曹岩坡，戴　鹏，戴素英（河北省农林科学院经济作物研究所，河北　石家庄　050051）



丛枝菌根真菌渊AMF冤对低温胁迫下黄瓜幼苗生长及叶绿素荧光参数的影响

曹岩坡，戴鹏，戴素英*
（河北省农林科学院经济作物研究所，河北石家庄050051）

摘要：以黄瓜品种津优303为试验材料，设低温+灭菌接种物、常温+菌剂、低温+菌剂3个处理，以常温+灭菌接种物处理为对照，研究了接种丛枝菌根真菌（AMF）对低温胁迫下黄瓜幼苗生长及叶绿素荧光参数的影响。结果表明：低温胁迫下黄瓜幼苗生长量（株高，地上部和地下部的鲜重与干重）、黄瓜幼苗叶片光合参数（净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量）以及叶绿素荧光参数［最大荧光（Fm）、初光能转换效率（Fv/Fm）、PSII的潜在光化学活性（Fv/F0）］均显著约CK，严重抑制了黄瓜幼苗的生长；初始荧光（F0）显著跃CK，PSII反应中心遭受损害。低温胁迫下接种AMF处理的黄瓜幼苗生长量以及叶片幼苗光合参数和叶绿素荧光参数指标值均显著跃未接种AMF处理，F0显著约未接种AMF处理，其中，叶绿素含量提高10.24%，Fm、Fv/Fm和Fv/F0分别提高14.2%、5.9%和31.4%，F0降低8%，明显缓解低温胁迫对幼苗的伤害。

关键词：黄瓜；低温胁迫；叶绿素荧光参数；丛枝菌根真菌

黄瓜为典型的喜温植物，对低温环境比较敏感，当环境温度约13℃时生长受到抑制，温度约1℃时即可发生冻害[1]。黄瓜是北方地区日光温室生产中的主要蔬菜种类之一，在越冬栽培过程中经常遇到低温弱光等不利因素，使其生长发育受阻，严重影响产量和品质。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是自然界中广泛存在的真菌，通过侵染植物根系后与宿主植物建立一种互惠共生的关系，从而影响宿主植物的一系列生理生化活动，具有改善作物营养、提高抗逆性等作用[2～5]。研究表明，AMF可以提高韭菜[6]和茄子[7]等作物的抗寒性。关于AMF对黄瓜耐冷性的影响，前人多从抗氧化酶活性、渗透调节物质等方面进行研究[8～10]，而有关AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗光合及叶绿素荧光参数的影响研究鲜见报道。在低温胁迫条件下研究AMF对黄瓜幼苗生长、光合特性及叶绿素荧光参数的影响，以期探讨AMF提高黄瓜耐低温性的生理机制。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验于2014年12月在河北省农林科学院经济作物研究所试验温室和人工气候箱进行。参试黄瓜品种为津优303。试验AMF为摩西球囊霉（Glomous mosseae，GM），来源于捷克球囊霉属菌系；GM菌剂由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供，孢子密度4个/g（沙土）。育苗基质为V（草炭）∶V（蛭石）=1∶1配制的混合基质，并160℃高温灭菌。

1.2试验方法

1.2.1试验处理试验设低温+灭菌接种物（L）、常温+菌剂（AMF）、低温+菌剂（L+AMF）3个处理，以常温+灭菌接种物处理为对照（CK）。其中，低温处理为人工气候箱温度8℃/8℃（昼/夜）；常温处理为人工气候箱温度27℃/17℃（昼/夜）；菌剂和灭菌接种物处理分别为营养钵的基质中加入10 g菌剂或灭菌接种物，混均。每个营养钵为1个处理，3次重复。

选取饱满一致的种子浸种催芽，待种子发芽后播种于营养钵中，1株/钵，置温室内育苗。待幼苗达到2叶1心时，选取生长一致的幼苗（接菌和未接菌幼苗各60株），移至人工气候箱［光周期12 h/12 h，光照强度150滋mol/（m2·s）］继续培养。

1.2.2测定项目与方法

1.2.2.1生长量。处理当天，选取长势一致的植株3株，测定株高；将植株整株拔出，用蒸馏水冲洗干净，吸干表面水分，将地上部与地下部分开，分别称量鲜重（Wf）；然后105℃杀青10 min，之后80℃烘干至恒重，称量干重（Wd）。处理后第6 d，选取各处理长势一致的植株3株，测定株高、鲜重、干重，并计算指标值增加量。

