干旱胁迫下丛枝菌根真菌对草莓根系生长的影响

谢岷 邓渊 雷晓光 樊丽

摘要[目的]研究干旱胁迫下丛枝菌根真菌（AMF）对草莓根系生长的影响。[方法]以“甜查理”草莓为供试品种，以接种摩西球囊霉菌根（Glomus mosseae）为处理，不接种为空白对照，分别在正常供水、轻度干旱胁迫、中度干旱胁迫3种水分条件下观测草莓根系生长的变化。[结果]随着干旱胁迫的加重，菌根侵染率迅速下降，菌根依存度随着干旱胁迫的加重而上升。在干旱胁迫下，接种AMF可以改变草莓根系形态，增加草莓根系干鲜重，提高草莓根系抗氧化酶活性，从而缓解干旱胁迫对草莓根系造成的伤害。[結论]接种AMF提高了草莓的耐旱性。试验结果可为将AMF应用于草莓耐旱性研究提供理论依据。

关键词菌根；草莓；耐旱性；水分胁迫；根系生长

中图分类号S668.4文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）19-0010-03

Effects of Inoculating Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Root Growth of Strawberry under Drought Stress

XIE Min，DENG Yuan，LEI Xiaoguang，FAN Li*

（College of Agriculture，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot，Inner Mongolia 010019）

Abstract[Objective] To study the effectes of inoculating arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） on root growth of strawberry under drought stress.[Method] Strawberry cultivar “Sweet Charlie” was selected as test cultivar，and Glomus mosseae was the tested arbuscular mycorrhizal fungi，the noninoculated strawberryy was taken as the control.The root growth changes of strawberry were measured under three different levels of water （normal irrigation，mild drought stress，moderate drought stress）.[Result] AMF colonization rate decreased rapidly with the increase of drought stress，while AMF dependency increased with the rise of drought stress.Under the drought stress，AMF inoculation changed the root morphology of strawberry and increased root fresh and dry weight of strawberry.The root antioxidant enzymes activities of strawberry were also improved significantly.Thus the damages of drought stress on the root of strawberry were alleviated.[Conclusion] AMF inoculation improved the drought resistance of strawberry.The results provided the theoretical basis for AMFs application in strawberry drought resistance research.

Key wordsMycorrhizal fungi；Strawberry；Drought resistance；Water stress；Root growth

草莓（Fragaria ananassa）为蔷薇科草莓属多年生草本植物。草莓鲜美红嫩，果肉多汁，风味独特，营养丰富，被誉为“水果皇后”，深受广大消费者喜爱。同时，草莓栽培周期短，易于管理，无论露地栽培或设施栽培均能获得较高收益。内蒙古中部地区地处北纬40°草莓最佳生产带，日照时间长、昼夜温差大，气候条件适宜草莓生长，对于发展草莓种植和草莓果实品质形成具有得天独厚的优势。但是，内蒙古地区水资源缺乏，草莓的大面积推广受到干旱等自然条件的限制[1]。因此，培育耐旱草莓品种或寻找提高草莓耐旱性的新技术成为内蒙古地区草莓产业发展中亟待解决的问题。

据报道，丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）可以提高多种植物的耐旱性[2-4]，且无污染、高效率，可以作为一种新型生物肥料。在遭受干旱胁迫时，植物根系是感受干旱胁迫的原初部位，植物-菌根共生体可以通过改变根系形态来应对干旱，同时调整植株体内自由水与束缚水比例及自由水含量，改善植物光合作用，激活植物逆境胁迫调控蛋白，从而帮助寄主植物应对干旱胁迫[5]。笔者以“甜查理”草莓为供试品种，以接种摩西球囊霉菌根真菌（Glomus mosseae）为处理，不接种为空白对照，分别在不同水分条件下观测草莓根系生长的变化，旨在为将AMF应用于草莓耐旱性研究提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料供试草莓为美国品种“甜查理”，草莓苗由匍匐茎繁殖获得，苗床为灭菌的基质（泥炭∶珍珠岩∶蛭石按体积比1∶1∶1混合）。供试菌种为摩西球囊霉（Glomus mosseae），供试菌种经玉米扩大繁殖后获得含有孢子、菌丝和细根碎片的根际土，作为接种菌剂。

1.2试验设计

试验采用双因素随机区组设计，包括水分处理和AMF处理2个试验因子。水分处理包括正常供水（80%田间持水量）、轻度干旱胁迫（60%田间持水量）、中度干旱胁迫（40%田间持水量），分别用W80、W60和W40表示。AMF处理包括接种和不接种AMF 2个水平，共6个处理，3次重复，每个重复6盆，每盆1株草莓。

