夏楊 李傳明 劉琴, 韓光杰 徐彬 黃立鑫 祁建杭 陸玉榮 徐健,*

印度梨形孢對(duì)鹽脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)及抗氧化系統(tǒng)的影響

夏楊1李傳明2劉琴1,2韓光杰1徐彬1黃立鑫1祁建杭2陸玉榮1徐健1,*

(1江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/國(guó)家農(nóng)業(yè)微生物揚(yáng)州觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，江蘇 揚(yáng)州 225007；2揚(yáng)州綠源生物化工有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225008；*通信聯(lián)系人，email: bio-xj@163.com)

【目的】探究印度梨形孢()PI-020對(duì)鹽脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)、抗氧化相關(guān)酶活性及基因表達(dá)水平的影響?！痉椒ā恳圆煌瑵舛鹊腜I-020菌絲體懸液接種南粳9108水培苗，顯微鏡觀察及qPCR技術(shù)分析PI-020在水稻秧苗根系的定殖能力，并測(cè)定水稻葉片丙二醛(MDA)含量，分析水稻秧苗的表型參數(shù)、光合色素含量、抗氧化相關(guān)酶活性及基因表達(dá)的變化?！窘Y(jié)果】與對(duì)照相比，鹽脅迫條件下(100 mmol/L NaCl)，PI-020定殖后，水稻葉片MDA含量顯著降低。200倍菌絲體稀釋液處理的效果最好，MDA含量減少了67.2%。PI-020定殖后，水稻株高、根長(zhǎng)、葉面積、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增加了34.67%、23.62%、58.04%、59.53%和67.25%，與對(duì)照相比均差異顯著；同時(shí)PI-020定殖還顯著提高了葉片光合色素含量，抗氧化酶CAT、APX、POD活性及抗氧化相關(guān)基因、、的表達(dá)水平?！窘Y(jié)論】印度梨形孢PI-020通過(guò)提高水稻幼苗抗氧化能力減少鹽脅迫引起的氧化損傷，從而降低MDA含量，同時(shí)緩解光合色素的降解，保護(hù)了水稻光合系統(tǒng)，進(jìn)而提高水稻耐鹽性。

印度梨形孢；水稻；鹽脅迫；抗氧化酶；抗氧化基因

土壤鹽漬化是制約作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要非生物脅迫因子，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量形成。中國(guó)鹽漬土壤面積近1×108hm2，約占全球鹽漬土壤面積的1/10[1, 2]。受全球氣候變暖影響，加之不合理灌溉、過(guò)量施肥等人類活動(dòng)，土壤次生鹽漬化問(wèn)題也在不斷加劇。水稻是世界重要的糧食作物之一，對(duì)鹽脅迫非常敏感，鹽脅迫主要在離子穩(wěn)態(tài)、滲透平衡、活性氧(ROS)清除和營(yíng)養(yǎng)平衡方面對(duì)水稻造成傷害，引起水稻生長(zhǎng)發(fā)育減緩，最終導(dǎo)致產(chǎn)量減少、品質(zhì)下降[3]。近年來(lái)，受土壤鹽漬化影響的水稻種植面積逐年擴(kuò)大，提高水稻耐鹽性對(duì)于鹽堿農(nóng)田的修復(fù)和改良，以及水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的提升具有重要意義[4, 5]。

印度梨形孢()屬擔(dān)子菌門(Basidiomycota)層菌綱(Hymenomycetes)蠟殼耳目(Sebacinales)蠟殼耳科(Sebacinaceae)梨形孢屬()，最早由印度科學(xué)家Verma等[6]于1998年自塔爾沙漠灌木根際分離獲得，能定殖于植物根系表面、表皮細(xì)胞和細(xì)胞間隙，并形成典型的梨形厚垣孢子，存活于植物根系[7]。寄主范圍廣泛，可以與200多種單子葉、雙子葉植物共生，通過(guò)增強(qiáng)植物對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物系統(tǒng)抗性，是一種具有廣泛應(yīng)用潛力的多功能植物內(nèi)生真菌[8]。Abdelaziz等[9]研究發(fā)現(xiàn)能通過(guò)調(diào)節(jié)Na+/K+穩(wěn)態(tài)、抗氧化酶活性和基因表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)番茄(L.)對(duì)鹽脅迫的抗性，進(jìn)而促進(jìn)生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。為此，美國(guó)《Science》雜志發(fā)表評(píng)論，稱向土壤中添加真菌是應(yīng)對(duì)鹽堿化的低成本可行方法。

