOP值小于零(圖3-B)。同時對O點(diǎn)(50 μs)和K點(diǎn)(300 μs)及O點(diǎn)和J點(diǎn)(2 ms)的熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行動力學(xué)曲線繪圖，經(jīng)過RB處理的水稻幼苗ΔVOK、ΔVOJ值均大于零，而經(jīng)過E和E+RB組處理的水稻幼苗其ΔVOK、ΔVOJ值均小于零(圖3-B，3-C)。ΔVOP>0，說明放氧復(fù)合體的活性低；ΔVOK>0，說明類囊體之間的能量傳遞受阻，如果ΔVOK≤0，說明光合膜系統(tǒng)完整，能量傳遞順暢；ΔVOJ越大，說明放氧復(fù)合體受到的傷害越嚴(yán)重。由此說明水稻葉片光合膜系統(tǒng)完整、能量傳遞、放氧復(fù)合體活性均優(yōu)于RB組(圖3-B、3-C、3-D)，堿蓬內(nèi)生菌EF0801可以有效地減緩稻瘟病菌對水稻幼苗光PSⅡ的傷害。
2.3.2 對水稻幼苗性能指數(shù)的影響 與CK相比較，經(jīng)過RB脅迫后，以單位面積為基礎(chǔ)的性能指數(shù)(PI)有顯著性的下降，而經(jīng)過E和RB+E處理的有顯著性的提高(圖4-A)。與CK相比較，經(jīng)過E處理的水稻幼苗葉片以光能吸收為基礎(chǔ)的性能指數(shù)(PIABS)顯著增加，而經(jīng)過RB處理后則顯著下降，經(jīng)過E+RB處理后的有一定程度下降，但與RB相比較有顯著性的增加(圖4-B)。
2.3.3 對水稻幼苗量子效率的影響 不同處理后用于電子傳遞的量子產(chǎn)額(φEo)、用于熱耗散的量子比率(φDo)和最大光化學(xué)效率(φPo)變化情況。經(jīng)過E處理的水稻幼苗與CK組相比，φEo顯著提高(圖5-A)，而經(jīng)過RB處理的水稻幼苗φEo和φPo顯著降低(圖5-A、5-C)，且其φDo與CK組相比顯著提高；經(jīng)過RB+E處理的水稻幼苗與RB組相比，其φEo和φPo顯著提高，且φDo顯著降低(圖5-B)。表明內(nèi)生菌侵染能夠提高稻瘟病菌感染后用于電子傳遞的量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率，降低用于熱耗散的量子比率，提高光合效率。
2.3.4 對水稻幼苗比活性參數(shù)的影響 PSⅡ比活性參數(shù)包括單位反應(yīng)中心吸收的光能(ABS/RC)、單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原QA的能量(TRo/RC)以及單位反應(yīng)中心耗散掉的能量(DIo/RC)。由圖6顯示，經(jīng)過E處理的水稻幼苗與CK組相比ABS/RC和TRo/RC無顯著變化，DIo/RC顯著降低，而經(jīng)過RB處理的水稻幼苗3種比活性參數(shù)均顯著增加，但經(jīng)過RB+E處理的水稻幼苗顯著降低。
2.4 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病菌水稻幼苗葉片防御酶活性的影響
如圖7所示，經(jīng)過E處理的水稻幼苗中SOD、POD、CAT活性均顯著升高，而經(jīng)過RB處理均無顯著性差異。將RB+E處理組與RB組進(jìn)行對比，RB+E組中POD、CAT活性顯著升高。
2.5 內(nèi)生菌對感染稻瘟病水稻幼苗葉片MDA含量的影響
如圖8所示，經(jīng)過E處理的水稻幼苗MDA含量顯著降低，RB處理的水稻幼苗無顯著變化。經(jīng)過RB+E處理的水稻幼苗MDA顯著低于CK。內(nèi)生菌侵染水稻幼苗對幼苗葉片膜質(zhì)過氧化有一定的緩解作用。
3 討 論
通過本研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生菌顯著提高水稻的防御酶活性，可以有效降低水稻膜脂過氧化作用，減小細(xì)胞膜的損傷，提高Chla含量。