1.2.2.2光合参数。处理后第6 d的9：00～11：00，选取幼苗第2片真叶，用Li-6400型光合测定系统〔光量子通量密度1000滋mol/（m2·s），叶室温度（25依1）℃、CO2浓度（350依10）滋mol/mol〕，测定叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量。

1.2.2.3叶绿素荧光参数。分别于处理后第0、2、4、6 d，选取幼苗第2片真叶，将叶片暗适应20 min，用mini-PAM便携调制式荧光仪（WALZ公司生产），测定叶片的最小荧光（F0）、最大荧光（Fm）和实际荧光（Fv）；并计算PSII原初光能转换效率（Fv/Fm）和PSII的潜在光化学活性（Fv/F0）。

1.2.3数据分析利用SAS统计分析软件对试验数据进行分析，利用Duncan’s多重比较法进行差异显著性检验。

2　结果与分析

2.1AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗生长的影响

处理L的黄瓜幼苗株高、鲜重和干重增长量均显著约CK；处理AMF的所有生长指标增长量均显著跃CK，株高、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重分别增加了4.2%、33.6%、31.5%、27.8%和25.0%；处理L+AMF的所有幼苗生长指标增长量均显著跃处理L（表1），株高、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重分别增加了15.0%、52.3%、43.5%、45.1%和33.3%。表明低温胁迫下，黄瓜幼苗生长受到明显抑制；常温和低温栽培条件下，接种AMF均可显著促进黄瓜幼苗生长，其中在低温胁迫下效果更加明显。

表1　AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗生长的影响Table 1 Effects of AMF on growth of cucumber seedlings under low temperature stress

2.2AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗光合参数的影响

处理L的黄瓜幼苗叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素含量均显著约CK；处理AMF的所有光合参数指标值均显著跃CK，叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别提高了12.3%、7.7%、5.7%和5.1%；处理L+AMF的所有光合参数指标值均显著跃处理L（表2），叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别提高了35.4%、50.4%、38.8% 和25.1%。表明低温胁迫下，黄瓜叶片的光合和蒸腾作用受到明显抑制，叶绿素含量明显降低；常温和低温栽培条件下，接种AMF可以显著提高黄瓜幼苗的光合能力，其中在低温胁迫下效果更加明显。

表2　AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗光合参数的影响Table 2 Effects of AMF on photosynthetic characteristics of cucumber seedlings under low temperature stress

2.3AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响

处理AMF的黄瓜幼苗叶片F0与CK无显著差异；处理L叶片的F0显著跃CK，其中，低温处理6 d时较CK增加了13.4%；处理L+AMF在处理第6 d时叶片的F0较处理L降低了8%，差异达显著水平（图1）。表明常温条件下接种AMF对黄瓜幼苗叶片F0影响较小；低温胁迫下叶片PSII反应中心被破坏或发生可逆失活，但接种AMF可以有效减缓低温处理下黄瓜幼苗F0的降幅，从而减轻低温对黄瓜叶片的伤害。

处理AMF的黄瓜幼苗叶片Fm与CK无显著差异；处理L的叶片Fm呈下降趋势，其降幅随胁迫时间的延长而增大，处理6 d时较CK降低了18.9%；处理L+AMF的黄瓜幼苗Fm在处理6 d时较处理L增加了14.2%（图2）。表明常温条件下接种AMF对黄瓜幼苗叶片Fm影响较小；低温胁迫下接种AMF可以使Fm显著降低，而接种AMF可以有效抑制低温胁迫引起的幼苗叶片Fm的降低，从而减轻低温对黄瓜叶片的伤害。

图1　AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片F0的影响Fig.1 Effects of AMF on F0of cucumber seedlings under low temperature stress

图2　AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片Fm的影响Fig.2 Effects of AMF on Fm of cucumber seedlings under low temperature stress

