湯杰 張巖 張敏 王非

摘 要：為探究外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi，ECMF）在興安落葉松（Larix gmelini）應(yīng)對(duì)生物及非生物共同脅迫逆境中的作用，以興安落葉松為供試材料，通過(guò)對(duì)興安落葉松接種常見且易于分離的2種ECMF血紅鉚釘菇（Gomphidius rutulus，Gr）、美味牛肝菌（Boletus edulis，Be）及病原菌中的尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporium，F(xiàn)u）后，進(jìn)行控水試驗(yàn)，分析干旱及鐮刀菌脅迫下ECMF對(duì)興安落葉松幼苗光合生理的影響。結(jié)果表明，接種ECMF在不同脅迫處理下均能提高興安落葉松幼苗各光合指標(biāo)，有效促進(jìn)幼苗光合作用，其中混合接種Gr+Be組合處理對(duì)幼苗光合作用的促進(jìn)作用優(yōu)于單獨(dú)接種Gr和單獨(dú)接種Be。隨著干旱處理程度加劇，幼苗的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、PSII最大光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSII實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)率和光化學(xué)猝滅系數(shù)均呈逐漸下降趨勢(shì)；接種尖孢鐮刀菌處理的幼苗與CK處理相比，各指標(biāo)均降低，且干旱尖孢鐮刀菌處理有交互作用，復(fù)合脅迫對(duì)植物光合作用造成的傷害大于單一脅迫。接種ECMF能有效緩解單一脅迫及復(fù)合脅迫逆境對(duì)植株光合作用的抑制，對(duì)提高興安落葉松抗性及大興安嶺造林有一定作用。

關(guān)鍵詞：興安落葉松；外生菌根真菌；干旱；病原菌；光合

中圖分類號(hào)：S791.222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8023（2023）06-0026-10

Effects of Drought and Pathogenic Stress on Photosynthetic Physiology

of Larix gmelinii Mycorrhizal Seedlings

TANG Jie， ZHANG Yan， ZHANG Min， WANG Fei

（College of Landscape Architecture， Northeast Forestry University， Harbin 150040）

Abstract：To investigate the role of ectomycorrhizal fungi （ECMF） in coping with biotic and abiotic stress adversity in Hingan larch （Larix gmelini）， we took Larix gmelini as experimental materials. After inoculation of? two common and easily isolated ECMFs， Gomphidius rutulus （Gr）， Boletus edulis （Be） and pathogenic fungus Fusarium oxysporium （Fu） in Larix gmelini， by water control experiments， the effects of ECMF on photosynthetic physiology of Larix gmelini seedlings under drought and Fusarium stress were analyzed. The results showed that ECMF inoculation improved photosynthetic indexes and effectively promoted photosynthesis of seedlings under different stress treatments， among which the combined inoculation of Gr+Be was better than that of Gr alone and Be alone. The net photosynthetic rate， intercellular CO concentration， stomatal conductance， transpiration rate， PSII maximum photochemical quantum yield， PSII actual quantum yield， and photochemical burst coefficient all showed a gradual decrease; seedlings inoculated with Fusarium acuminatum treatment showed a decrease in all indexes compared with CK treatment， and there was an interactive effect of drought Fusarium acuminatum treatment， and the compound stress caused more damage to plant photosynthesis than single stress. Inoculation with ECMF can effectively alleviate the inhibition of plant photosynthesis by single and compound stress adversities， and has a role in improving the resistance of Larix gmelini and Daxing'anling afforestation.

Keywords：Larix gmelini; ECMF; drought; pathogens; photosynthesis

收稿日期：2023-02-11

基金項(xiàng)目：黑龍江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（GA21B010-02）。

第一作者簡(jiǎn)介：湯杰，碩士研究生。研究方向?yàn)閳@林植物應(yīng)用。E-mail： 1781612724@qq.com

*通信作者：王非，博士，副教授。研究方向?yàn)閳@林植物種質(zhì)資源、園林植物應(yīng)用。E-mail： shuijing7539@163.com

引文格式：湯杰，張巖，張敏，等.干旱及病原菌脅迫對(duì)興安落葉松菌根苗光合生理的影響[J].森林工程，2023，39（6）：26-35.