對(duì)多種植物具有顯著的鹽脅迫緩解作用，且作用機(jī)制多樣。接種的大麥(L.)，由于谷胱甘肽-抗壞血酸循環(huán)(GSH-AsA)的激活，抗氧化能力得到提升，表現(xiàn)出更好的耐鹽脅迫潛力[10]。接種玉米(L.)后能改善玉米氣孔運(yùn)作，提高鉀向嫩枝的輸送速率，增強(qiáng)植株對(duì)鹽脅迫的抗性[11]。此外，研究表明通過(guò)上調(diào)、和基因的表達(dá)緩解鹽脅迫對(duì)非洲菊(L.)的負(fù)面影響[12]。可見(jiàn)，可以在活性氧清除、離子平衡、基因表達(dá)等方面與植物互作，提高植株的耐鹽能力。在對(duì)水稻鹽脅迫影響方面，研究發(fā)現(xiàn)能促進(jìn)鹽脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)，增強(qiáng)水稻對(duì)鹽脅迫的耐性[13, 14]。進(jìn)一步研究表明接種的水稻幼苗，葉片中的耐鹽相關(guān)基因、、和的表達(dá)量上調(diào)[15]。目前，關(guān)于在水稻耐鹽方面的研究較少，其定殖對(duì)水稻抗氧化系統(tǒng)的影響還不清楚，調(diào)控水稻耐鹽的機(jī)制尚不明確。本研究選用南粳9108水稻品種作為供試材料，在鹽脅迫條件下測(cè)定定殖對(duì)水稻生長(zhǎng)、光合色素含量、抗氧化酶活性和抗氧化基因表達(dá)的影響，系統(tǒng)探究調(diào)控水稻耐鹽性的機(jī)制，以期為應(yīng)用內(nèi)生真菌提高水稻耐鹽性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試菌株P(guān)I-020由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所應(yīng)用微生物研究室分離并保存[16]；供試水稻品種為南粳9108，由江蘇金土地種業(yè)有限公司提供。

1.2 PI-020菌絲體的制備

取PI-020于PDA(馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：馬鈴薯200 g/L，葡萄糖20 g/L，瓊脂20 g/L)平板上活化，28 ℃下培養(yǎng)7 d后，截取邊緣活性菌絲塊3個(gè)接種于100 mL PDB(不含瓊脂的PDA)培養(yǎng)液中，28 ℃、180 r/min下振蕩培養(yǎng)7 d，待孢子形成后，收集菌絲體20 g，加入100 mL無(wú)菌水，經(jīng)切碎機(jī)破碎后備用。

1.3 水稻種植與處理

選取顆粒飽滿的水稻種子，漂洗后于70%乙醇浸泡5 min，再用1%次氯酸鈉溶液浸泡5 min，無(wú)菌水沖洗3遍，浸種1 d，于28 ℃黑暗條件下催芽3 d。以水稻水培營(yíng)養(yǎng)液作為稀釋液對(duì)PI-020菌絲體進(jìn)行50倍(P1)、100倍(P2)、200倍(P3)、400倍(P4)和800倍(P5)5種濃度稀釋，挑選長(zhǎng)勢(shì)良好、出芽一致的種子置于水培盒中，加入不同濃度的菌絲體稀釋液，于26 ℃、14/10 h(光照/黑暗)、相對(duì)濕度70%的條件下培養(yǎng)，每3 d更換一次水培液[17]。15 d后進(jìn)行鹽脅迫處理，鹽脅迫所用NaCl濃度為100 mmol/L(預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置0、50、100、150、200 mmol/L不同NaCl濃度處理，根據(jù)幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)并結(jié)合王建飛等[18]研究結(jié)果確定)，以無(wú)鹽脅迫處理組為對(duì)照，鹽脅迫處理7 d后進(jìn)行取樣和測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理3次重復(fù)。

