DSE抵抗非生物胁迫及增强马铃薯抗旱效应

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2023.06.021

摘要/Abstract

摘要：

为探究DSE真菌对马铃薯生长的促进作用，首先测试了前期获得的链格孢（Alternaria alternata）CTW-9菌株在受紫外线、不同pH、碱性盐和热处理胁迫下的耐逆性，然后将菌株接种在马铃薯植株根部，测定接菌马铃薯植株在不同程度干旱胁迫下的营养生长和抗旱生理指标。结果表明，与对照CTW-9菌株的菌落和菌丝直径相比，受逆境胁迫菌株的菌落和菌丝直径虽然明显下降，但下降到一定程度后趋于稳定，菌丝的伸长受到明显抑制，菌丝隔间距缩短，但菌丝的加粗生长受抑制较弱，部分菌丝形成厚垣孢子状结构，总体上仍能正常生长；在接菌30d后的马铃薯植株根部观察到CTW-9菌株定殖并生长；不同干旱胁迫下，接菌马铃薯植株的株高、鲜重、干重、叶片相对含水量、叶绿素相对含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均有提高。综上可得，CTW-9菌株具有较强的抵御非生物胁迫的能力，能够显著提高马铃薯植株的抗旱能力，并促进植株生长。

关键词: DSE, 链格孢, 非生物胁迫, 马铃薯, 抗旱性

Abstract:

In order to explore the effect of dark septate endophytes (DSE) on growth of potato (Solanum tuberosum), the stress tolerance of Alternaria alternata CTW-9 strain obtained in our lab were tested under ultraviolet ray, different pH, alkaline salt and heat treatments, and then CTW-9 strain was inoculated on potato roots to determine the vegetative growth and drought resistance physiology under different degrees of drought stress. The results showed that the colony diameter and hyphae diameter in the stressed CTW-9 strain was decreased evidently in comparison with the control strain. However, the inhibition of mycelial growth tended to stabilize after a certain decline under treatment with extremely stress conditions. The mycelial elongation growth of treated CTW-9 strains was suppressed markedly, the hyphal septum spacing became shorter than that of control strain, but bold growth was not depressed obviously and partial hyphae formed chlamydospore-like structure, and the strains still could grow as usual. At 30 days after inoculation, it was observed that CTW-9 strain colonized and grown in potato roots. Under different drought stresses, the plant height, fresh weight, dry weight, the relative water content, relative chlorophyll content of leaves, superoxide dismutase and peroxidase activities were increased in comparison with control potato plants. These findings indicate that CTW-9 strain has a strong ability to resist abiotic stresses, and can improve drought resistance significantly of potato plant and promote plant growth.

Key words: Dark septate endophytes, Alternaria alternata, Abiotic stresses, Solanum tuberosum, Drought resistance

白菁华, 贾晓梅, 吴艳清, 王悦坤, 宋伟扬, 刘伊诺. DSE抵抗非生物胁迫及增强马铃薯抗旱效应[J]. 作物杂志, 2023 (6): 150–159

Bai Jinghua, Jia Xiaomei, Wu Yanqing, Wang Yuekun, Song Weiyang, Liu Yinuo. Ability of DSE against Abiotic Stresses and Improving Drought Resistance of Solanum tuberosum[J]. Crops, 2023(6): 150–159