选取苗龄一致、生长整齐、无病虫害的健壮草莓苗移栽到经高锰酸钾消毒的花盆中，供试土壤按灭菌土∶沙= 2∶1混合，供试土壤采自内蒙古农业大学实践教学基地果园，经高温灭菌后待用。同时，接种AMF处理接种供试菌剂50 g，对照不接种。移栽后的草莓苗浇足水，遮阴，缓苗15 d，此后正常管理。移栽30 d后，开始对草莓进行水分胁迫处理。

1.3测定项目与方法水分胁迫处理15 d后（即移栽45 d后），调查各处理菌根侵染率并计算菌根依存度。菌根侵染率的测定采用透明压片法制片，采用频率标准法计算根段侵染率。菌根依存度的计算参考Plenchette等[6]的方法，按照以下公式计算：

菌根依存度=接种植株的干重-不接种植株的干重接种植株的干重×100%

观察并记录不同处理草莓根系长度、根系直径、根系分叉数、根系干重、根系鲜重、根系氧化酶活性等生理指标。

1.4数据统计与分析

采用Microsoft Excel和SAS软件包对试验数据进行分析，方差分析采用LSD法进行多重比较，P<0.05表示差异显著。

2结果与分析

2.1不同水分胁迫下草莓菌根侵染率和菌根依存度的变化

由图1可知，接种AMF的草莓根系有不同程度侵染，随着干旱胁迫的加重，菌根侵染率迅速下降，W80和W60处理菌根侵染率无显著差异。菌根依存度是指植物依靠接种AMF使自身生物量增加的百分率，反映AMF与植物互作关系的指标。菌根依存度随着干旱胁迫的加重而上升，说明在干旱发生时菌根在增加植物干重方面作用极大。

2.2不同水分胁迫下AMF侵染草莓根系形态的变化

AMF侵染通过改变根系长度、根系直径、根系分叉数而改变根系形态，增加根系表面积，使AMF侵染的根系能够吸收更多水分。由图2可知，干旱胁迫使草莓根系长度增加。同一水分胁迫下，W40、W60、W80处理接种AMF草莓的根系长度分别为对照的1.15倍、1.13倍、1.12倍。随着干旱胁迫的加重，草莓的根系直径和根系分叉数逐渐降低，接种AMF对根系直径和根系分叉数的影响显著。

2.3不同水分胁迫下AMF侵染草莓根系干鲜重的变化

从图3可以看出，草莓根系鲜重和根系干重都随着干旱胁迫的加重而降低。同一水分胁迫下，W40、W60、W80处理接种AMF草莓的根系鲜重分别比对照提高了37.1%、394%和47.8%，W40、W60、W80处理接种AMF草莓的根系干重分别比对照提高了55.5%、31.7%和28.0%。由此可见，在缺水条件下，接种AMF可以大大提高宿主植物的干重。

2.4不同水分胁迫下AMF侵染草莓根系酶活性的变化

从图4可以看出，水分胁迫对草莓根系酶活性的影响不一致。随着水分胁迫的加劇，草莓根系SOD活性呈直线上升趋势，且接种AMF显著提高了SOD活性。不同水分胁迫下POD和CAT活性均呈先上升后下降的趋势，且接种AMF显著提高了POD和CAT活性。正常供水条件下，接种AMF对SOD、POD和CAT活性均无显著影响。

3结论与讨论

笔者以接种和不接种AMF的草莓为材料，在3个不同水分胁迫条件下测定草莓根系的变化。结果表明，在干旱胁迫下，接种AMF可以改变草莓根系形态，增加草莓根系干鲜重，提高草莓根系抗氧化酶活性，从而缓解干旱胁迫对草莓根系造成的伤害，提高草莓的耐旱性。这与刘锦春等[7]对金银花根系、莫言玲[8]对西瓜幼苗的研究结果相一致。根系长度、根系直径的增加会导致根系干鲜重的增加，根系更加粗壮，分叉数增多，对水分的吸收能力加强，耐旱性提高[9]。

供水正常时，植株体内的活性氧也维持在正常范围内，对植物细胞没有伤害。但是，干旱胁迫引起植物体内激发能的过剩，打破ROS代谢平衡，导致H2O2、超氧阴离子和羟自由基等大量积累，对植物细胞造成氧化胁迫[10]。接种AMF可以提高草莓根系抗氧化酶活性，清除ROS，保护植物膜系统不受伤害，缓解干旱胁迫造成的氧化伤害，提高耐旱性。

参考文献

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[7] 刘锦春，马晔，陶建平，等.丛枝菌根真菌对西南岩溶地区干旱及干湿交替下金银花根系生长的影响[J].北京林业大学学报，2015，37（10）：110-116.

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