印度梨形孢菌肥对渍害小白菜产量、品质及生理特性的影响

杨亚珍+查凡+张建民+朱建强+董社琴

摘要：渍水危害是长江中下游地区的重要自然灾害之一，严重影响小白菜的产量和品质。通过施用印度梨形孢（Piriformospora indica）固体肥、液体肥和不施肥后渍水7 d的3个处理盆栽试验，分析了追施印度梨形孢生物菌肥对渍害小白菜生长及生理指标的影响。结果表明，追施印度梨形孢固（液）体菌肥均能显著减轻小白菜渍害，提高产量。与对照组相比，各处理组的蛋白质含量、还原型维生素C、可溶性总糖、叶绿素含量、CAT含量、SOD含量均显著提高，尤其以追施印度梨形孢液体肥效果最佳。

关键词：印度梨形孢菌肥；小白菜；渍水；产量；品质

中图分类号：S634.306.2；S501 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）15-3516-04

Effect of Piriformospora indica on Yield， Quality and Physiological Changes of Waterlogging Brossica chinensis

YANG Ya-zhena， ZHA Fana， ZHANG Jian-minb， ZHU Jian-qiangb， DONG She-qina

（a. College of Life Science； b.College of Agriculture，Yangtze University，Jingzhou 434025，Hubei，China）

Abstract： Waterlogging as one of the important natural disasters seriously affects the yield and quality of Chinese cabbage in the middle and lower region of the Yangtze River. After using of solid fertilizer， liquid fertilizer and no fertilizer of Piriformospora indica， the influences of waterlogging on growth and related physiological index of the Chinese cabbage were analyzed at 7 d after waterlogging treatment. The results showed that the use of solid fertilizer and liquid fertilizer of Piriformospora indica could significantly reduce the waterlogging damage， improve the yield， and the content of protein， vitamin C， soluble sugar， chlorophyll， CAT， SOD content， root growth of Chinese cabbage. The liquid fertilizer had the best effect.

Key words： Piriformospora indica； Brossica chinensis； waterlogging； yield； quality

收稿日期：2013-12-13

基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项（201203032）

作者简介：杨亚珍（1973-），女，陕西西安人，讲师，在读硕士研究生，主要从事微生物资源开发利用研究，（电话）18995869129（电子信箱）

yyangyazhen@163.com；通讯作者，董社琴（1958-），女，山西运城人，教授，主要从事细胞工程研究，（电子信箱）sheqindong@163.com。

印度梨形孢（Piriformospora indica）是一种具有广泛寄主植物的根部内生真菌[1]。它可促进植物生长，使植物提前开花，提高植物产量。如印度梨形孢可使药用植物毛喉鞘蕊花（Coleus forskohlii）开花提前，产量提高和次生代谢物发生改变[2]。印度梨形孢还可在极端的物理胁迫和营养条件下生长，促进植物对营养的吸收，提高植物对非生物胁迫和生物胁迫的抗性。如在干旱条件下，印度梨形孢可提高油菜对干旱的适应性[3]。雨涝在我国是仅次于干旱的气候灾害，在长江中下游地区夏季雨涝发生的频率则更高。当涝渍灾害发生时，轻者造成作物减产，重者导致颗粒无收[4]。如当棉田受到涝渍灾害时，轻者减产10%～20%，重者则减产超过50%[5]。渍水灾害除了对作物产量造成影响外，还对农作物的品质产生影响。如在棉花受到涝渍灾害时，棉花的品质会受到一定的影响[6]。多年来，国内外对渍水条件下作物的生理变化进行了大量的研究， 但小白菜渍害预防和渍后修复研究尚未见报道。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小白菜品种为四季黄秧。印度梨形孢固体或液体菌肥由长江大学生命科学学院配制。

1.2 试验方法

供试材料四季黄秧于2012年3月27日播于装满沙土的方形塑料盘中。播种后放入光照培养室内。待幼苗长至4叶1心时挑选长势一致的幼苗移栽在大田中，株行距为20 cm×25 cm，21万株/hm2。试验设3个处理，处理1为对照组，仅进行渍水处理；处理2用印度梨形孢固体肥做底肥并渍水；处理3用印度梨形孢液体肥做底肥并渍水；每个处理3次重复，共9个小区，随机区组排列。施肥量为300 kg/hm2印度梨形孢生物菌肥，不添加任何有机肥和化肥。待小白菜植株长至7叶1心时开始进行涝渍处理，各处理保持灌水深度为水面淹至小白菜心叶，渍水处理时间为7 d。