表1 qRT-PCR所用引物序列

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 PI-020定殖檢測(cè)

鹽脅迫之前，每個(gè)處理隨機(jī)選取水稻幼苗，用無(wú)菌水沖洗幼苗根系3遍，待除去根系表面附著的菌絲體后，切成1 cm長(zhǎng)小段。參考武美燕等[19]方法對(duì)根系樣品進(jìn)行處理、染色和制片，觀察PI-020在水稻根系的定殖情況并拍照。提取接種和未接種處理的水稻根系DNA，參考夏楊等[20]的方法采用qPCR法進(jìn)行定殖量檢測(cè)，每個(gè)處理隨機(jī)檢測(cè)5株水稻，試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。

1.4.2 丙二醛(MDA)含量測(cè)定

取各個(gè)處理的水稻葉片樣品，采用10％三氯乙酸提取MDA，參考Yun等[11]的方法利用硫代巴比妥酸(TBA)與MDA顯色反應(yīng)進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算。

1.4.3 植株表型參數(shù)測(cè)定

收集鹽脅迫和無(wú)鹽脅迫處理7 d后的水稻植株，用去離子水沖洗干凈，吸水紙擦干后測(cè)量株高和根長(zhǎng)，采用LI-3000C便攜式葉面積儀(美國(guó)LI-COR公司)測(cè)定葉面積，并立即稱重記錄數(shù)據(jù)，完成后用紙包好后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)，先105℃下殺青40 min，再80℃下烘干至恒重進(jìn)行稱重。

1.4.4 光合色素含量測(cè)定

參考王學(xué)奎等[21]的方法采用乙醇浸提法測(cè)定樣品中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量。

1.4.5 抗氧化酶活性測(cè)定

取新鮮的水稻葉片樣品，置于研缽中液氮研磨后，加入等體積預(yù)冷的磷酸緩沖液，12 000 r/min下離心10 min，吸取上清液作為粗酶液用于過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)及過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定，酶活性測(cè)定方法參考吳強(qiáng)盛[22]的方法。

1.4.6 抗氧化基因表達(dá)測(cè)定

按照TRNzol Universal總RNA提取試劑(天根生化科技有限公司)使用說(shuō)明書提取水稻葉片總RNA，參照cDNA第一鏈合成試劑盒(寶日醫(yī)生物技術(shù)有限公司)說(shuō)明書進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄合成cDNA第一鏈，－20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

通過(guò)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)獲取目的基因序列，利用Primer Premier 5.0設(shè)計(jì)熒光定量引物(表1)，引物由通用生物(安徽)股份有限公司合成。采用7500實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)公司)進(jìn)行qRT-PCR擴(kuò)增，以為內(nèi)參基因，測(cè)定水稻過(guò)氧化氫酶基因()、抗壞血酸過(guò)氧化物酶基因()、超氧化物歧化酶基因()以及谷胱甘肽還原酶基因()的表達(dá)量。反應(yīng)體系參考高靈敏性染料法定量PCR檢測(cè)試劑盒(南京諾唯贊生物科技股份有限公司)說(shuō)明書配制，反應(yīng)程序?yàn)?5℃下30 s；95℃下10 s，60℃下30 s(收集熒光信號(hào))，共40個(gè)循環(huán)，每個(gè)樣品重復(fù)3次。采用2-ΔΔCt法計(jì)算目的基因的相對(duì)表達(dá)量[23]。

A－顯微鏡觀察；B－定殖量測(cè)定。PI-020為接種處理；CK為未接種處理。

Fig. 1. Colonization of PI-020 in rice roots.

