内生真菌对盐胁迫下紫花针茅种子萌发和幼苗生长的研究

doi:10.11686/cyxb2021492

摘要/Abstract

摘要：

紫花针茅是青海湖流域盐渍化危害严重的高寒草地优势禾草之一，天然草地中紫花针茅保持较高的内生真菌侵染率，内生真菌侵染能提高禾草耐盐能力，然而有关盐胁迫下，内生真菌提高紫花针茅种子萌发和幼苗生长的研究鲜有报道。以带菌（E+）和不带菌（E-）的紫花针茅种子为研究对象，研究不同浓度的单盐（NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃）和复合盐（NaCl+Na₂CO₃）胁迫对E+和E-种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：随盐浓度增加，紫花针茅种子发芽率、发芽势和发芽指数不断降低，而内生真菌的存在抑制了其下降趋势；幼苗和胚根生长抑制强度随盐浓度增加，且种子萌发相对盐害率也持续增加。Na₂CO₃和Na₂SO₄对紫花针茅种子萌发和幼苗生长产生的盐害较强。由此可见，内生真菌侵染是紫花针茅适应青海湖流域盐渍化土壤且成为高寒草原优势禾草的原因之一，这将为利用内生真菌-紫花针茅共生体进行盐碱地改良和耐盐禾草种质创新奠定了理论基础。

关键词: 盐胁迫, 盐类型, 内生真菌, 紫花针茅, 发芽, 幼苗生长, 相对盐害率

Abstract:

Stipa purpurea is one of the dominant grass species in alpine grassland in the Qinghai Lake basin， which is severely affected by salinity. S. purpurea maintains a high rate of Epichloё endophyte infection in native grassland， and Epichloё endophyte infection can improve salt tolerance of grasses. However， little research has been reported on Epichloё endophyte effects on the seed germination and seedling growth of S. purpurea under salt stress. This experiment studied the effects of salt stress on the germination and seedling growth of endophyte-infected （E+） and endophyte-free （E-） S. purpurea seeds. The experiment treatments included different concentrations of single salt （NaCl， Na₂SO₄， Na₂CO₃ and NaHCO₃） and compound salt （NaCl+Na₂CO₃） stress. It was found that the germination rate， germination power and germination index of S. purpurea seeds decreased progressively with successive increases in salt concentration， and the presence of Epichloё endophyte suppressed the downward trend for seed germinability. The intensity of seedling and radical growth inhibition increased with salt concentration and， the relative salt damage rate to seed germination also continued to increase. In addition， salt damage originating from Na₂CO₃and Na₂SO₄on seed germination and seedling growth of S. purpurea was higher than other salt types. Thus， Epichloё endophyte infection is one of the reasons why S. purpurea adapts to saline soil in Qinghai Lake Basin and becomes the dominant grass in alpine grassland. This information is relevant to ecological restoration of areas affected by soil salinization and identification of salt-tolerant grass germplasm and indicates the value of using the Epichloё endophyte symbiont with S. purpurea.

Key words: salt stress, salt type, Epichloё endophyte, Stipa purpurea, seed germination, seedling growth, relative salt damage rate

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图/表 8

表1 内生真菌侵染、盐类型和盐浓度对紫花针茅种子发芽率、发芽势、发芽指数影响的三因素方差分析

Table 1 Results of three-way ANOVA for endophyte infection status （E）， salt type （ST） and salt concentration （SC） on seed germination rate， germination power， germination index of S. purpurea

处理 Treatment	df	发芽率Germination rate		发芽势Germination power		发芽指数Germination index
处理 Treatment	df	F （%）	P	F （%）	P	F	P
带菌状态 Endophyte status （E）	1	148.47	<0.01	18.54	<0.01	119.18	<0.01
盐类型 Salt type （ST）	5	154.65	<0.01	42.77	<0.01	148.59	<0.01
盐浓度 Salt concentration （SC）	2	1161.22	<0.01	287.65	<0.01	501.70	<0.01
带菌状态×盐类型 E×ST	5	0.71	0.62	1.28	0.28	7.28	<0.01
带菌状态×盐浓度 E×SC	2	39.47	<0.01	16.01	<0.01	30.74	<0.01
盐类型×盐浓度ST×SC	10	48.07	<0.01	12.85	<0.01	40.76	<0.01
带菌状态×盐浓度×盐类型E×SC×ST	10	2.21	<0.05	1.33	0.22	3.04	<0.01

图1 单盐或复合盐对E+、E-紫花针茅种子发芽率的影响*和**表示紫花针茅E+、E-种子发芽率在相同盐浓度下差异分别达到显著（P<0.05）和极显著（P<0.01）水平。小写字母表示不同盐浓度下紫花针茅种子发芽率差异显著（P<0.05）。数据为平均值±标准误。下同。The lowercase letters indicate seed germination rate of E+ or E- S. purpurea was significant difference at P<0.05 level among the different salt concentration. * and ** indicate seed germination rate of S. purpurea significant difference at P<0.05 and P<0.01 level， respectively （independent T-test）， between E+ and E- under the same salt stress. The data presented are the mean±standard error. The same below.

Fig.1 Effects of single or compound salts on seed germination rate of E+ and E- S. purpurea

图2 单盐或复合盐对E+、E-紫花针茅种子发芽指数的影响

Fig. 2 Effects of single or compound salts on seed germination index of E+ and E- S. purpurea

图3 单盐或复合盐对E+、E-紫花针茅种子发芽势的影响

Fig.3 Effects of single or compound salts on seed germination power of E+ and E- S. purpurea

表2 内生真菌侵染、盐类型和盐浓度对紫花针茅幼苗生长（幼苗高度和胚根长度）特性及相对盐害率影响的三因素方差分析

Table 2 Results of three-way ANOVA for endophyte infection status （E）， salt type （ST） and salt concentration （SC） on relative salt damage rate， seedling height and radicle length of S. purpurea

处理 Treatment	df	相对盐害率Relative salt damage rate		幼苗高度Seedling height		胚根长度Radicle length
处理 Treatment	df	F （%）	P	F （mm）	P	F （mm）	P
带菌状态 Endophyte status （E）	1	184.23	<0.01	82.03	<0.01	365.87	<0.01
盐类型 Salt type （ST）	5	210.12	<0.01	213.84	<0.01	83.97	<0.01
盐浓度 Salt concentration （SC）	2	1309.83	<0.01	1349.33	<0.01	522.09	<0.01
带菌状态×盐类型 E×ST	5	14.90	<0.01	1.32	0.26	19.55	<0.01
带菌状态×盐浓度 E×SC	2	48.70	<0.01	13.55	<0.01	122.02	<0.01
盐类型×盐浓度ST×SC	10	64.43	<0.01	61.53	<0.01	21.69	<0.01
带菌状态×盐浓度×盐类型E× SC×ST	10	14.48	<0.01	1.67	0.09	4.99	<0.01

图4 单盐或复合盐对E+、E-紫花针茅幼苗胚根长度的影响

Fig.4 Effects of single or compound salts on radicle length of E+ and E- S. purpurea

图5 单盐或复合盐对E+、E-紫花针茅幼苗高度的影响

Fig.5 Effects of single or compound salts on seedling height of E+ and E- S. purpurea

图6 单盐或复合盐对E+、E-紫花针茅种子萌发相对盐害率的影响

Fig.6 Effects of single or compound salts on relative salt damage rate of E+ and E- S. purpurea

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