图/表 9

图1

表1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

参考文献 29

[1]	蔡仁祥, 吴早贵, 周建祥, 等. 中国马铃薯主食化——浙江省的发展对策. 基因组学与应用生物学, 2016, 35(2):467-471.
[2]	李倩. 马铃薯对水分胁迫的生理响应及抗旱调控措施研究. 呼和浩特:内蒙古农业大学, 2011.
[3]	伍玉菡, 尤逢惠, 万娅琼. 马铃薯贮藏·加工·主食化研究进展. 安徽农业科学, 2016, 44(29):71-72.
[4]	赵鸿, 任丽雯, 赵福年, 等. 马铃薯对土壤水分胁迫响应的研究进展. 干旱气象, 2018, 36(4):537-543. doi: 10.11755/j.issn.1006-7639(2018)-04-0537
[5]	胡萌萌. 水分胁迫对马铃薯生长、生理特性、产量和品质的影响. 保定:河北农业大学, 2021.
[6]	王蕾, 张春楠, 李洪波, 等. 丛枝菌根真菌在蔬菜生产中的研究进展. 微生物学通报, 2021, 48(11):4282-4295.
[7]	张功, 旺庆, 峥嵘, 等. 不同VA菌根真菌对马铃薯生长的影响. 华北农学报, 2001, 16(4):115-118. doi: 10.3321/j.issn:1000-7091.2001.04.024
[8]	Li X, He X L, Hou L F, et al. Dark septate endophytes isolated from a xerophyte plant promote the growth of Ammopiptanthus mongolicus under drought condition. Scientific Reports, 2018, 8(1):7896. doi: 10.1038/s41598-018-26183-0
[9]	张雪. 油蒿深色有隔内生真菌物种多样性和促生抗旱研究. 保定:河北大学, 2020.
[10]	吴艳清, 白菁华, 刘文静, 等. 一种深色有隔内生菌根真菌菌剂组合体制备方法:中国,201910963913.6. 2019-10-11.
[11]	Dadachova E, Bryan R A, Huang X, et al. Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi. PLoS ONE, 2007, 2(5):e457. doi: 10.1371/journal.pone.0000457 pmid: 17520016
[12]	Yu X, Huo L, Liu H, et al. Melanin is required for the formation of the multi-cellular conidia in the endophytic fungus Pestalotiopsis microspora. Microbiological Research, 2015, 179:1-11. doi: 10.1016/j.micres.2015.06.004
[13]	Kawamura C, Tsujimoto T, Tsuge T. Targeted disruption of a melanin biosynthesis gene affects conidial development and UV tolerance in the Japanese pear pathotype of Alternaria alternata. Molecular Plant-Microbe Interactions, 1999, 12(1):59-63. pmid: 9885194
[14]	柴迪迪, 郭素娟, 孙小兵, 等. 燕山地区7种板栗外生菌根真菌培养条件的优化. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2014, 42(4):109-116.
[15]	邓勋, 宋小双, 尹大川, 等. 盐胁迫对2株深色有隔内生真菌(DSE)生长及营养代谢的影响. 中南林业科技大学学报, 2015, 35(5):1-8.
[16]	侯力峰. 三种荒漠植物深色有隔内生真菌物种多样性和耐盐性研究. 保定:河北大学, 2020.
[17]	宋小双, 邓勋, 遇文婧, 等. 盐胁迫对深色有隔内生真菌D575和D377生长及营养代谢的影响. 中国农学通报, 2015, 31 (13):36-42. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2014-1819
[18]	Redman R S, Sheehan K B, Stout R G, et al. Thermotolerance generated by plant/fungal symbiosis. Science, 2002, 298(5598):1581. pmid: 12446900
[19]	Addy H D, Piercey M M, Currah R S. Microfungal endophytes in roots. Canadian Journal of Botany, 2005, 83:1-13. doi: 10.1139/b04-171
[20]	刘燕霞, 龙俊萌, 王静茹, 等. 五种漠境深色有隔内生真菌对小麦促生抗旱效应研究. 中国科学:生命科学, 2021, 51(9):1339-1349.
[21]	汪娅琴. 深色有隔内生真菌和菌根菌混合接种对蓝莓幼苗促生抗旱的影响. 贵阳:贵州大学, 2021.
[22]	吴建慧, 郭瑶, 崔艳桃. 自然失水胁迫对绢毛委陵菜叶片超微结构的影响. 东北林业大学学报, 2011, 39(11):53-55,88.
[23]	谢小玉, 马仲炼, 白鹏, 等. 辣椒开花结果期对干旱胁迫的形态与生理响应. 生态学报, 2014, 34(13):3797-3805.
[24]	曹逼力, 李炜蔷, 徐坤. 干旱胁迫下硅对番茄叶片光合荧光特性的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(2):495-501.
[25]	黄文莉, 马杰, 江敏, 等. 干旱胁迫对马铃薯抗旱生理影响及相关基因的表达. 分子植物育种, 2021, 19(21):7213-7221.
[26]	张辉, 黄月, 邵雨晴, 等. 马铃薯响应干旱胁迫的生理和分子遗传机理研究现状与展望. 中国马铃薯, 2022, 36(2):165-176.
[27]	石经新. 西北荒漠黑枸杞深色有隔内生真菌时空分布和促生抗旱研究. 保定:河北大学, 2021.
[28]	Anithakumari A M, Nataraja K N, Visser R G, et al. Genetic dissection of drought tolerance and recovery potential by quantitative trait locus mapping of a diploid potato population. Molecular Breeding, 2012, 30(3):1413-1429. pmid: 23024597
[29]	Goswami A, Banerjee R, Raha S. Drought resistance in rice seedlings conferred by seed priming: role of the anti-oxidant defense mechanisms. Protoplasma, 2013, 250(5):1115-1129. doi: 10.1007/s00709-013-0487-x

