丛枝菌根真菌影响氧化应激在番茄植物在干旱胁迫

文摘

目前的调查几个方面与耐旱相关丛枝菌根(AM)建立在番茄植物。研究包括拍摄和根组织为了揭示的首选目标组织是对干旱胁迫的影响。Non-AM,大豆植物浇灌或drought-stressed条件下生长,和脂质氧化损伤,和其他参数测定。结果表明,植物被防止干旱,如图所示的拍摄和根生物量明显高于生产。这些结果表明,AMF接种刺激增长和增强抗旱的番茄植物通过改变形态,生理生化特征。这种共生关系可能是一种有效的培养实践改善番茄的产量和开发。

关键字

丛枝菌根真菌、干旱、氧化应激、西红柿。

介绍

干旱胁迫是一个最重要的非生物因素限制植物在许多领域开发和产量。干旱胁迫是限制植物生长和产量,除了影响果实品质和蔬菜种植者的巨大经济损失。可以保护宿主植物丛枝菌根(AM)建立的共生真菌对干旱胁迫的不利影响。理解植物如何应对干旱胁迫可以发挥重要作用在稳定作物表现自然植被的保护。干旱胁迫发生大量的平行的变化形态,生理生化反应而丛枝菌根(AM)真菌共生可以保护宿主植物对不利影响(1,2]。

据段等人适应的植物水分亏缺是适应植物生长变化的结果和physiobiochemical过程,如植物结构的变化、生长速率、组织渗透势和抗氧化防御系统3]。ROS的产生活性氧在植物是植物防御的早期事件对水分胁迫的反应。然而,ROS水平显著增加导致氧化损伤蛋白,DNA和脂质,减少氧化应激的影响,植物进化出了一个复杂的酶和non-enzymatic抗氧化系统,如低分了大量抗氧化剂谷胱甘肽、抗坏血酸盐、类胡萝卜素和活性氧清除酶(SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶),猫(过氧化氢酶),APX型(抗坏血酸盐peroxidise) (4]。这项工作的目的是调查是否是共生关系可以帮助番茄植物克服干旱压力的负面影响。

材料和方法

实验由一个随机完全区组设计有两个接种治疗即控制non-mycorrhizal番茄植物和菌根接种番茄植物Funnelifomis mosseae(Nicolson和盖德。)沃克和Schuessler。八复制的每个治疗进行总计16每锅锅和两家工厂,这其中一半是种植在富水条件下(隔日浇水)在整个实验而另一半drought-stressed(定期浇水)。粘壤土附近地区的土壤收集大师Ghasidas Vishwavidyalaya,比拉斯布尔(CG、印度),已筛(2毫米),混合着沙子(< 1毫米)(1:1、土壤:沙子,v / v)和消毒的蒸汽(120°C 1 h d 1一个星期)。土壤pH值为7.1;3.72%的有机物质,可用营养浓度(毫克公斤):N, 3.1;P, 5.8 (NaHCO3-extractable P);154.0 K。36%的土壤质地是沙子,淤泥33%,31%的粘土。

番茄(茄属植物lycopersicum轧机。简历。Sadabahar) surface-sterilised 2%次氯酸钠10分钟,洗净用蒸馏水和发芽彻底湿润滤纸在黑暗中在24°C为4天。出生仅四天的幼苗就被转移到含有900克塑料锅消毒土壤/砂混合物。菌根接种体是一个开口坩埚的文化洋葱L。,包括土壤、孢子、菌丝和殖民根碎片。十克的培养液添加到适当的锅在移植时略低于番茄幼苗。植物生长在一个受控环境室有70 - 80%的相对湿度,日夜温度25/15°C,光周期的16小时光周期下荧光白光(175μmol m²年代)。

在收获种植后(8周),拍摄和根系分离和射击和根干重(DW)测量干燥后被迫热气球烤箱在70°C 2天。是菌根感染的比例估计清理清洗后的视觉观察真菌菌根在10% KOH和0.05%台盼蓝染色乳酚(v / v)据菲利普斯和海曼(1970)。菌根殖民的程度是根据栅格线相交的方法来计算(5]。

脂质过氧化物被磨1 g的根和叶中提取在一个冰冷的迫击炮和10毫升的100毫米磷酸钾缓冲(pH值7)。匀浆过滤通过一个两层尼龙布料和离心机在12000 g 30分钟。混合形成的色原是200毫升的上层清液用1毫升的反应混合物含有15% (w / v)三氯乙酸(TCA), 0.375% (w / v) 2-thiobarbituric酸(稍后通知),0.1% (w / v)丁基hydroxytoluene,盐酸和0.25 N,孵化的混合物在100°C 30分钟(6]。冷却到室温后,管在1000 g离心5分钟和上层清液用于光谱光度测量的读数为532 nm。脂质过氧化是估计的内容2-thiobarbituric acid-reactive物质(TBARS)和表达为等价物的丙二醛(MDA)据哈利维尔和Gutteridge [7]。

酶提取在4°C从1 g鲜重(FW)的根或射击组织在研钵和研杵50毫克polyvinylpolypyrrolidone (PVPP)和10毫升以下优化培养基:50 mM K-phosphate缓冲pH值7.8包含0.1毫米EDTA SOD、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸盐过氧化物酶(APX型)(Gogorcena等)[8]。相同的介质提供10毫米b-mercaptoethanol用于谷胱甘肽还原酶(GR)(莫兰等)。提取五层过滤的尼龙布料和离心机在12000 g, 30分钟,0 - 4°C。上层清液保持在- 70°C的后续酶化验。总SOD活性(EC 1.15.1.1)测量根据拜尔和Fridovich基于SOD的抑制能力减少氮蓝四唑(电视台)超氧化物自由基生成光化学地(9]。猫的活动(EC 1.16.1.6)是衡量消失的H₂O₂。APX型活动(EC 1.11.1.11)测定在反应1毫升卷包含50 mM磷酸钾缓冲(pH值7.0),过氧化氢,0.1毫米和0.5毫米抗坏血酸盐。开始添加过氧化氢的反应和吸光度下降290海里被记录为1分钟确定抗坏血酸盐的氧化速率(Amako et al .) GR活动(EC 1.6.4.2)是由他本人和Mannervik[程序10]。