1.5 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)試驗(yàn)設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)。采用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，利用SPSS 22.0進(jìn)行方差分析和差異顯著性分析，運(yùn)用GraphPad Prism 8進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 PI-020定殖檢測(cè)及對(duì)水稻MDA含量的影響

PI-020接種處理水稻苗15 d，取水稻根系組織進(jìn)行染色，并用光學(xué)顯微鏡觀察PI-020在根系的定殖情況。結(jié)果表明，所有接種處理的植株根皮層組織中均能觀察到梨形狀孢子(圖1-A)。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，接種處理的15株水稻苗均能檢測(cè)到PI-020，定殖量如圖1-B所示，而未接種處理的水稻苗均未能檢測(cè)到。表明PI-020已穩(wěn)定定殖于水培水稻苗根系，水稻植株可用于后續(xù)鹽脅迫試驗(yàn)。

對(duì)不同濃度PI-020菌絲體懸液處理的水稻苗進(jìn)行鹽脅迫處理，結(jié)果顯示鹽脅迫顯著抑制了水稻秧苗的生長(zhǎng)，表現(xiàn)為株高、根長(zhǎng)減小，而PI-020定殖不同程度地緩解了水稻的鹽脅迫(圖2-A)。MDA含量測(cè)定結(jié)果表明(圖2-B)，無(wú)鹽脅迫時(shí)，對(duì)照水稻葉片MDA含量處于較低水平，為4.83±0.15 nmol/g。鹽脅迫下，無(wú)PI-020定殖的水稻MDA含量為17.76±0.17 nmol/g，是對(duì)照的3.7倍，差異顯著。與對(duì)照相比，雖然PI-020定殖的水稻MDA含量也顯著升高，但均顯著低于無(wú)PI-020定殖的處理組。葉片MDA含量與PI-020處理濃度相關(guān)，隨濃度升高，MDA含量先降低后升高，其中以100倍(P2N)和200倍(P3N)稀釋濃度的菌絲體懸液處理的水稻MDA含量最低，較無(wú)PI-020定殖的處理分別降低了65.7%和67.2%。PI-020定殖均能顯著減輕鹽脅迫對(duì)水稻細(xì)胞膜造成的傷害，后續(xù)以200倍濃度稀釋菌絲體作接種處理的水稻苗進(jìn)行試驗(yàn)。

A－水稻鹽脅迫7 d后的表型，標(biāo)尺為3 cm；B－水稻鹽脅迫7 d后葉片丙二醛含量。CK為對(duì)照；N為鹽脅迫；P1N為50倍梨形孢稀釋液+鹽脅迫；P2N為100倍梨形孢稀釋液+鹽脅迫；P3N為200倍梨形孢稀釋液+鹽脅迫；P4N為400倍梨形孢稀釋液+鹽脅迫；P5N為800倍梨形孢稀釋液+鹽脅迫。不同小寫字母表示處理之間差異達(dá)0.05顯著水平。下同。

Fig. 2. Effects of PI-020 colonization on salt tolerance of rice.

圖3 水稻鹽脅迫7 d后的表型

Fig. 3. Phenotypes of rice seedlings after 7 days of salt stress.

2.2 PI-020對(duì)鹽脅迫下水稻生長(zhǎng)及光合色素含量的影響

水稻受到鹽脅迫后，生長(zhǎng)發(fā)育受抑，葉片干枯(圖3)。由圖3可見(jiàn)，無(wú)PI-020定殖的水稻苗受鹽脅迫7 d后第二片完全葉發(fā)黃內(nèi)卷，第三片完全葉葉尖也已漸趨發(fā)黃。PI-020定殖能夠顯著緩解鹽脅迫帶來(lái)的葉片損傷，有PI-020定殖的水稻苗第二、三片完全葉仍呈綠色展開狀。生長(zhǎng)參數(shù)測(cè)定結(jié)果顯示PI-020定殖能夠促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，同時(shí)顯著減小鹽脅迫對(duì)生長(zhǎng)的抑制作用(圖4)。正常情況下，PI-020定殖后水稻株高、根長(zhǎng)、葉面積、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量較對(duì)照分別提高了10.89%、23.75%、29.39%、32.09%和33.75%。在受到鹽脅迫后，PI-020定殖的水稻株高、根長(zhǎng)、葉面積、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量也高于未定殖的鹽脅迫植株，分別提高了34.67%、23.62%、58.04%、59.53%和67.25%，差異顯著。

