【摘 要】
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菘蓝(Isatis indigotica Fortune)是十字花科菘蓝属的二年生草本植物,其根、叶均可入药,是一种天然的抗病毒药物,然而干旱胁迫已经成为制约其生长的重要因素。微生物菌肥具有成本低、环保和可循环的特点,且能够改善植物根系环境,促进植物健康生长。深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)是定殖于健康植物根表皮、皮层甚至维管组织细胞间隙的一群子囊菌和无性
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菘蓝(Isatis indigotica Fortune)是十字花科菘蓝属的二年生草本植物,其根、叶均可入药,是一种天然的抗病毒药物,然而干旱胁迫已经成为制约其生长的重要因素。微生物菌肥具有成本低、环保和可循环的特点,且能够改善植物根系环境,促进植物健康生长。深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)是定殖于健康植物根表皮、皮层甚至维管组织细胞间隙的一群子囊菌和无性繁殖真菌,DSE能增强宿主植物对矿质营养和有机养分的吸收,以提高宿主植物的抗逆性。此外,DSE真菌还具有将植物难以吸收的矿质成分转换为植物可吸收形式的能力。本研究以植物-微生物-肥料为切入点,以药用植物菘蓝为主要研究对象,以分离于菘蓝和甘草根系的DSE真菌为核心菌种,非洲哈茨木霉(Trichoderma afroharzianum)发酵的玉米秸秆为有机原料,通过PEG 6000体外抗旱试验,筛选优良抗旱DSE菌株;设置有机残渣与DSE菌株混合应用盆栽试验,考察在灭菌土壤和非灭菌土壤中DSE真菌与经发酵的玉米秸秆配施对菘蓝植株生长、抗旱性以及营养吸收的影响,旨在探究DSE真菌在有机残渣处理下对药用植物生长、抗旱以及营养吸收的效应机制,为高效生物菌肥的研制和应用提供依据。主要研究结果如下:1.菘蓝根系共分离鉴定5属5种DSE真菌,分别为Paraphoma radicina、Alternaria alstroemeriae、Acrocalymma aquatica、Curvularia americana和Thelonectria blackeriella,其中C.americana、A.aquatica和P.radicina为菘蓝优势菌株,分离频率分别为30.76%、26.92%和23.07%;甘草根系共分离鉴定6属6种DSE真菌,分别为P.radicina、A.alstroemerie、A.aquatica、Macrophomina pseudophaseolina、Neomicrosphaeropsis sp.和Sordariomycetidae sp.,其中P.radicina.、A.aquatica和A.alstroemeriae为甘草优势菌株,分离频率为30.76%、23.07%和23.07%。P.radicina、A.alstroemeriae和A.aquatica为菘蓝和甘草的共有菌种。2.利用PEG 6000进行体外干旱胁迫培养,不同DSE菌株对干旱胁迫的耐受性不同。固体平板试验显示,低渗透胁迫促进真菌生长,而高渗透胁迫对于DSE菌株的生长表现为促进、抑制或中性效应。液体培养试验显示,DSE菌株可通过提高超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性和降低谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量来缓解干旱胁迫造成的损害。主成分分析表明,GSH含量和生物量是造成菌株抗旱性差异的主要指标。据此,我们筛选出抗旱优势菌株P.radicina.、A.aquatica和A.alstroemeriae。3.灭菌土壤盆栽试验结果显示,接种DSE真菌对菘蓝株高、根表面积、生物量、生长素和(R,S)-告依春含量均有显著影响,添加残渣显著影响根系形态指标和根生物量,DSE真菌、有机残渣和水分处理三者之间的交互作用对植物叶片数、根系长度、根体积、生物量和(R,S)-告依春含量有显著影响,其中A.aquatica菌株和灭菌有机残渣组合对根生物量和(R,S)-告依春含量显著高于单独施用有机残渣或接种DSE真菌。此外,DSE真菌与有机残渣配施可以通过调节自身抗氧化系统来缓解胁迫对宿主植物造成的负面影响,其中叶绿素含量和SOD活性是影响菘蓝生长的主要因子。4.非灭菌土壤盆栽试验结果显示,有机残渣是影响菘蓝根系形态的主要因素;DSE真菌是影响菘蓝生物量和药用成分的主要因素;DSE真菌与有机残渣的协同作用能够改善土壤营养,促进植物生长,其中A.aquatica菌株与发酵秸秆组合显著增高根部全氮含量;A.alstroemeriae菌株与发酵秸秆组合显著增高土壤有机质和地上全磷含量,且其组合对有机质和地上全磷含量显著高于单独施用有机残渣或接种DSE真菌。5.本研究从DSE真菌自身抗旱能力前瞻,筛选优良DSE菌株,将其与有机残渣协同应用,探究两者的协同作用对于药用植物生长和抗旱性的影响,寻找最佳组合,为高效生物菌肥用于药用植物栽培和生产提供依据。
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