TANG J， ZAHNG Y， ZHANG M， et al. Effects of drought and pathogenic stress on photosynthetic physiology of Larix gmelinii mycorrhizal seedlings [J]. Forest Engineering， 2023， 39（6）：26-35.

0 引言

自工業(yè)革命以來(lái)，溫室氣體排放量逐年增加，隨著全球氣候變暖，干旱頻發(fā)，其嚴(yán)重程度、持續(xù)時(shí)間明顯增強(qiáng)，范圍也越來(lái)越廣。東北地區(qū)屬氣候敏感區(qū)，年降水量正逐年減少，整體呈暖干化趨勢(shì)。這種非生物逆境嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)，使植物關(guān)閉氣孔，降低光合色素合成，影響光合電子傳遞過(guò)程，光合速率降低。同時(shí)在自然環(huán)境下，植物經(jīng)常受到病原菌的侵害。其中致病性鐮刀菌分布范圍廣，致病性強(qiáng)，能夠引起植物的根腐病、猝倒病和枯萎病等多種病害，擁有100多種寄主植物；尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum， Fu）是其中一類重要的致病性鐮刀菌，可以侵染所有植物種類，包括害松科的多種苗木，如落葉松（Larix gmelinii）、油松（Pinus tabuliformis）、赤松（Pinus densiflora）和馬尾松（Pinus massoniana）等，致使植物腐爛、枯萎、猝倒，嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)成活及作物產(chǎn)量。目前，這種非生物因素及生物因素共同作用的逆境亟待解決。在雙重脅迫下，植株往往會(huì)表現(xiàn)出與受到單一脅迫不同的特征，有研究發(fā)現(xiàn)干旱與鎘（Cd）復(fù)合脅迫并未使植物產(chǎn)生比單一脅迫更嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)，也有研究者發(fā)現(xiàn)，干旱和高溫的復(fù)合脅迫較單一脅迫對(duì)植物造成了更嚴(yán)重的傷害。研究發(fā)現(xiàn)干旱或病原菌單一脅迫均能影響植物光合作用，抑制植物生長(zhǎng)，但目前少有對(duì)干旱和病害復(fù)合脅迫對(duì)植物光合生理影響的研究。

目前對(duì)于病害的防治可以采用農(nóng)業(yè)、化學(xué)和生物等多種手段，其中化學(xué)防治污染大、農(nóng)業(yè)防治存在局限性，而生物防治效果佳成本低。外生菌根是能夠直接聯(lián)系植物與土壤的微生物類群之一，對(duì)維持土壤微生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要作用，其在針葉林中扮演著非常重要的角色，絕大多數(shù)針葉樹通過(guò)與外生菌根共生來(lái)獲取更多土壤養(yǎng)分。經(jīng)研究表明，一些優(yōu)良的外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi，ECMF）能增加根面積對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用、促進(jìn)宿主植物生長(zhǎng)、提高其應(yīng)對(duì)生物脅迫及非生物脅迫的抗逆性和改善土壤環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠通過(guò)提高植物的光合作用，提高抗氧化酶活性，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)激素和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的平衡，在植物根際創(chuàng)造出適宜的微生物環(huán)境等途徑來(lái)提高植物對(duì)干旱和病害條件的耐受作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)ECMF能有效緩解植物在單一脅迫中受到的傷害，但有關(guān)ECMF在干旱、病原菌、干旱-病原菌復(fù)合脅迫下對(duì)植物的影響研究很少。干旱-病原菌復(fù)合脅迫機(jī)制還有待探尋。因此本研究對(duì)其進(jìn)行初步探索。

興安落葉松（Larix gmelini）為松科落葉松屬的落葉喬木，是東北地區(qū)主要三大針葉林樹種之一，不僅有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、涵養(yǎng)水源等方面也具有極大的作用，具有極高的生態(tài)修復(fù)價(jià)值。研究表明，大興安嶺顯著受氣候變化影響，未來(lái)氣候總體上仍將呈現(xiàn)暖干化趨勢(shì)，且近年來(lái)自然災(zāi)害頻發(fā)，森林植被受到嚴(yán)重破壞，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)恢復(fù)困難。興安落葉松作為林區(qū)的優(yōu)勢(shì)樹種，其恢復(fù)對(duì)大興安嶺林區(qū)森林恢復(fù)與更新有關(guān)鍵性作用。選用興安落葉松為研究對(duì)象，以期為興安落葉松苗的園林應(yīng)用及大興安嶺森林恢復(fù)提供技術(shù)支持。