在本研究中，稻瘟病菌感染水稻雖未引起顯著膜脂過氧化和防御酶活性的改變，但從熒光動力學(xué)方面可以看出，感染稻瘟病菌水稻的PSⅡ已經(jīng)受到破壞，其ΔVOP、ΔVOK以及ΔVOJ的數(shù)值明顯大于零，說明稻瘟病菌抑制了放氧復(fù)合體的活性，從而導(dǎo)致類囊體發(fā)生解離，抑制了PSⅡ的光化學(xué)活性。然而加入內(nèi)生菌后感染稻瘟病菌的水稻幼苗ΔVOP、ΔVOK以及ΔVOJ的數(shù)值均下降，這可能是內(nèi)生菌抑制了稻瘟病對PSⅡ的光化學(xué)活性的影響，使植物水稻光合作用正常進(jìn)行。張興華等[23]通過對葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力曲線分析認(rèn)為干旱脅迫導(dǎo)致玉米光PSⅡ放氧復(fù)合體受到抑制。除此之外，被稻瘟病菌感染的水稻幼苗Chlb顯著降低，但內(nèi)生菌能夠提高感染稻瘟病菌水稻的Chla和Cars含量。在龔娜等[24]研究中，也發(fā)現(xiàn)植物內(nèi)生菌提取物拌種，會提高干旱脅迫下玉米苗期的葉綠素含量，增強(qiáng)光合能力。此外，PIABS可以準(zhǔn)確反映植物光合機(jī)構(gòu)的整體狀態(tài)[25]。RB+E組的PIABS值顯著高于RB組，說明內(nèi)生菌處理可以提高水稻葉片對光能利用。用內(nèi)生菌處理感染稻瘟病菌的幼苗，其φEo和φPo顯著升高，而φDo顯著下降，表明內(nèi)生菌侵染能夠提高稻瘟病菌感染后用于電子傳遞的量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率，降低用于熱耗散的量子比率，提高光合效率。RB+E組幼苗的ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC均低于RB組。這些結(jié)果表明單位反應(yīng)中心吸收的光能、捕獲光能的能力增加，可能是由于一些RCs失活，并認(rèn)為熱耗散是由于非活動RCs的高耗散而增加[26]。
葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化可以作為探究植物的光合過程及一些環(huán)境因素對其影響的重要手段[27]。性能指數(shù)是JIP-test的參數(shù)中最敏感的參數(shù)之一[28]。稻瘟病菌感染的水稻幼苗，其性能指數(shù)、量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率顯著下降，比活性參數(shù)顯著增加，說明稻瘟病菌已經(jīng)影響PSⅡ的正常功能，而內(nèi)生菌處理的水稻幼苗則能夠維持PSⅡ穩(wěn)定性，保持高效的PSⅡ功能。
4 結(jié) 論
內(nèi)生菌侵染可以使水稻幼苗防御酶活性增強(qiáng)，降低MDA含量，使葉片放氧復(fù)合體穩(wěn)定，電子傳遞正常進(jìn)行，保持高效的PSⅡ功能，從而提高水稻對稻瘟病的抗性。
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1 材料與方法
1.1 供試材料
供試水稻(OryzasativaL.)品種為遼星1號。將精選的水稻種子置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，黑暗下28 ℃浸種24 h后30 ℃催芽24 h。將露白種子均勻地鋪滿盛有完全營養(yǎng)液(Hoagland)的燒杯(覆蓋紗網(wǎng))上進(jìn)行水培。在人工氣候培養(yǎng)箱(晝夜溫度28 ℃/26 ℃；光照16 h；80%相對濕度；光強(qiáng)3000 lx)培養(yǎng)，每天適時適量的補(bǔ)充Hoagland完全營養(yǎng)液。待水稻幼苗長至2葉1心期進(jìn)行處理。
堿蓬內(nèi)生菌EF0801為沈陽師范大學(xué)微生物教研室篩選獲得。將EF0801菌株轉(zhuǎn)接到PDA液體培養(yǎng)基中，在恒溫?fù)u床上120 r/min，24 ℃培養(yǎng)10 d。用攪拌機(jī)將菌球打碎，菌懸液備用。