相关文章 15

[1]	许世豪, 赵春波, 皇甫丽云, 范欣桐, 陈姗姗, 韩忠才, 韩玉珠. 不同钾源对马铃薯钾营养积累、转运及产量因子的影响[J]. 作物杂志, 2023, (6): 202–208
[2]	任洪雷, 张丰屹, 韩新春, 洪慧龙, 朱筱, 王广金, 邱丽娟. 大豆微核心种质资源抗旱性评价[J]. 作物杂志, 2023, (6): 94–100
[3]	张蓉, 陈晓文, 路平, 尤艳蓉, 周德录, 李德明. 不同覆盖模式对旱地马铃薯土壤水热变化和产量的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 145–150
[4]	胡新元, 柳永强, 谢奎忠, 孙小花, 罗爱花. 旱区有机肥替代氮肥对多年连作土壤理化性质和马铃薯品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (4): 159–164
[5]	丁凯鑫, 王立春, 田国奎, 王海艳, 李凤云, 潘阳, 庞泽, 单莹. 马铃薯生长及生理特性对水分胁迫的响应研究综述[J]. 作物杂志, 2023, (4): 16–21
[6]	翟鑫娜, 杨佳伟, 许春江, 祁利潘, 田再民, 冯琰, 尹江, 龚学臣. 嫁接对马铃薯种间杂交亲和性的影响及生理调控机制[J]. 作物杂志, 2023, (4): 182–187
[7]	娄树宝, 杨梦平, 邢金月, 翟玲侠, 王辉, 刘春生, 王立春, 宋继玲. 马铃薯种质资源抗病毒分子标记辅助筛选[J]. 作物杂志, 2023, (4): 65–70
[8]	刘素军, 蒙美莲, 苏日古嘎. 干旱胁迫及复水对马铃薯糖代谢途径中基因表达影响的研究[J]. 作物杂志, 2023, (1): 38–45
[9]	杨妍, 徐宁生, 潘哲超, 李燕山, 杨琼芬, 张磊. 多效唑和氮肥对马铃薯产量及经济效益的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 139–144
[10]	谢奎忠, 孙小花, 罗爱花, 柳永强, 唐德晶, 朱永永, 胡新元. 基施锌肥对长期连作马铃薯抗病性相关酶活性、土传病害和产量的影响[J]. 作物杂志, 2022, (4): 154–159
[11]	陈玉珍, 唐广彬, 马宪新, 田贵云, 于宏心, 骆璎珞, 樊明寿, 贾立国. 马铃薯块茎发育的四大调控途径[J]. 作物杂志, 2022, (4): 9–13
[12]	刘菊, 李广存, 段绍光, 胡军, 简银巧, 刘建刚, 金黎平, 徐建飞. 不同夜间温度处理对马铃薯试管薯及块茎形成相关基因表达的影响[J]. 作物杂志, 2022, (3): 92–98
[13]	杨志楠, 黄金文, 韩凡香, 李亚伟, 马建涛, 柴守玺, 程宏波, 杨德龙, 常磊. 秸秆带状覆盖对西北雨养区马铃薯农田土壤温度及产量的影响[J]. 作物杂志, 2022, (1): 196–204
[14]	高佳, 王姣, 王松, 刘红健, 康佳, 沈弘, 王海莉, 任少勇. 生物炭基肥对马铃薯田土壤脲酶活性和产量的影响[J]. 作物杂志, 2021, (6): 134–138
[15]	罗磊, 李亚杰, 姚彦红, 李丰先, 范奕, 董爱云, 刘惠霞, 牛彩萍, 李德明. 不同小整薯规格和药剂拌种处理对旱作重茬马铃薯生长及产量的影响[J]. 作物杂志, 2021, (6): 211–216

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

非生物胁迫Abiotic stress	菌落最大直径Maximum colony diameter	菌丝最大直径Maximum hyphae diameter
紫外线处理Ultraviolet treatment	y₁=-0.3944x₁³+5.5119x₁²-24.079x₁+61.386（R²=0.947）	y₂=-2.091ln(x₁)+8.1515（R²=0.974）
pH处理pH treatment	y₁=0.4389x₂³-5.7833x₂²+19.263x₂+22.8（R²=0.932）	y₂=-0.213x₂²+0.9644x₂+6.999（R²=0.998）
碱性盐处理Alkaline salt treatment	y₁=41.711x₃^-0.226（R²=0.928）	y₂=7.8267x₃^-0.172（R²=0.948）
热处理Heat treatment	y₁=-11.15ln(x₄)+44.155（R²=0.967）	y₂=-1.423ln(x₄)+8.1713（R²=0.981）