前人研究發(fā)現(xiàn)，1年生落葉松幼苗造林生長(zhǎng)速度更快，苗木品質(zhì)和成活率更高，其研究和培育更有利于為造林提供理論基礎(chǔ)。因此，本研究以1年生興安落葉松幼苗為研究對(duì)象，通過(guò)接種ECMF，對(duì)興安落葉松進(jìn)行水分控制及接種導(dǎo)致猝倒病主要病原菌之一的尖孢鐮刀菌處理，從而探討ECMF對(duì)干旱、病原菌單一脅迫和干旱-病原菌復(fù)合脅迫逆境下興安落葉松幼苗光合特性的調(diào)控作用，對(duì)緩解興安落葉松在逆境中受到的傷害、興安落葉松造林和園林綠化應(yīng)用，以及大興安嶺等地森林恢復(fù)提供理論依據(jù)。同時(shí)干旱和病原菌的復(fù)合脅迫也能從一定程度上代表非生物和生物的共同脅迫，為今后復(fù)合脅迫的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為1年生興安落葉松幼苗，種子由內(nèi)蒙古大興安嶺重點(diǎn)國(guó)有林管理局提供，所用基質(zhì)為沙子、蛭石、草炭土按體積比2∶2∶1混合。供試菌種血紅鉚釘菇（Gomphidius rutulus，Gr）、美味牛肝菌（Boletus edulis，Be）、尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporium，F(xiàn)u），菌種保存于東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院試驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)為4個(gè)外生菌根菌種處理，分別為Be、Gr、Gr+Be和Ck（對(duì)照處理，不接種ECMF）；5個(gè)水分處理，分別為正常水分處理對(duì)照組（CK）、輕度干旱（Little Drought， LD）、中度干旱（Middle Drought，MD）、重度干旱（Severe Drought ，SD）和特重干旱（The Driest，TD），田間持水量分別為 100%、80%、70%、60%、40%和 20%；2個(gè)病原菌處理，分別為尖孢鐮刀菌處理（Fu）、不施加尖孢鐮刀菌的對(duì)照處理CK；共40個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)取3個(gè)重復(fù)。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020年10月在東北林業(yè)大學(xué)溫室進(jìn)行，挑選飽滿健壯的興安落葉松種子，將種子置于鋪設(shè)2層濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，用黑布遮光處理，放于4 ℃冰箱10 d進(jìn)行低溫打破休眠，每日噴水。10 d后將種子用體積分?jǐn)?shù)為2%的次氯酸鈉溶液攪拌、消毒10 min，用去離子水沖洗干凈，點(diǎn)播于已滅菌的育苗秧盤基質(zhì)內(nèi)，放于25 ℃、16 h光照培養(yǎng)室內(nèi)培養(yǎng)，2個(gè)月后將幼苗接種外生菌根真菌并移入花盆。

接菌前將真菌菌種采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（Potato Dextrose Agar，PDA）培養(yǎng)，置于25 ℃條件下7 d，菌絲長(zhǎng)滿后用打孔器取邊緣菌塊直徑大約8 mm，置于PDA液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，并放入搖床內(nèi)培養(yǎng)10 d，搖床溫度25 ℃，轉(zhuǎn)速120 r/min。病原菌菌種培養(yǎng)方法同真菌菌種，液體培養(yǎng)時(shí)間為8 d。

接真菌Gr、Be時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)相似的幼苗小心挖出，將其放置于盛有蒸餾水的容器內(nèi)使幼苗根部土壤自由散落，并用蒸餾水清洗根部，將液體培養(yǎng)后的真菌溶液磨碎，制成菌液，并將幼苗根部浸泡到菌液中42 h，后將幼苗移栽到盆中，每個(gè)花盆一株幼苗，固定幼苗后壓實(shí)，在土壤表面覆蓋一層經(jīng)滅菌處理過(guò)的蛭石以防止水分蒸發(fā)。將移栽后幼苗置于25 ℃恒溫、每日光照時(shí)長(zhǎng)16 h的光照培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。