在渍水0 d和渍水7 d取样（叶片），还原型维生素C 采用滴定法测定[7]，可溶性糖含量采用蒽酮法测定[8]，硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定[9]，愈创木酚-过氧化物酶（G-POD）活性测定参照朱祝军等[10]的方法， 超氧化物歧化酶（SOD）、 抗坏血酸过氧化物酶（AsA-POD）活性测定参照Giannopolitis等[11]的方法，丙二醛含量的测定参照Cakmak等[12]的方法，脯氨酸（Pro）含量参照汤章城[13]的方法，叶绿素含量测定参照吕军[14]的方法，各指标均测定3次，取平均值。

株高：统计第一侧根到最顶端叶片叶柄处距离。

叶片数：以最嫩真叶长出计数，如第五片真叶长出记作5片叶，真叶长宽均达到1 cm才记作此片真叶长出，小于1 cm记作心叶。

叶面积：取下叶片涂上颜料印方格测量。

净菜重：取整株作物洗净叶片及茎，用水慢慢冲洗掉根系的泥土，然后用天平测其重量。

根系：选部分苗用自来水冲净泥土后，测主根长、侧根数、根系总鲜重。

2 结果与分析

2.1 印度梨形孢菌肥对渍水（0～7 d）过程中小白菜生长的影响

印度梨形孢菌肥在渍水条件下对小白菜生长发育产生一定影响。在渍水7 d过程中，与只进行渍水处理（CK）相比，使用印度梨形孢固体肥和液体肥可以显著提高小白菜在渍水逆境下的株高和叶面积，印度梨形孢液体肥效果尤为显著，株高的净增值为CK的15.3倍。叶面积净增值是CK的3倍（图1，图2）。从图3可知，施用印度梨形孢固体肥可显著促进根系发育。与空白对照组相比，施用印度梨形孢液体肥根重显著增加，为对照组的3倍左右，差异达极显著水平。同时，印度梨形孢液（固）体肥能明显促进植株不定根发育，侧根、须根数量明显增多（图4）。

2.2 印度梨形孢菌肥对渍水小白菜产量和经济效益的影响

施用印度梨形孢液、固体肥的处理小白菜平均产量分别为23 001.15 kg/hm2和21 001.05 kg/hm2，与对照相比分别增产21.05%和10.53%。小白菜按2元/kg计算，施用印度梨形孢液体肥的处理组平均产值为46 002.30元/hm2，平均增收8 002.05元/hm2。施用印度梨形孢固体肥的处理组平均产值为42 002.10元/hm2，平均增收4 001.85元/hm2（表1）。由此可见，印度梨形孢生物菌肥可在渍水危害条件下弥补农民经济损失，提高经济效益。

2.3 印度梨形孢菌肥对渍水小白菜品质的影响

从表2可以看出，印度梨形孢生物菌肥的效应十分明显，对蔬菜重要的品质指标可溶性糖和还原型VC含量产生了很明显的正效应，施用印度梨形孢固体肥与对照比较，还原型维生素C、可溶性总糖分别高于对照4.66%和3.66%，差异均显著，施用印度梨形孢液体肥处理的还原型维生素C、可溶性总糖分别高于对照6.95%和3.89%，且差异均显著。同时印度梨形孢菌肥还能降低硝酸盐含量。

2.4 印度梨形孢菌肥对渍水小白菜生理特性的影响

2.4.1 印度梨形孢菌肥对渍水小白菜蛋白质含量的影响 由表3可知，在渍水危害过程中，印度梨形孢固体肥和液体肥均能很大程度上提高作物对蛋白质的累积，而蛋白质含量的高低反映着植物生长代谢能力的强弱，蛋白质含量越高，表示植物生长代谢越旺盛。在渍水过程中，使用印度梨形孢固体肥，蛋白质含量增加173.8 μg/g，是空白对照组蛋白质含量提高的76倍。印度梨形孢液体肥组蛋白质含量提高214.7 μg/g，是空白对照组蛋白质含量提高的93倍。由此可以推测在渍水胁迫条件下，印度梨型孢菌肥能通过提高植物对蛋白质的累积，提高植株的抗渍性能。

2.4.2 印度梨形孢菌肥对渍水小白菜叶绿素含量的影响 从表4可以看出，空白对照组在渍水胁迫过程中，叶绿素a、叶绿素b含量以及叶绿素总量均有大幅度的降低。而使用印度梨形孢菌肥处理组叶绿素a、叶绿素b含量以及叶绿素总量均有小幅度增长趋势，渍水7 d后使用印度梨形孢液体肥处理组叶绿素a、叶绿素b含量以及叶绿素总量分别比对照上升67.55%、64.13%和66.62%。

2.4.3 印度梨形孢菌肥对渍水小白菜SOD、CAT、POD及MDA的影响 SOD作为一种保护性酶，通过清除氧自由基的过多积累，缓解逆境伤害。由表5可知，渍水不施肥SOD的含量下降，而渍水使用印度梨形孢菌肥的两组处理，SOD的含量上升，表明印度梨形孢能诱导SOD活性表达，使其感应渍害逆境信号，积极消除体内过多的自由基，从而减轻活性氧对小白菜的伤害。

