毛白杨雌雄植株对干旱、盐碱胁迫及菌根真菌侵染的响应

作     者：宋庆云 

作者单位：聊城大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕艳伟

授予年度：2018年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

主      题：毛白杨 雌雄异株植物 AM真菌侵染 盐胁迫 碱胁迫 干旱 

摘      要：干旱和土壤盐碱化是植物在自然生长条件下经常遭受的环境制约因子。同时,菌根是生物界分布最广泛的互惠共生体之一,植物接种菌根真菌在一定程度上促进其生长发育,增加其抗逆性。另外,雌雄异株是研究物种适应性的优良材料,由于性别间生长发育能量分配不同,故在逆境应答方面存在差异。本文选取一年生毛白杨(Populus tomentosa Carr.)雌雄幼苗为材料,研究在干旱、盐碱胁迫及内生菌根(AM)接种下,毛白杨雌雄幼苗在形态发育特征、生理生化指标和细胞超微结构方面的不同应答,用于揭示雌雄异株植物对环境变化的差异响应机制,同时也为干旱和盐碱地区植物修复提供理论参考。主要研究结果如下:1、毛白杨雌雄植株对丛枝菌根真菌(AM真菌)、盐胁迫及其交互作用的响应差异。采用两种不同的真菌处理方法对雌雄毛白杨幼苗进行处理,有和无缩球囊霉侵染,三种盐浓度梯度,对照、低盐(100mM NaCl)和高盐(200mM NaCl)。结果表明,盐胁迫单独处理对雌、雄植株的生长、干物质积累、光合能力和活性氧的积累均有显著影响,但对雄株负面影响较小。另一方面在低盐条件下,AM真菌侵染缓解了盐胁迫对雌雄幼苗在生长,气体交换,光合色素含量和叶片、茎、根中氮(N)和磷(P)含量的降低。而在高盐浓度下,AM真菌的侵染对大多数参数没有显著影响,可能是因为在低盐处理下,雌雄植株由于AM真菌侵染能增强超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(GPx)活性,抑制丙二醛(MDA)累积。此外,在低盐条件下有真菌侵染的雌雄幼苗的根、茎、叶中的钠(Na)和氯(Cl)的含量比没有真菌侵染的植株较低,可能归因于AM真菌处理通过抑制盐诱导的氧化应激来保护盐胁迫的植物,从而增加营养吸收,抑制Na从根到茎的运输。另外,雌雄植株间由于AM真菌侵染引起的植物生长的差别很少,但在SOD,GPx,N,P含量中有显著差异。2、毛白杨雌雄植株对干旱、碱胁迫及其交互作用的响应差异。采用两种不同的干旱梯度对雌雄毛白杨幼苗进行处理,水分良好和水分干旱;三种碱浓度梯度,对照、低碱(75mM NaCO)和高碱(150mM NaCO)。结果表明毛白杨雌雄植株对两种胁迫表现出不同的可塑性:雄株采用相对“保守的策略,而雌株采用相对“浪费的策略。实验表明干旱和碱胁迫对雌雄植株的生长和生理指标均有显著抑制,如叶、茎、总生物量、总叶面积、光合能力、矿质元素含量、氮利用效率、氮吸收速率、水分利用率。另一方面,干旱和碱胁迫对雄株的抑制作用更小,表现在雄株比雌株具有更高的生物量积累,光合作用能力、水分和养分利用效率。但与雄株相比,雌株毛白杨幼苗的根冠比、细根/粗根比、碳同位素含量具有较高的可塑性,这意味着,除这三个参数外,雄株毛白杨的高耐受性是通过表型惰性实现的,而这三个参数与雌株在干旱和碱胁迫下的最大化吸收水分和矿质养分有关。