8個(gè)月后進(jìn)行病原菌接種及水分處理。病原菌接種是用注射器將調(diào)配好的懸浮液從苗的根部相近位置前后左右4個(gè)方向注入，每盆5 mL。將處理完的幼苗放于溫度為25 ℃，時(shí)間為16 h光照培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，為減少位置不同帶來(lái)的差異，每月進(jìn)行１次組間位置調(diào)換，每周進(jìn)行1次組內(nèi)位置調(diào)換；水分控制采用稱重法，計(jì)算每盆土壤應(yīng)該達(dá)到的土壤含水量，第一次補(bǔ)充土壤含水量到要保持的值并稱重，每隔3 d進(jìn)行稱重補(bǔ)水補(bǔ)充到重量與第一次相同。于2個(gè)月后結(jié)束脅迫試驗(yàn)，開始指標(biāo)測(cè)定。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

使用LI-6400XT便攜式光合儀于每天9：00—11：00測(cè)定凈光合速率（Net photosynthetic rate，P）、氣孔導(dǎo)度（StomatalConductance ，C）、胞間二氧化碳濃度（Intercellular CO concentration，C）、蒸騰速率（Transpiration rate ，T）；使用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定PSII最大光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSII實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)率、光化學(xué)猝滅系數(shù)。每個(gè)處理選取3～5片生長(zhǎng)位置與生長(zhǎng)狀態(tài)一致的葉片進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSSv26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Mircrosoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及圖表制做。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)幼苗凈光合速率的影響

由圖1可知，不同脅迫及接種處理都會(huì)影響興安落葉松幼苗的凈光合速率。在干旱單一脅迫時(shí)，4個(gè)ECMF接種處理幼苗凈光合速率隨干旱程度加重而逐漸下降，TD處理時(shí)，Ck、Be、Gr、Gr+Be接種處理幼苗的凈光合速率比未進(jìn)行脅迫時(shí)分別下降了26.11%、24.07%、23.49%、28.93%。幼苗的凈光合速率在病原菌單一脅迫處理時(shí)低于未脅迫處理的幼苗，4個(gè)ECMF接種處理分別比未脅迫處理低6.25%、3.90%、3.97%、6.64%。在干旱-病原菌復(fù)合脅迫處理時(shí)，幼苗凈光合速率隨脅迫處理程度加重而逐漸降低，TD+FU處理時(shí)，Ck、Be、Gr、Gr+Be接種處理幼苗的凈光合速率比未進(jìn)行脅迫時(shí)分別下降了29.68%、24.28%、23.95%、29.02%。結(jié)果表明，干旱、病原菌單一及復(fù)合脅迫處理均會(huì)使幼苗凈光合速率降低，而復(fù)合脅迫下的幼苗凈光合速率也明顯低于單一脅迫，且各處理間有顯著差異（P＜0.05）。

接種不同ECMF菌種對(duì)興安落葉松幼苗凈光合速率影響不同。同種脅迫條件下，與Ck相比其余各ECMF接種處理均顯著提高了幼苗的凈光合速率，但除CK和MD處理下Gr+Be菌劑與CK相比有顯著差異（P＜0.05）外，其余各處理中各ECMF處理并無(wú)顯著差異。未進(jìn)行脅迫時(shí)，施加Be、Gr、Gr+Be的植株凈光合速率分別比Ck增加了2.8%、5.62%、14.79%。干旱單一脅迫處理時(shí)，施加Be、Gr、Gr+Be的植株凈光合速率分別比Ck提高了0.62%～5.64%、5.62%～9.37%、5.36%～16.66%；病原菌單一脅迫處理時(shí)，施加Be、Gr、Gr+Be菌劑的植株凈光合速率分別比Ck增加了5.38%、8.19%、14.31%。干旱-病原菌復(fù)合脅迫處理下，施加Be、Gr、Gr+Be的植株凈光合速率分別比Ck提高了0.90%～13.46%、6.63%～17%、11.51%～19.41%。

