丛枝菌根提高玉米抗寒性的生理机制研究

寒害是限制作物生长和影响作物产量的主要环境因子之一，对东北地区作物苗期和收获期危害巨大。而丛枝菌根不仅能够促进植物生长，而且能够提高作物的抗逆性。因此，研究丛枝菌根提高作物抗寒性的生理机制十分有必要。本项目以东北地区主要粮食作物- - 玉米为研究对象，利用盆栽试验，筛选适合玉米生长的丛枝菌根菌种；通过测定一系列生理生化指标研究丛枝菌根对玉米矿质营养元素、生物膜及活性氧、有机渗透调节物质和植物内源激素的影响，阐明营养吸收、保护酶活性、渗透调节和内源激素在提高玉米抗寒性机制中的作用。对于揭示丛枝菌根提高作物抗寒性的生理生化规律具有重要意义，为全面了解丛枝菌根对玉米低温胁迫下的作用提供理论基础。

低温胁迫是一种重要的环境胁迫因子，它影响植物的生长发育，限制植物的分布和作物产量。丛枝菌根（AM）是植物根系和AM真菌形成的一种互惠共生关系。AM真菌能和80%以上的植物形成共生体。AM共生进行双向的营养交换：AM真菌需要从宿主植物吸收光合产物使其生存；而植物能通过AM真菌获得大量的营养。AM共生能够促进植物生长、增加养分吸收、增加土壤稳定性和提高植物抗性，对农业生态系统可持续发展具有重要的作用。本项目以玉米为研究材料，通过室内盆栽实验，得出了如下的研究结果。.将细凹无梗囊霉（Acaulospora scrobiculata）、幼套球囊霉（Glomus etunicatum）、根内球囊霉（G. intraradices）和扭形球囊霉（G. tortuosum）四种AM真菌分别接种于玉米幼苗，研究玉米植株的生长状况、丙二醛（MDA）含量和保护酶活性，综合筛选出扭形球囊霉位适合于玉米生长的AM真菌。.低温胁迫降低了玉米N、P和部分微量元素如Mg、Ca、Zn含量；接种AM真菌增加了N、P、K和Cu、Ca、Zn等微量营养元素含量，表明AM共生增加了植物矿质营养元素的吸收。.低温增加了玉米质膜相对透性和MDA含量，但菌根植株质膜相对透性和MDA含量要低于非菌根植株；同时，菌根植株SOD、POD和CAT保护酶活性高于非菌根植株，表明AM真菌能够通过降低质膜透性和膜脂过氧化程度、提高抗氧化酶活性来减轻低温对细胞膜造成的伤害。.低温降低了玉米体内IAA、6-BA和茉莉酸含量，而ABA含量增加；接种AM真菌后，植株IAA、6-BA和茉莉酸含量升高，ABA含量减少，说明AM共生改变了植物体内生长素、细胞分裂素等激素含量。.低温改变了玉米植株叶和根的碳水化合物、可溶性蛋白含量和氨基酸组分；和非菌根植株相比，菌根植株具有高的碳水化合物含量和氨基酸含量，表明接种AM真菌能够通过渗透调节改善低温胁迫对植物的影响。.因此，本项目筛选出了适合于玉米生长的AM真菌菌种，阐述了低温胁迫下AM真菌增加矿质营养元素的吸收和渗透调节物质，改善了活性氧代谢和植物内源激素含量，揭示了AM真菌提高玉米抗寒性的生理机制。发表学术论文4篇，正在投稿论文3篇，培养博士研究生1名。