抱莖獨行菜內(nèi)生細菌對擬南芥抗旱作用的研究.pdf

1、干旱是影響植物生長最主要逆境之一。與植物共生的微生物可通過調(diào)節(jié)宿主的代謝及生理活性物質(zhì)而增強對環(huán)境的適應性。為探究微生物共生對植物抗干旱特性的影響，本研究以分離自同屬十字花科的荒漠植物抱莖獨行菜根部的內(nèi)生細菌為材料，以模式植物擬南芥為對象，研究了共生對擬南芥抗旱性、物候期及種子產(chǎn)量的影響，為了解共生抗干旱機制提供依據(jù)。經(jīng)試驗獲得如下成果：
　　以27株分離自抱莖獨行菜根部的內(nèi)生細菌為材料，以擬南芥種子為對象，以不同濃度聚乙二醇（P

2、EG）6000為脅迫劑，模擬干旱條件下篩選內(nèi)生細菌對擬南芥抗干旱促萌發(fā)的作用，結(jié)果證實，5％PEG6000脅迫下接種內(nèi)生菌對擬南芥種子萌發(fā)無顯著影響；10%PEG脅迫下有1株（菌株NG4-5）可使種子萌發(fā)率由75%提高到85%；15%PEG脅迫下有4株（菌株NG4-1、NG4-2、NG4-4和NG4-11）分別使萌發(fā)率從52%提高到67.5%、63.13%、75%和59.55%；20%PEG脅迫下有1株（菌株NG4-6）使萌發(fā)率從31%

3、提高到51.5%；25%PEG脅迫下有3株（菌株NG3-6、NG3-10和NG4-6）使萌發(fā)率從0%分別提高到6.5%、6%和20.5%。其中15%PEG6000是擬南芥種子萌發(fā)的半抑制脅迫濃度，在此脅迫度下，菌株NG4-4的作用最為顯著，故后續(xù)試驗以NG4-4為實驗材料。
　　為了解菌株NG4-4是以何種方式發(fā)揮抗干旱作用，試驗將其培養(yǎng)物分離為上清液和菌體細胞，上清液直接浸泡種子，菌體細胞用磷酸緩沖液清洗、重懸后浸泡種子，在15

4、%PEG6000脅迫下檢測種子萌發(fā)率。結(jié)果表明菌株NG4-4上清液可顯著促進種子萌發(fā)（p<0.05），重懸細胞與對照無顯著性差異（p>0.05），而混合培養(yǎng)物可極顯著提高種子萌發(fā)率（p<0.01），證實菌株NG4-4是以混合培養(yǎng)物發(fā)揮抗干旱促萌發(fā)作用的。
　　對在干旱脅迫下接種菌株NG4-4培養(yǎng)物的擬南芥生理特性的研究表明，接種菌株組（E+）可降低擬南芥植株MDA含量12.65%（p<0.01）；而抗氧化酶SOD、CAT和POD活

5、性均有提高，顯示共生是通過降低干旱脅迫對細胞膜的過氧化損傷，分解有害活性氧等緩解干旱脅迫的。同時脯氨酸和可溶性蛋白的積累均增加，顯示共生可通過增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)而降低滲透勢，提高擬南芥的抗旱性。
　　對接種與非接種（E-）條件下擬南芥物候期和種子產(chǎn)量的研究顯示，干旱脅迫下E+可使植株抽苔、開花、結(jié)莢和種子成熟分別提前2天、2天、4天和4天，果莢長度增加1.71mm（p<0.01），每果莢種子數(shù)增加5粒（p<0.01），單株種子產(chǎn)量增

6、加3.452mg（p<0.01）；在非干旱脅迫下，E+可使擬南芥植株抽苔、開花、結(jié)莢和種子成熟分別提前2天、6天、6天和4天，每株果莢數(shù)均增加177.33個（p<0.01），種子產(chǎn)量增加13.252mg（p<0.01）。結(jié)果顯示共生無論干旱與非干旱都對增加種子產(chǎn)量有作用。
　　綜上所述，抱莖獨行菜根部的內(nèi)生細菌在不同干旱脅迫下對擬南芥種子萌發(fā)有促進作用，且不同脅迫度下的響應菌株不同，其中NG4-4在15%PEG下可極顯著提高擬南芥