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AM真菌对紫花苜蓿应答蚜虫胁迫的影响

浏览:89 发表时间:2020-10-12 14:00:16

中文标题:AM真菌对紫花苜蓿应答蚜虫胁迫的影响

文章作者:李应德 丁婷婷 段廷玉 

发表单位:兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室

中文核心期刊: 草业学报

 

研究背景:

随着社会的不断发展,人民生活水平日益提高,对畜产品的需求与日俱增。畜牧业的发展已成为必然趋势,而紫花苜蓿作为我国栽培最广泛的豆科牧草,直接影响着我国畜牧业的健康发展。而现有紫花苜蓿抗性品种缺乏,生产实践中大多采用化学方法防治苜蓿害虫。而化学防治又会造成药效残留,导致环境污染,降低牧草品质,进而影响家畜健康,从而造成巨大的经济损失。同时植物-微生物-昆虫互作是国际研究的热点,也是调控农业系统有害生物的重要方向。

 

研究思路

本研究以AM真菌作为生防因子,对虫害的调控具有绿色、环保及可持续等优点。以紫花苜蓿为材料,探究AM真菌对植物应答豌豆蚜胁迫的生化机理。结果表明,AM真菌可以通过促进植物生长和养分吸收,改变植株防御性酶活性以及植物激素信号物质含量来调控植物自身对蚜虫的响应。

 

背景知识

1:SA和NO作为植物激素信号物质,在植物抗性方面发挥着重要作用。SA更是在调节植物的系统获得性抗性(systemicacquired resistance,SAR)中起着至关重要的作用。

2:SOD、POD、CAT活性提高后会增强了植物的抗氧化防御系统,提高了植物对逆境胁迫的抵抗力。

 

主要结果:

1:紫花苜蓿生长状况及N、P含量

相比NM处理,接种根内球囊霉植株茎叶N含量和根系N含量分别提高了139.51%和240.47%,幼套球囊霉处理下则分别提升255.10%和414.09%;对于茎叶P含量和根系P含量,接种根内球囊后分别提高163.92%和351.13%,幼套球囊霉处理则分别提高278.35%和418.97%。

 

图注:AM真菌和蚜虫处理下紫花苜蓿茎叶N(a)、根系N(b)、茎叶P(c)和根系P(d)含量

:NM,无菌根处理;IR,接种根内球囊霉处理;IC,接种幼套球囊霉处理;A,蚜虫处理。

相比于不接虫处理,蚜虫处理后,紫花苜蓿根系P含量升高,且接种AM真菌后,根系的P含量的提升幅度更大。这可能是植株应对蚜虫胁迫的一种策略,促使植株根系加快对P元素的吸收,而AM真菌则增强了植株的这种能力,对于植株N含量和茎叶P含量蚜虫处理则没有表现出显著的影响。

 

2:紫花苜蓿抗氧化酶活性

接种AM真菌对植物中POD和CAT活性产生显著影响。无蚜虫处理下,与不接种AM真菌植物相比,紫花苜蓿POD活性在接种根内球囊霉和幼套球囊霉处理下分别提高了70.00%和49.61%;而蚜虫处理后,与不接种AM真菌植物相比,根内球囊霉处理显著提高了POD和CAT活性,提升幅度为63.67%和44.61%,而接种幼套球囊霉后只有植物POD活性显著提高106.34%。

蚜虫处理显著影响了植株的POD和SOD活性。在接种幼套球囊霉的紫花苜蓿中,相比于不接虫处理,蚜虫处理后POD活性显著提高57.16%。而在接种根内球囊霉植株中,蚜虫处理后POD活性也表现为促进,提高了9.69%,但差异不显著;在无AM真菌处理的紫花苜蓿中,较不接虫处理,蚜虫处理显著降低了植株SOD活性。

 

 

图注:AM真菌和蚜虫处理下紫花苜蓿SOD(a)、POD(b)、CAT(c)和PPO(d)活性

:NM,无菌根处理;IR,接种根内球囊霉处理;IC,接种幼套球囊霉处理;A,蚜虫处理。

 

3:紫花苜蓿植物激素信号物质

接种AM真菌处理显著影响了紫花苜蓿的SA含量。在无蚜虫处理下,相比于不接AM真菌处理,接种根内球囊霉和幼套球囊霉紫花苜蓿的SA含量分别提高了7.80%和9.62%,但差异不显著;而蚜虫处理后,接种根内球囊霉后紫花苜蓿的SA含量提高了29.97%,幼套球囊霉处理下提高了19.30%。

 

图注:AM真菌和蚜虫处理下紫花苜蓿SA(a)、NO(b)、ABA(c)和JA(d)含量

:NM,无菌根处理;IR,接种根内球囊霉处理;IC,接种幼套球囊霉处理;A,蚜虫处理。

蚜虫处理显著影响了紫花苜蓿SA和NO含量。且均表现为促进作用。在接种根内球囊霉的植株中,与不接虫处理相比,接虫处理后紫花苜蓿的SA含量显著提高了42.93%,NO含量提高了17.06%。接种幼套球囊霉的植株中则分别提高了29.01%和33.91%,但差异不显著;而在无AM真菌侵染植株中,相比于不接虫处理,蚜虫处理后紫花苜蓿SA含量显著提高了18.54%,NO含量提高了27.76%,但差异不显著。

植物叶片ABA和JA含量未受AM真菌处理及蚜虫取食影响。

 

 

结论

AM真菌根内球囊霉和幼套球囊霉显著提高了紫花苜蓿生物量、分枝数和植株N、P吸收,增加了蚜虫取食后植物抗氧化酶POD、CAT活性以及植物激素信号物质SA和NO含量,调控植物自身对蚜虫的响应。表明AM真菌可抑制蚜虫取食刺吸后对植株造成的负效应。

 

 


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