稻瘟病病菌由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。參照李元等[28]的方法，將稻瘟病菌菌絲移至產(chǎn)孢培養(yǎng)基，在26 ℃、10 h/d光照培養(yǎng)8～10 d，將孢子懸浮液濃度調(diào)至約3×105(孢子)/mL作為苗期噴霧接種體。
1.2 處理方法
選取長勢相同的2葉1心期水稻幼苗分為4組進(jìn)行處理。對照組(CK)：整個實(shí)驗(yàn)期間均使用完全營養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)；內(nèi)生菌侵染組(E)：將5%的堿蓬內(nèi)生菌EF0801菌懸液加入到完全營養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)；稻瘟病病菌感染組(RB)：將稻瘟病菌孢子液噴灑至水稻幼苗葉片上，直到剛好有水珠為止；稻瘟病和內(nèi)生菌處理組(RB+E)：將5%的堿蓬內(nèi)生菌EF0801菌懸液加入到完全營養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，在第2 天將稻瘟病菌孢子液噴灑至水稻幼苗葉片上。處理7 d后，測定水稻的相關(guān)指標(biāo)，每個處理重復(fù)3次。
1.3 測定指標(biāo)
1.3.1 形態(tài)指標(biāo)的測定 選取10株幼苗，分別測定株高、根長、鮮重和干重。
1.3.2 葉綠素含量、防御酶活性以及丙二醛(MDA)含量的測定 參照李小方和張志良[22]的方法并加以改良，測定Chla、Chlb、類胡蘿卜素(Cars)含量、防御酶SOD、POD和CAT活性以及MDA含量。
1.3.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定 選擇長勢相同的幼苗，使用連續(xù)激發(fā)式熒光儀Pocket PEA測定。測定時間為10:00—14:00，測定前對葉片進(jìn)行暗處理20 min。在OJIP曲線測定中，誘導(dǎo)光強(qiáng)度設(shè)為3000 μmol/(m2·s)脈沖紅光，從10 μs開始記錄相對熒光強(qiáng)度，其中OJIP曲線上0.02、2、30和1000 μs對應(yīng)的點(diǎn)分別為O、J、I、P，最后利用平均值繪制OJIP曲線，本實(shí)驗(yàn)主要研究不同處理?xiàng)l件下，K點(diǎn)和L點(diǎn)的相對熒光強(qiáng)度以及相關(guān)參數(shù)的變化。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理采用SPSS 25.0軟件，通過平均值和方差分析(ANOVA)和LSD檢測，比較其差異顯著性。
2 結(jié)果與分析
2.1 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病菌水稻幼苗生長的影響
株高和根長可直接反映出植物的生長情況，同時生物量也是反映植物生長的一個非常有效的指標(biāo)。由圖1可知，經(jīng)過E處理的水稻幼苗株高、鮮重和干重顯著高于CK組。經(jīng)過RB處理的水稻幼苗與CK組相比較，根長及鮮重有顯著性升高，但株高和干重?zé)o變化。而經(jīng)過RB+E復(fù)合處理與RB處理相比株高和干重顯著升高。
2.2 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病水稻幼苗葉綠素含量的影響
葉綠素是在光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學(xué)反應(yīng)的色素，其含量直接影響植物的光合能力。經(jīng)過E處理的水稻幼苗Chla含量顯著增加(圖2-A)。RB處理則顯著降低Chlb含量(圖2-B)。而RB+E處理與RB處理相比，Cars含量顯著升高(圖2-C)。