2.2 對(duì)幼苗胞間二氧化碳濃度的影響

不同的接種處理和脅迫處理對(duì)興安落葉松幼苗胞間二氧化碳濃度有不同影響，如圖2所示。在干旱單一脅迫和干旱-病原菌復(fù)合脅迫時(shí)時(shí)，4個(gè)接種處理的幼苗隨脅迫程度加重幼苗胞間二氧化碳濃度逐漸降低，在TD和TD+Fu處理時(shí)最低，分別比CK處理降低了4%、6.45%、8.57%、7.55%和7.27%、6.15%、3.9%、2.93%。病原菌單一脅迫處理時(shí)，各ECMF接種處理幼苗的胞間二氧化碳逆濃度均低于對(duì)照，分別降低了1.17%、2.31%、0.73%、0.96%。

在未進(jìn)行脅迫處理時(shí)，接種ECMF顯著增加了幼苗的胞間二氧化碳濃度（P＜0.05），接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗胞間二氧化碳濃度分別比Ck增加了1.53%、3.89%、5.26%。在干旱單一脅迫及干旱-病原菌復(fù)合脅迫處理下，接種ECMF也提高了幼苗胞間二氧化碳濃度，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗胞間二氧化碳濃度分別是Ck幼苗的0.99～1.05、0.99～1.05、1.01～1.07倍。而在病原菌單一脅迫處理下，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗胞間二氧化碳濃度分別是Ck幼苗的1.0、1.04、1.05倍。

2.3 對(duì)幼苗氣孔導(dǎo)度的影響

在干旱單一脅迫處理及干旱-病原菌復(fù)合脅迫處理下，興安落葉松幼苗的氣孔導(dǎo)度隨脅迫程度加重而逐漸下降，如圖3所示。在TD和TD+Fu處理時(shí)，4個(gè)ECMF接種處理幼苗氣孔導(dǎo)度分別比CK和CK+Fu處理下降了21.34%和14.95%、9.97%和11.35%、11.73%和8.46%、10.86%和12.66%。病原菌單一脅迫處理時(shí)，4個(gè)ECMF接種處理下的幼苗氣孔導(dǎo)度比CK處理幼苗低12.15%、11.13%、9.65%、7%。結(jié)果表明干旱、病原菌單一及復(fù)合脅迫會(huì)使幼苗氣孔導(dǎo)度下降。

接種ECMF顯著提升了幼苗的氣孔導(dǎo)度（P＜0.05），提高效果表現(xiàn)為混合接種Gr+Be優(yōu)于單獨(dú)接種Be或Gr。未進(jìn)行脅迫時(shí)，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗氣孔導(dǎo)度比Ck增加了4.5%、4.95%、19.61%。干旱單一脅迫和病原菌單一脅迫處理時(shí)，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗氣孔導(dǎo)度分別是Ck的1.03～1.2倍和1.06倍、1.05～1.78倍和1.08倍、1.2～1.36倍和1.27倍。復(fù)合脅迫時(shí)，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗氣孔導(dǎo)度分別是CK的1.06～1.14、1.08～1.94、1.27～1.38倍。結(jié)果表明，在脅迫條件下接種ECMF能夠顯著提高植株的氣孔導(dǎo)度（P＜0.05）。

2.4 對(duì)幼苗蒸騰速率的影響

由圖4可以看出，干旱、病原菌單一及復(fù)合脅均能降低植株的蒸騰速率。在干旱脅迫和干旱-病原菌復(fù)合脅迫處理下，幼苗蒸騰速率隨脅迫程度加重而逐漸下降；在TD、TD+Fu條件下，4個(gè)ECMF接種處理的幼苗蒸騰速率分別比CK、CK+Fu處理下降了20.91%、85.56%；20.44%、53.58%；31.16%、50.76%；17.4%、71.89%。Fu處理時(shí)，4個(gè)ECMF接種處理的幼苗蒸騰速率分別比CK處理下降了19.42%、5.07%、26.23%、8.08%。

接種ECMF可以提高幼苗的蒸騰速率，表現(xiàn)效果為混合接種Gr+Be優(yōu)于單獨(dú)接種Be或Gr，且接種Gr+Be與其他處理有顯著差異（P<0.05）。未進(jìn)行脅迫時(shí)，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗蒸騰速率是Ck的1.02、1.2、1.39倍。干旱、病原菌單一及復(fù)合脅迫處理時(shí)，接種Be、Gr、Gr+Be的幼苗蒸騰速率分別比Ck提高了1.02%～60.32%、4.1%～45%、25.39%～111.54%。