渍水胁迫过程中，植物机体会通过诱发CAT（过氧化氢酶）活性来减轻渍水胁迫对作物的危害，但不使用印度梨形孢的空白处理组，CAT活性增加幅度较小，使用印度梨型孢菌肥的小白菜CAT活性增加幅度很大，尤其是印度梨形孢液体肥处理组，能显著提高CAT活性（表5）。CAT在植物遭受生物和理化因子伤害时，膜上受体接受并传递胁迫信号，引发质膜和细胞器的氧化猝发产生ROS，ROS在传递和放大信号过程中会改变离子的分步和启动核基因的表达，从而使植物耐受各种胁迫。同时CAT通过清除作用使ROS保持一定的浓度范围，由此可以看出印度梨形孢菌肥在渍水逆境条件下，能通过诱导植株大量产生CAT，通过CAT的保护机制来提高植株的耐渍性能。

渍水胁迫过程中，植物机体会通过减弱POD（过氧化物酶）活性来减轻渍水胁迫对作物的危害，但不使用印度梨形孢的空白处理组，POD活性减少幅度较小，使用印度梨型孢菌肥的小白菜POD活性减小幅度很大，尤其是印度梨形孢液体肥处理组，能显著降低POD活性（表5）。POD与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系，一般老化组织中活性较高，幼嫩组织中活性较弱。POD含量越低，表明植物老化程度越低，代谢越旺盛。由此可知印度梨形孢菌肥在渍水逆境条件下，能通过关闭POD表达，延缓作物的衰老，来提高植株的耐渍性能。

MDA作为植物膜脂过氧化产物，它的含量可以代表膜损伤程度的大小。由表5可知，渍水不施肥条件下小白菜叶片中MDA浓度呈增加趋势，但使用印度梨形孢菌肥后，两组处理MDA含量都出现了不同程度的下降，且与对照组差异极显著，而且液体肥的下降趋势更为明显。说明印度梨形孢菌肥能在很大程度上缓解渍水对小白菜细胞膜造成的严重损伤。

3 小结与讨论

研究结果表明，小白菜使用印度梨形孢菌肥能减轻渍水对小白菜的危害，促进小白菜植株的生长发育。但其抗渍的分子机制有待进一步研究。另外，施用印度梨形孢菌肥有利于增加渍水小白菜的还原型VC 含量、蛋白质含量、可溶性糖含量，降低硝酸盐的含量。可见施用印度梨形孢菌肥可提高小白菜对渍水危害的抗性，并在一定程度上提升了小白菜品质。

印度梨形孢是从印度沙漠中分离的一种植物内生真菌，易于人工培养，寄主范围非常广泛，定殖后能提高植株抗病性和抗逆性，作为生物菌肥施用后，对环境友好，具有很好的商业开发和产业化应用前景。

参考文献：

[1] VARMA A， BAKSHI M， LOU B， et al. Piriformospora indica：A novel plant growth-promoting mycorrhizal fungus[J]. Agricultural Research， 2012，1（2）： 117-131.

[2] DAS A， KAMAL S， SHAKIL N A， et al. The root endophyte fungus Piriformospora indica leads to early flowering， higher biomass and altered secondary metabolites of the medicinal plant，Coleus forskohlii[J]. Plant Signal Behav， 2012，7（1）：103-112.

[3] 陈佑源，楼兵干，高其康，等. 印度梨形孢诱导油菜抗旱性机理的初步研究[J].农业生物技术学报，2013，21（3）：272-281.

[4] 刘凯文，付 佳，朱建强. 涝渍胁迫对旱作物生长发育及农田养分流失的影响[J].湖北农业科学，2011，50（1）：50-52.

[5] 程伦国，朱建强，刘德福，等. 田间涝渍对棉花产量的影响分析[J].灌溉排水学报，2010，29（5）：35-37.

[6] 朱建强，欧光华，张文英，等. 涝渍相随对棉花产量与品质的影响[J].中国农业科学，2003，36（9）：1050-1056.

[7] 韩雅珊.食品化学实验指导[M]. 北京：农业出版社，1992.

[8] 张妙霞，孔祥生，郭秀璞. 蒽酮法测定可溶性糖显色条件的研究[J]. 洛阳农专学报，1997，17（4）：24-28.

[9] 罗雪华，蔡秀娟. 紫外分光光度法测定蔬菜硝酸盐含量[J].华南热带农业大学学报，2004，1（1）：13-16.

[10] 朱祝军，喻景权，GEREODAS J，等.氮素形态和光照强度对烟草生长和 H2O2清除酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报，1998，4（4）：379-385.