2.3 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病水稻幼苗熒光誘導(dǎo)動力學(xué)的影響
2.3.1 對水稻幼苗熒光動力曲線OJIP、ΔVOP、ΔVOK以及ΔVOJ的影響 葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線是綠色植物經(jīng)過暗適應(yīng)，突然暴露在強(qiáng)光下以后，植物產(chǎn)生的一條熒光曲線，通常產(chǎn)生O、J、I、P 4個特征點(diǎn)。熒光誘導(dǎo)(O-J-I-P)呈現(xiàn)典型的多相上升，表明所有葉片樣品都具有光合特性(圖3-A)。對O-P相的熒光參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過RB處理的水稻幼苗其ΔVOP值大于零，而E和E+RB處理組其ΔVOP值小于零(圖3-B)。同時對O點(diǎn)(50 μs)和K點(diǎn)(300 μs)及O點(diǎn)和J點(diǎn)(2 ms)的熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行動力學(xué)曲線繪圖，經(jīng)過RB處理的水稻幼苗ΔVOK、ΔVOJ值均大于零，而經(jīng)過E和E+RB組處理的水稻幼苗其ΔVOK、ΔVOJ值均小于零(圖3-B，3-C)。ΔVOP>0，說明放氧復(fù)合體的活性低；ΔVOK>0，說明類囊體之間的能量傳遞受阻，如果ΔVOK≤0，說明光合膜系統(tǒng)完整，能量傳遞順暢；ΔVOJ越大，說明放氧復(fù)合體受到的傷害越嚴(yán)重。由此說明水稻葉片光合膜系統(tǒng)完整、能量傳遞、放氧復(fù)合體活性均優(yōu)于RB組(圖3-B、3-C、3-D)，堿蓬內(nèi)生菌EF0801可以有效地減緩稻瘟病菌對水稻幼苗光PSⅡ的傷害。
2.3.2 對水稻幼苗性能指數(shù)的影響 與CK相比較，經(jīng)過RB脅迫后，以單位面積為基礎(chǔ)的性能指數(shù)(PI)有顯著性的下降，而經(jīng)過E和RB+E處理的有顯著性的提高(圖4-A)。與CK相比較，經(jīng)過E處理的水稻幼苗葉片以光能吸收為基礎(chǔ)的性能指數(shù)(PIABS)顯著增加，而經(jīng)過RB處理后則顯著下降，經(jīng)過E+RB處理后的有一定程度下降，但與RB相比較有顯著性的增加(圖4-B)。
2.3.3 對水稻幼苗量子效率的影響 不同處理后用于電子傳遞的量子產(chǎn)額(φEo)、用于熱耗散的量子比率(φDo)和最大光化學(xué)效率(φPo)變化情況。經(jīng)過E處理的水稻幼苗與CK組相比，φEo顯著提高(圖5-A)，而經(jīng)過RB處理的水稻幼苗φEo和φPo顯著降低(圖5-A、5-C)，且其φDo與CK組相比顯著提高；經(jīng)過RB+E處理的水稻幼苗與RB組相比，其φEo和φPo顯著提高，且φDo顯著降低(圖5-B)。表明內(nèi)生菌侵染能夠提高稻瘟病菌感染后用于電子傳遞的量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率，降低用于熱耗散的量子比率，提高光合效率。
2.3.4 對水稻幼苗比活性參數(shù)的影響 PSⅡ比活性參數(shù)包括單位反應(yīng)中心吸收的光能(ABS/RC)、單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原QA的能量(TRo/RC)以及單位反應(yīng)中心耗散掉的能量(DIo/RC)。由圖6顯示，經(jīng)過E處理的水稻幼苗與CK組相比ABS/RC和TRo/RC無顯著變化，DIo/RC顯著降低，而經(jīng)過RB處理的水稻幼苗3種比活性參數(shù)均顯著增加，但經(jīng)過RB+E處理的水稻幼苗顯著降低。
2.4 內(nèi)生菌侵染對感染稻瘟病菌水稻幼苗葉片防御酶活性的影響