圖4 PI-020定殖對(duì)鹽脅迫下水稻生長(zhǎng)的影響

Fig. 4. Effects of PI-020 colonization on rice growth under salt stress.

葉綠素和類胡蘿卜素屬于光合色素，在植物光合作用過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。PI-020定殖對(duì)水稻葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響如圖5所示。無(wú)鹽脅迫時(shí)，PI-020定殖對(duì)水稻葉片葉綠素、類胡蘿卜素含量無(wú)影響，與對(duì)照差異不顯著。受到鹽脅迫后，水稻葉片中光合色素含量與對(duì)照相比均顯著下降。PI-020定殖降低了鹽脅迫對(duì)水稻葉片光合色素含量的影響。有PI-020定殖的水稻葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量分別為0.57、0.17、0.74和0.12 mg/g，均顯著高于無(wú)PI-020定殖的鹽脅迫處理水稻。

Fig. 5. Effects of PI-020 colonization on photosynthetic pigment contents in rice leaves.

2.3 PI-020對(duì)鹽脅迫下水稻抗氧化酶活性及抗氧化基因表達(dá)水平的影響

正常條件下，PI-020定殖顯著提高水稻葉片SOD活性，對(duì)CAT、APX、POD活性無(wú)顯著影響(圖6)。受到鹽脅迫后，葉片CAT活性無(wú)變化，APX活性顯著下降，SOD和POD活性顯著提高。但有PI-020定殖的水稻CAT、APX和POD活性顯著上升，分別為無(wú)PI-020定殖水稻的1.5倍、2.7倍和1.3倍，SOD活性無(wú)顯著變化。

圖6 PI-020定殖對(duì)水稻抗氧化酶活性的影響

Fig. 6. Effects of colonization of PI-020 on the activities of antioxidant enzymes in rice.

由圖7可知，正常條件下，與對(duì)照相比，PI-020定殖對(duì)、和基因表達(dá)量沒(méi)有顯著影響，基因表達(dá)量顯著上調(diào)了1.3倍。鹽脅迫下，PI-020定殖顯著提高了、和基因的表達(dá)水平，分別上調(diào)了2.7倍、1.5倍和2.5倍，而基因的表達(dá)水平?jīng)]有發(fā)生顯著變化。

圖7 PI-020定殖對(duì)水稻抗氧化酶活性相關(guān)基因表達(dá)水平的影響

Fig. 7. Effects of PI-020 colonization on gene expression levels related to antioxidant enzyme activities in rice.

3 討論

在本研究中，我們采用了不同濃度的PI-020菌絲體稀釋液對(duì)水稻進(jìn)行接種，鏡檢觀察及定量分析發(fā)現(xiàn)PI-020均能定殖于水稻苗根系。MDA為水稻在鹽脅迫等逆境條件下發(fā)生膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的產(chǎn)物，其含量可以作為判斷細(xì)胞膜對(duì)逆境反應(yīng)強(qiáng)弱的指標(biāo)。不同濃度PI-020定殖均可以顯著降低鹽脅迫條件下水稻葉片MDA含量，表明PI-020能緩解鹽脅迫對(duì)水稻葉片的膜脂過(guò)氧化作用。同時(shí)，這種緩解作用與接種濃度相關(guān)，當(dāng)菌絲體稀釋倍數(shù)為200倍時(shí)，對(duì)膜脂過(guò)氧化反應(yīng)緩解作用效果最好，濃度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)影響PI-020作用的發(fā)揮。這可能是由于內(nèi)生菌與寄主之間相互作用是平衡的拮抗關(guān)系，這一平衡一旦被打破，內(nèi)生菌與寄主將會(huì)由互惠共生轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏「腥綶24]。內(nèi)生菌同寄主之間的共生平衡是有條件的，只有接菌量適當(dāng)時(shí)，與植物才能形成互惠互利的共生關(guān)系[25]。