2.5 對(duì)幼苗凈葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表1可知，各ECMF處理均提高了幼苗的PSII最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、PSII實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)率（PSII）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP），效果表現(xiàn)為混合接種優(yōu)于單獨(dú)接種，但各處理間無(wú)顯著差異（P<0.05）。未進(jìn)行脅迫處理時(shí)，接種Be、Gr、Gr+Be的Fv/Fm分別比CK處理提高了9.97%、14.29%、14.15%；PSII分別比CK處理提高了11.09%、11.31%、45.9%；qP分別比CK處理提高了4.8%、0.45%、6.6%。在干旱、病原菌單一及復(fù)合脅迫處理下，接種Be、Gr、Gr+Be的Fv/Fm分別比Ck處理提高了0.14%～9.97%、0.27%～14.29%、1.37%～14.15%；PSII分別比Ck處理提高了0.89%～11.09%、2.23%～11.31%、6.83%～45.9%；qP分別比Ck處理提高了0.32%～4.8%、0.45%～5.61%、1.76%～8.32%。

隨著干旱程度加劇，F(xiàn)v/Fm、PSII和qP均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。復(fù)合脅迫下植株的Fv/Fm、PSII和qP均低于單一脅迫，說(shuō)明干旱、病原菌單一脅迫會(huì)降低興安落葉松幼苗的各葉綠素?zé)晒鈪?shù)，復(fù)合脅迫會(huì)加劇降低效果，而施加ECMF會(huì)緩解各脅迫對(duì)植株葉綠素?zé)晒鈪?shù)的降低效應(yīng)。