如圖7所示，經(jīng)過E處理的水稻幼苗中SOD、POD、CAT活性均顯著升高，而經(jīng)過RB處理均無顯著性差異。將RB+E處理組與RB組進(jìn)行對比，RB+E組中POD、CAT活性顯著升高。
2.5 內(nèi)生菌對感染稻瘟病水稻幼苗葉片MDA含量的影響
如圖8所示，經(jīng)過E處理的水稻幼苗MDA含量顯著降低，RB處理的水稻幼苗無顯著變化。經(jīng)過RB+E處理的水稻幼苗MDA顯著低于CK。內(nèi)生菌侵染水稻幼苗對幼苗葉片膜質(zhì)過氧化有一定的緩解作用。
3 討 論
通過本研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生菌顯著提高水稻的防御酶活性，可以有效降低水稻膜脂過氧化作用，減小細(xì)胞膜的損傷，提高Chla含量。
在本研究中，稻瘟病菌感染水稻雖未引起顯著膜脂過氧化和防御酶活性的改變，但從熒光動力學(xué)方面可以看出，感染稻瘟病菌水稻的PSⅡ已經(jīng)受到破壞，其ΔVOP、ΔVOK以及ΔVOJ的數(shù)值明顯大于零，說明稻瘟病菌抑制了放氧復(fù)合體的活性，從而導(dǎo)致類囊體發(fā)生解離，抑制了PSⅡ的光化學(xué)活性。然而加入內(nèi)生菌后感染稻瘟病菌的水稻幼苗ΔVOP、ΔVOK以及ΔVOJ的數(shù)值均下降，這可能是內(nèi)生菌抑制了稻瘟病對PSⅡ的光化學(xué)活性的影響，使植物水稻光合作用正常進(jìn)行。張興華等[23]通過對葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力曲線分析認(rèn)為干旱脅迫導(dǎo)致玉米光PSⅡ放氧復(fù)合體受到抑制。除此之外，被稻瘟病菌感染的水稻幼苗Chlb顯著降低，但內(nèi)生菌能夠提高感染稻瘟病菌水稻的Chla和Cars含量。在龔娜等[24]研究中，也發(fā)現(xiàn)植物內(nèi)生菌提取物拌種，會提高干旱脅迫下玉米苗期的葉綠素含量，增強(qiáng)光合能力。此外，PIABS可以準(zhǔn)確反映植物光合機(jī)構(gòu)的整體狀態(tài)[25]。RB+E組的PIABS值顯著高于RB組，說明內(nèi)生菌處理可以提高水稻葉片對光能利用。用內(nèi)生菌處理感染稻瘟病菌的幼苗，其φEo和φPo顯著升高，而φDo顯著下降，表明內(nèi)生菌侵染能夠提高稻瘟病菌感染后用于電子傳遞的量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率，降低用于熱耗散的量子比率，提高光合效率。RB+E組幼苗的ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC均低于RB組。這些結(jié)果表明單位反應(yīng)中心吸收的光能、捕獲光能的能力增加，可能是由于一些RCs失活，并認(rèn)為熱耗散是由于非活動RCs的高耗散而增加[26]。
葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化可以作為探究植物的光合過程及一些環(huán)境因素對其影響的重要手段[27]。性能指數(shù)是JIP-test的參數(shù)中最敏感的參數(shù)之一[28]。稻瘟病菌感染的水稻幼苗，其性能指數(shù)、量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率顯著下降，比活性參數(shù)顯著增加，說明稻瘟病菌已經(jīng)影響PSⅡ的正常功能，而內(nèi)生菌處理的水稻幼苗則能夠維持PSⅡ穩(wěn)定性，保持高效的PSⅡ功能。
4 結(jié) 論
內(nèi)生菌侵染可以使水稻幼苗防御酶活性增強(qiáng)，降低MDA含量，使葉片放氧復(fù)合體穩(wěn)定，電子傳遞正常進(jìn)行，保持高效的PSⅡ功能，從而提高水稻對稻瘟病的抗性。
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