生物量是植物對(duì)鹽脅迫反應(yīng)的綜合體現(xiàn)，是植物耐鹽性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[26]。Cruz等[27]發(fā)現(xiàn)與番茄共培養(yǎng)能緩解鹽脅迫對(duì)植株生物量積累的抑制；Abdelaziz等[28]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫條件下，的定殖可以促進(jìn)擬南芥的生長(zhǎng)，增加植物的生物量。本研究中，有定殖的水稻，無(wú)論鹽脅迫條件是否存在，其植株的生物量均顯著高于對(duì)照。表明定殖能促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，增加水稻生物量，且鹽脅迫條件下，定殖緩解了鹽脅迫對(duì)水稻的生長(zhǎng)抑制。葉綠素、類胡蘿卜素等光合色素對(duì)植物光合作用過(guò)程中光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化極為重要。鹽脅迫條件下，定殖顯著提高了葉片中總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量，表明定殖能緩解鹽脅迫對(duì)水稻葉綠素和類胡蘿卜素的降解，一定程度上保護(hù)光合作用系統(tǒng)。Ghorbani等[29]同樣發(fā)現(xiàn)接種可緩解鹽脅迫對(duì)番茄光合色素的不利影響。

脅迫使得水稻葉片中MDA含量增加，可能是由于脅迫引起的代謝紊亂致使植物的氧化還原系統(tǒng)受到破壞，ROS大量積累對(duì)植物造成傷害[30]。PI-020的定殖能夠顯著提高鹽脅迫下水稻的CAT、APX和POD等抗氧化酶活性，降低MDA含量，說(shuō)明PI-020定殖有助于緩解氧化應(yīng)激，減少鹽脅迫給水稻帶來(lái)的負(fù)面影響。李亮等[31]也發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)激活抗氧化物酶活性來(lái)提高紫花苜蓿耐鹽性。植物受到環(huán)境脅迫時(shí)，防御基因會(huì)被激活，如、等[32]。Li等[33]研究發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)基因能提高擬南芥對(duì)氧化應(yīng)激的抗性。Yan等[34]研究發(fā)現(xiàn)，和基因的過(guò)表達(dá)能增強(qiáng)甘薯的耐鹽性?？寡趸虮磉_(dá)水平的上升能提高細(xì)胞ROS清除效率，增強(qiáng)植物對(duì)非生物脅迫的抗性[35]。本研究中，PI-020定殖能顯著提高鹽脅迫下水稻、的表達(dá)水平，與酶活性水平變化一致，推測(cè)PI-020能通過(guò)誘導(dǎo)鹽脅迫下水稻抗氧化基因的表達(dá)提高水稻耐鹽性。Guan等[36]報(bào)道，(AK059841，LOC_Os08g44770)基因過(guò)表達(dá)提高了水稻活性氧的解毒能力，減輕了鹽脅迫導(dǎo)致的氧化損傷，本研究發(fā)現(xiàn)PI-020定殖顯著提高了基因的表達(dá)量。雖然PI-020定殖增強(qiáng)了鹽脅迫下基因的表達(dá)量，但SOD酶活性無(wú)顯著變化。劉家林等[37]報(bào)道水稻基因組中存在9個(gè)基因，Cu/Zn-SOD、Fe-SOD和Mn-SOD三類SOD相互作用，組建成相對(duì)穩(wěn)定的抗脅迫體系，SOD酶活性可能受多個(gè)基因共同調(diào)控。Xu等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫和復(fù)水條件下，肯塔基藍(lán)草葉片基因表達(dá)顯著增強(qiáng)，而SOD酶活性卻顯著降低，這種差異性表明酶活性的變化不是由mRNA水平引起的，而是在轉(zhuǎn)錄后水平上受到調(diào)控，這也可能是本研究中SOD酶活性與基因表達(dá)之間出現(xiàn)差異性的原因。

