【摘 要】
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小麦(Triticum aestivum L.)是三大谷物之一,对全球粮食产业至关重要。然而,干旱通常是限制小麦生产力的主要环境压力之一。通过可持续的方法提高小麦产量和抗旱性是亟待解决的重要问题。研究表明,长期生活在干旱生境的植物共生真菌不仅能帮助原宿主抵抗来自土壤环境的压力,还可以赋予非宿主植物特定生境的胁迫耐性,为提高作物抗旱性提供了新的思路。本研究以西北荒漠地区沙鞭(Psammochloa
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小麦(Triticum aestivum L.)是三大谷物之一,对全球粮食产业至关重要。然而,干旱通常是限制小麦生产力的主要环境压力之一。通过可持续的方法提高小麦产量和抗旱性是亟待解决的重要问题。研究表明,长期生活在干旱生境的植物共生真菌不仅能帮助原宿主抵抗来自土壤环境的压力,还可以赋予非宿主植物特定生境的胁迫耐性,为提高作物抗旱性提供了新的思路。本研究以西北荒漠地区沙鞭(Psammochloa villosa)根系分离的深色有隔内生真菌(dark septate endophyte,DSE)为研究对象,考察DSE自身及对宿主的促生抗旱潜力,联合筛选高效抗旱DSE菌株。在温室条件下,选取5株优势菌株进行人工接种试验,设置正常水分(ND)、轻度干旱(MD)和重度干旱(ED)水分条件,研究接种DSE对不同生长期小麦的营养生长、抗旱生理指标、矿质营养、籽粒产量及土壤因子的影响,综合探究DSE对小麦的促生抗旱潜力并分析其抗旱机制。主要试验结果如下:1.联合筛选试验表明,DSE在体外培养条件下具有较高的干旱胁迫耐性,这可能与其超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高和可溶性蛋白含量的增加有关。7株DSE均能成功定殖于小麦根系,且干旱胁迫下显著提高小麦籽粒产量、根长、根表面积及地上部N含量。不同DSE菌株自身抗旱能力及对小麦生长的影响存在一定差异,其中Alternaria alternata、Alternaria chlamydosporigena、Alternaria sorghi、Paraphoma pye和Paraphoma radicina的促生抗旱效应较强。2.人工接种试验表明,5株优势DSE均对小麦幼苗生长和生理机能产生有利影响。DSE能通过提高小麦幼苗抗氧化酶活性、可溶性物质含量、光合作用及生长素含量等方式缓解干旱胁迫对小麦幼苗的生长发育造成的抑制和损伤。DSE对小麦幼苗的抗旱效应与干旱胁迫程度有关,接种DSE在不同水分条件下均促进小麦幼苗可溶性糖和脯氨酸积累,且随干旱胁迫增大,DSE的促进作用增强;接种DSE在ND和MD处理下提高小麦幼苗SOD活性及可溶性蛋白含量,但在ED胁迫下这种有益作用减弱。接种Aa、Ac、Pp和Pr在MD胁迫下显著提高光合速率(Pn),而接种Aa和As在ED胁迫下小麦Pn也显著提高。干旱胁迫下接种DSE小麦幼苗根系生长素含量显著提高。3.抽穗期干旱胁迫下,接种DSE对小麦营养器官生物量无显著有益影响,但促使宿主分配更多的生物量用于生殖生长。ND条件下,接种Aa、Pp和Pr显著增加小麦籽粒生物量;干旱胁迫下,接种DSE小麦籽粒生物量均提高,尤其MD胁迫下接种Pp和ED胁迫下接种Aa、Ac提高籽粒干重的作用最强。因此,尽管干旱导致小麦籽粒重下降,但接种DSE籽粒重降幅远小于未接菌处理,DSE对小麦籽粒生长表现出明显的促进作用。接种DSE籽粒蔗糖含量在ND条件下显著提高,但干旱胁迫下显著下降或无明显变化。接种DSE促进小麦叶中N的积累,且在ND条件下促进小麦茎、叶中P的积累。综上所述,DSE能增加小麦籽粒产量,并增加小麦营养器官营养元素积累,促进小麦生长。
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