处理AMF的黄瓜幼苗叶片Fv/Fm和Fv/F0与CK均无显著差异；处理L的黄瓜幼苗叶片Fv/Fm和Fv/F0呈明显下降趋势，且降幅随胁迫时间的延长而增大，其中，处理6 d时分别较CK降低了7.9%和34.2%；处理L+AMF的黄瓜幼苗Fv/Fm与Fv/F0在处理6 d时分别较处理L增加5.9%和31.4%（图3和4）。表明常温条件下接种AMF对黄瓜幼苗叶片Fv/Fm和Fv/F0影响较小；低温胁迫可以使Fv/Fm和Fv/F0显著降低，而接种AMF可以显著提高低温胁迫下黄瓜幼苗叶片的Fv/Fm和Fv/F0，从而提高低温胁迫下黄瓜幼苗的抗性。

图3　AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片Fv/Fm的影响Fig.3 Effects of AMF on Fv/Fm of cucumber seedlings under low temperature stress

图4　AMF对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片Fv/F0的影响Fig.4 Effects of AMF on Fv/F0of cucumber seedlings under low temperature stress

3　结论与讨论

温度是设施栽培中影响作物生长的重要因素，低温常导致植物生长受阻，生物量下降，甚至死亡。本研究结果表明，低温胁迫下黄瓜幼苗的株高以及地上部和地下部的鲜重与干重均显著低于对照，严重抑制了黄瓜幼苗的生长。韩冰等[10]研究发现，接种AMF可以有效缓解低温胁迫下植物生长受到的抑制作用。本研究结果也显示，接种AMF可以促进低温胁迫下黄瓜的生长，植株的株高以及地上部和地下部的鲜重与干重均显著提高，从而缓解了低温胁迫对幼苗的伤害。

叶绿素是植物光合作用的重要色素分子，低温处理下植株叶片叶绿素含量降低，接种AMF可提高低温胁迫下植株的叶绿素含量[11]。本研究结果也证实了这一点，接种AMF显著提高了低温胁迫下黄瓜幼苗的叶绿素含量和光合速率，这可能是由于接种AMF后促进了黄瓜幼苗对水分和养分的吸收与转运，利于叶绿素的合成，从而促进光合作用的提高。

低温胁迫对植物的光合作用机构产生一定的损伤，叶绿素荧光参数反映了光合作用的整个过程[12]。本研究发现，低温胁迫使黄瓜幼苗的初始荧光F0显著上升，而Fm、Fv/Fm和Fv/F0均显著降低，这与曹玉杰等[9]在黄瓜、吴雪霞等[13]在茄子上的研究结果相一致。初始荧光F0升高，说明PSII反应中心遭受损害而部分失活；Fm和Fv/Fm下降，表明植物叶片发生了光抑制[14，15]。接种AMF可以提高植株的抗逆性，在防御逆境胁迫方面能起到重要作用[16，17]。本研究结果表明，接种AMF可以降低低温胁迫下黄瓜幼苗叶片的F0，显著提高Fm、Fv/Fm和Fv/F0，缓解低温胁迫对黄瓜幼苗的伤害。

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Effects of Arbuscular Mycorrhiza Fungi on Seedlings Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Cucumber under Low Temperature Stress

CAO Yan-po，DAI Peng，DAI Su-ying*
（Institute of Cash Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China）

Abstract：The effects of inoculation of arbuscular mycorrhiza fungi on seedlings growth and chlorophyll fluorescent characteristics of seedlings of cucumber（Jinyou 303）under low temperature stress were inves-tigated in the growth chamber. The results showed that AMF inoculation treatment could significantly pro-mote the seedlings height，fresh weight，dry weigh under low temperature stress. Compared with the con-trol treatment，AMF inoculation treatment could significantly promote the chlorophyll contents by 10.24%，and increment Fm，Fv/Fm，Fv/F0by 14.2%，5.9% and 31.4%，while reduced F0by 8%.

Key words：Cucumber；Low temperature stress；Chlorophyll fluorescence parameters；Arbuscular mycor原rhiza fungi

中图分类号：S642.2

文献标识码：A

文章编号：1008-1631（2016）01-0034-04

收稿日期：2015-04-14

作者简介：曹岩坡（1981-），男，河北石家庄人，助理研究员，硕士，主要从事黄瓜育种和栽培研究。Tel：0311 -87652106；E-mail：caoyanpo@126.com。

通讯作者：戴素英（1957-），女，河北博野人，研究员，主要从事黄瓜育种和栽培研究。Tel：0311 -87652106；E -mail：daisuying2004@163.com。