長(zhǎng)期以來(lái)，土壤鹽漬化危害著水稻生長(zhǎng)發(fā)育，造成產(chǎn)量下降。選育耐鹽品種、改良鹽堿土、優(yōu)化栽培技術(shù)、施加外源物質(zhì)是提高水稻耐鹽性的主要途徑和方法[39]，的出現(xiàn)或可為水稻促生耐鹽研究提供新思路。與叢枝菌根真菌(Abuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)功能十分相似，對(duì)植物都能產(chǎn)生促生抗逆的效果，但性質(zhì)上又有所不同，AMF是活體共生真菌，只能在活體植物根部寄生，而可以在多種人工合成培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，獲得純培養(yǎng)物[8, 40]。因此，不僅可用于科學(xué)研究，而且具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

定殖可以促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，顯著緩解鹽脅迫對(duì)生長(zhǎng)的抑制，抗逆促生效果與濃度相關(guān)；定殖后通過(guò)提高水稻抗氧化基因的表達(dá)水平及抗氧化酶活性，減少鹽脅迫對(duì)水稻造成的氧化損傷，降低MDA含量。此外還可通過(guò)緩解光合色素降解的方式，保護(hù)水稻光合系統(tǒng)，增強(qiáng)水稻對(duì)鹽脅迫的抗性。

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Effects ofon the Growth and Antioxidant System of Rice Seedlings Under Salt Stress

XIA Yang1, LI Chuanming2, LIU Qin1,2, HAN Guangjie1, XU Bin1, HUANG Lixin1, QI Jianhang2, LU Yurong1, XU Jian1,*

(Jiangsu Lixiahe District Institute of Agricultural Sciences/National Experimental Station of Yangzhou for Agricultural Microbiology, Yangzhou 225007, China; Yangzhou Lyuan Bio-chemical Ltd. Co., Yangzhou 225008, China; Corresponding author, email: bio-xj@163.com)

【Objective】This study aims to investigate the impact ofPI-020 on rice seedling growth, antioxidant-related enzyme activities and gene expression levels in response to salt stress. 【Method】Different concentrations of PI-020 mycelial suspensions were used to inoculate Nanjing 9108 hydroponic seedlings. The colonization ability of PI-020 in rice seedling roots was evaluated using a microscopy and qPCR. The malondialdehyde (MDA) content of rice leaves was determined, and changes of phenotypic parameters, photosynthetic pigment contents, antioxidant-related enzyme activities and gene expression levels in rice seedlings were analyzed. 【Result】Under salt stress (100 mmol/L NaCl), PI-020 colonization significantly reduced the MDA content in rice leaves compared to the control. The 200-fold mycelial dilution was the most effective, resulting in a 67.2% decrease in MDA content. After PI-020 colonization, the plant height, root length, leaf area, fresh weight, and dry weight of rice seedlings significantly increased by 34.67%, 23.62%, 58.04%, 59.53%, and 67.25%, respectively, compared to the control. Additionally, PI-020 colonization significantly increased the photosynthetic pigment contents, CAT, APX, POD activities, and the expression levels of antioxidant-related genes,, andin leaves. 【Conclusion】PI-020 reduces the oxidative damage caused by salt stress through improving the antioxidant capacity of rice seedlings, thereby reducing the content of MDA, while alleviating the degradation of photosynthetic pigments, protecting the photosynthetic system. Consequently, it improves the salt tolerance of rice.

; rice; salt stress; antioxidant enzyme; antioxidant gene

10.16819/j.1001-7216.2023.230201

2023-02-01；

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