[11] GIANNOPOLITIS C N， RIES S K. Superoxide dismutase I. Oc-currence in higher plants [J]. Plant Physiology，1977，59（4）：309-314.

[12] CAKMAK I， MARSCHNER H. Magnesium deficiency and high light intensity enhance activities of superoxide dismutase，ascorbate peroxidase，and glutathione reductase in bean leaves[J]. Plant Physiology， 1992，98（5）： 1222-1227.

[13] 汤章城.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社，1999.

[14] 吕 军.渍水对冬小麦生长的危害及其生理效应[J].植物生理学报，1994，26（3）：221-225.

MDA作为植物膜脂过氧化产物，它的含量可以代表膜损伤程度的大小。由表5可知，渍水不施肥条件下小白菜叶片中MDA浓度呈增加趋势，但使用印度梨形孢菌肥后，两组处理MDA含量都出现了不同程度的下降，且与对照组差异极显著，而且液体肥的下降趋势更为明显。说明印度梨形孢菌肥能在很大程度上缓解渍水对小白菜细胞膜造成的严重损伤。

3 小结与讨论

研究结果表明，小白菜使用印度梨形孢菌肥能减轻渍水对小白菜的危害，促进小白菜植株的生长发育。但其抗渍的分子机制有待进一步研究。另外，施用印度梨形孢菌肥有利于增加渍水小白菜的还原型VC 含量、蛋白质含量、可溶性糖含量，降低硝酸盐的含量。可见施用印度梨形孢菌肥可提高小白菜对渍水危害的抗性，并在一定程度上提升了小白菜品质。

印度梨形孢是从印度沙漠中分离的一种植物内生真菌，易于人工培养，寄主范围非常广泛，定殖后能提高植株抗病性和抗逆性，作为生物菌肥施用后，对环境友好，具有很好的商业开发和产业化应用前景。

参考文献：

[1] VARMA A， BAKSHI M， LOU B， et al. Piriformospora indica：A novel plant growth-promoting mycorrhizal fungus[J]. Agricultural Research， 2012，1（2）： 117-131.

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[13] 汤章城.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社，1999.

[14] 吕 军.渍水对冬小麦生长的危害及其生理效应[J].植物生理学报，1994，26（3）：221-225.

MDA作为植物膜脂过氧化产物，它的含量可以代表膜损伤程度的大小。由表5可知，渍水不施肥条件下小白菜叶片中MDA浓度呈增加趋势，但使用印度梨形孢菌肥后，两组处理MDA含量都出现了不同程度的下降，且与对照组差异极显著，而且液体肥的下降趋势更为明显。说明印度梨形孢菌肥能在很大程度上缓解渍水对小白菜细胞膜造成的严重损伤。

3 小结与讨论

研究结果表明，小白菜使用印度梨形孢菌肥能减轻渍水对小白菜的危害，促进小白菜植株的生长发育。但其抗渍的分子机制有待进一步研究。另外，施用印度梨形孢菌肥有利于增加渍水小白菜的还原型VC 含量、蛋白质含量、可溶性糖含量，降低硝酸盐的含量。可见施用印度梨形孢菌肥可提高小白菜对渍水危害的抗性，并在一定程度上提升了小白菜品质。

印度梨形孢是从印度沙漠中分离的一种植物内生真菌，易于人工培养，寄主范围非常广泛，定殖后能提高植株抗病性和抗逆性，作为生物菌肥施用后，对环境友好，具有很好的商业开发和产业化应用前景。

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[7] 韩雅珊.食品化学实验指导[M]. 北京：农业出版社，1992.

[8] 张妙霞，孔祥生，郭秀璞. 蒽酮法测定可溶性糖显色条件的研究[J]. 洛阳农专学报，1997，17（4）：24-28.

[9] 罗雪华，蔡秀娟. 紫外分光光度法测定蔬菜硝酸盐含量[J].华南热带农业大学学报，2004，1（1）：13-16.

[10] 朱祝军，喻景权，GEREODAS J，等.氮素形态和光照强度对烟草生长和 H2O2清除酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报，1998，4（4）：379-385.

[11] GIANNOPOLITIS C N， RIES S K. Superoxide dismutase I. Oc-currence in higher plants [J]. Plant Physiology，1977，59（4）：309-314.

[12] CAKMAK I， MARSCHNER H. Magnesium deficiency and high light intensity enhance activities of superoxide dismutase，ascorbate peroxidase，and glutathione reductase in bean leaves[J]. Plant Physiology， 1992，98（5）： 1222-1227.

[13] 汤章城.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社，1999.

[14] 吕 军.渍水对冬小麦生长的危害及其生理效应[J].植物生理学报，1994，26（3）：221-225.