4 討論與結(jié)論

光合作用是地球上非常重要的化學(xué)反應(yīng)，是植物與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量交換的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。而光合作用在很大程度上受環(huán)境影響，植物的光合作用對(duì)水分脅迫尤為敏感。凈光合速率是指植物進(jìn)行光合作用吸收CO的速率減去呼吸作用產(chǎn)生CO的速率，是判定植物光合作用大小的直接指標(biāo)。氣孔是植物表皮特有的結(jié)構(gòu)，通常存在于植物的地上部分，是植物葉片與外界進(jìn)行氣體交換的通道，氧氣和二氧化碳等氣體都是通過(guò)氣孔進(jìn)行擴(kuò)散。干旱脅迫會(huì)降低植物葉片含水量，導(dǎo)致葉片保衛(wèi)細(xì)胞失水，細(xì)胞膨壓降低，因此植物會(huì)關(guān)閉氣孔以減少失水，而氣孔的部分關(guān)閉導(dǎo)致植物正常進(jìn)行光合作用所需的二氧化碳不能被保證，使植物光合速率降低。病原菌可以通過(guò)植物葉片上的氣孔或者是皮孔侵入以及侵染植物組織，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響植物營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，導(dǎo)致植物缺乏參與復(fù)雜生化反應(yīng)過(guò)程的必要養(yǎng)分，次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生量無(wú)法滿足植物自身需求，植物免疫力將會(huì)下降；若導(dǎo)致局部細(xì)胞死亡，則會(huì)阻礙導(dǎo)管水分運(yùn)輸，最終使植株死亡。植物在陽(yáng)光下進(jìn)行光合作用，通過(guò)氣孔吸收二氧化碳，所以氣孔必須打開，而氣孔張開就會(huì)發(fā)生蒸騰作用，氣孔根據(jù)環(huán)境條件的變化來(lái)調(diào)節(jié)自身張開的大小，從而保證在虧損較少量水分的情況下獲得較多的二氧化碳，氣孔導(dǎo)度與植物的蒸騰作用有密切的關(guān)聯(lián)。蒸騰速率表示在一定時(shí)間內(nèi)植物單位葉面積蒸騰的水量，是反映植物蒸騰作用的一個(gè)重要指標(biāo)。遺傳生物學(xué)特征、土壤水分和環(huán)境都是植物蒸騰速率的影響因子，土壤相對(duì)含水量降低容易引起葉片氣孔導(dǎo)度下降，降低蒸騰速率。脅迫導(dǎo)致植物光合作用降低的機(jī)制包括氣孔限制和非氣孔限制2個(gè)方面。氣孔因素即是由于氣孔關(guān)閉引起 CO供應(yīng)受阻，非氣孔因素為葉肉細(xì)胞光合活性下降，除此之外，也有研究認(rèn)為光合作用水平下降是氣孔與非氣孔限制共同作用的結(jié)果。Zhang等研究表明，花葉鵝掌柴、龍船花等6種園林灌木葉片細(xì)胞的胞間 CO濃度、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均隨著干旱脅迫的加劇而下降；謝奎忠等發(fā)現(xiàn)尖孢鐮刀菌侵染馬鈴薯后，凈光合速率顯著下降。本研究表明，干旱、鐮刀菌單一脅迫及復(fù)合脅迫均能引起植物P、C、C、T的下降，且干旱鐮刀菌存在互作效應(yīng)，會(huì)加劇這種下降趨勢(shì)，說(shuō)明脅迫嚴(yán)重限制了興安落葉松幼苗的光合作用，而C與C變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明氣孔限制是主要因素。施加ECMF后，顯著提高了各脅迫處理幼苗的P、C、C、T，從而緩解了逆境中對(duì)植株光合作用的抑制；且ECMF在組合中，Gr+Be效果最佳，與其他處理有顯著差異。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以直接反映植物遭遇脅迫時(shí)植物的光合作用特性，近些年已經(jīng)成為篩選抗性強(qiáng)高光效品種的常用指標(biāo)。跟傳統(tǒng)的光合氣體交換參數(shù)比較，葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以更直觀反映植物光合的內(nèi)在特性，最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm可以反映植物潛在的最大光合作用效率；植物在適宜的環(huán)境條件下Fv/Fm變化幅度并不大，但在脅迫條件下這個(gè)比值會(huì)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，是反映脅迫程度簡(jiǎn)單而又快捷的途徑，一定程度上Fv/Fm的下降幅度與植物受傷害程度成正比。實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)率PSII可以反映植物的實(shí)際光化學(xué)效率；朱成剛等研究發(fā)現(xiàn)，脅迫程度越嚴(yán)重，胡楊的實(shí)際光化學(xué)效率下降越顯著。光化學(xué)淬滅系數(shù)qP表示PSII反應(yīng)中心的開放程度，是植物中色素吸收的光能應(yīng)用于光化學(xué)反應(yīng)中電子傳遞的部分所占的比例，能反映植物光合活性的高低；qP值的大小與光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)的活性有關(guān)，活性越大，qP越大，也表示電子傳遞活性越大。路秉翰等研究表明，干旱脅迫下，紅玉姜黃的Fv/Fm、PSII、qP以及ETR均有一定程度的下降，說(shuō)明脅迫對(duì)其PSII反應(yīng)中心造成了損傷。謝奎忠等的研究也表明尖孢鐮刀菌侵染馬鈴薯后，F(xiàn)v/Fm、PSII、 qP均顯著下降。本研究發(fā)現(xiàn)，干旱、鐮刀菌單一脅迫均能破壞幼苗光反應(yīng)中心，引起幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的下降，且隨干旱程度加重，各指標(biāo)逐漸下降；干旱鐮刀菌存在互作效應(yīng)，復(fù)合脅迫使幼苗光系統(tǒng)受到更嚴(yán)重的傷害。這與陳雪妮等的結(jié)論一致。而施加ECMF能有效緩解各指標(biāo)的下降，緩解逆境對(duì)光合原初反應(yīng)的抑制。研究認(rèn)為，ECMF可以通過(guò)調(diào)節(jié)植物的光合作用等生理過(guò)程及其他代謝過(guò)程，從而促進(jìn)生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物的抗病性、抗旱性及在復(fù)合脅迫中的抗性。接種ECMF后，真菌與興安落葉松根系形成龐大的菌絲共生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)幫助植物吸收土壤中的水分和氮、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，減少根系水分喪失，加葉綠素含量，從而提高葉綠素?zé)晒鈪?shù)，同時(shí)菌根分泌物對(duì)根際環(huán)境的調(diào)控作用也會(huì)幫助植株生長(zhǎng)，促進(jìn)光合作用等，進(jìn)而在一定程度上提高興安落葉松幼苗的抗旱性、抗病性及在復(fù)合脅迫中的抗性。

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