数据进行方差分析(方差分析)与菌根处理、供水、和菌根治疗——供水交互的变异来源,邓肯和紧随其后的多个测试。

结果和讨论

丛枝菌根真菌共生关系被证明能增加植物耐水赤字,但确切的机制仍然是一个有争议的问题。在富水条件下,SDW(射干重),non-AM大豆植物是相似的(表1)。减少42%的是植物和54% non-AM观察植物在植物生长在干旱胁迫两种治疗方法。drought-stressed是植物显示增强SDW相比non-AM番茄植物。菌根和non-mycorrhizal番茄植物没有任何明显的差异在RDW水情。丛枝菌根共生被证明能增加植物耐水赤字和根和射击组织都受到干旱是共生的回避和耐旱机制[11]。AM真菌提高耐旱的木麻黄苗(Zhang et al。)12]。没有观察到植物菌根殖民不提供培养液。菌根植物显示大约74%的富水和92% drought-stressed条件下菌根的根长度(数据没有显示)。

表1:干重(DW)生根,发芽,SOD, CAT, APX型和GR活动“根与芽”non-AM和AM真菌番茄在雨水丰沛的压力和干旱条件下植物生长。

氧化损伤脂质增加一个干旱的意义只有在non-AM真菌番茄植物。AM真菌番茄植物显示出了相似的脂质过氧化水平井水和干旱胁迫条件下(图1)。然而,在干旱胁迫条件下的根是植物脂质过氧化物表现出19%低于non-AM植物的根系。在芽中,AM真菌的不同的行为和non-AM真菌番茄植物显示不同的结果。干旱脂质过氧化增强non-AM番茄植物脂质过氧化在AM真菌番茄植物的芽仍不受影响。在干旱条件下拍摄的AM真菌番茄植物脂质过氧化物有59%低于non-AM真菌植物的芽。膜脂质氧化是不受控制的可靠迹象自由基的生产,因此氧化应激(Noctor和门厅)和脂质过氧化物低55%比non-mycorrhizal干旱大豆植物菌根植物的芽是观察到的12,13]。脂质过氧化物的数量在“根与芽”量化。在根中,脂质过氧化作用在AM真菌番茄植物受到干旱是19%低于干旱强调non-AM真菌番茄植物。在拍摄中,脂质过氧化作用降低了59%在干旱强调AM真菌植物干旱强调non-AM真菌(图1)。

四种抗氧化酶的活动测量相关的脂质氧化损伤。结果表明,没有抗氧化活动之间的关系,减少脂质过氧化反应在“根与芽”的干旱强调番茄植物。猫的活动表现出矛盾的行为在根和芽(表1)。在芽中,猫的活动non-AM真菌植物是低于AM真菌植物在富水条件下,但在干旱胁迫条件下猫AM真菌植物酶活性降低,达到一个值相媲美,在non-AM真菌植物。在根部,猫活动减少non-AM真菌植物干旱的意义。改善耐旱的结果直接供水extra-radical真菌菌丝,也形成改善营养状态,并增加AM真菌植物中抗氧化剂的水平(14- - - - - -16]。AM真菌可能间接地增加了水吸收通过改善根水流导度和extraradical菌根菌丝可能运输水直接殖民根(17,18]。

在拍摄,non-AM真菌植物SOD活性高于AM真菌植物种植在富水条件下和更高的活动时当在干旱胁迫条件下栽培。在根,SOD活性相似在不同的治疗,除了因为drought-stressed是根,SOD明显降低(表1)。APX型non-AM植物总是高于在植物。菌根的根APX型尽管有显著降低的后果是否已经下浇灌drought-stressed条件。干旱胁迫增加了APX型活动芽点和non-AM植物相比,富水条件(表1)。只有拍摄SOD和拍摄APX型活动显示显著mycorrhization和水之间的相互作用机制,虽然没有观察到的其他酶活性显著相关。AM真菌殖民可以减轻活性氧的损伤,保护植物免受氧化的影响,最终提高番茄的耐旱。一般来说,四个抗氧化活动的结果同意接种大豆植物的根部血管球mosseae(11]。

干旱压力和non-AM真菌芽有类似的GR活动,同时充分的灌溉条件下GR活性增加了86%在non-AM真菌植物与真菌植物。GR活性显著增加了干旱胁迫non-AM真菌植物的根系和减少AM真菌植物的根系(表1)。GR活性,降低脂质氧化损伤是植物似乎一致的AM真菌共生的效果,无论真菌物种参与协会(11,19]。APX型在干旱的增加活动强调AM真菌植物表明增加产量的H₂O₂,同时GR活性的增加可能与细胞内的维护水平决定液泡植物螯合肽生物合成所需的减少谷胱甘肽(20.]。谷胱甘肽的持续较高的内容是真菌植物比非AM真菌植物可能是导致保护番茄植物对干旱所产生的氧化应激。类似的减少氧化损伤脂质很共生已被观察到的番茄植物受到盐胁迫(21,22]。

这项研究调查了相关的生理生化方面水关系和耐旱,non-AM真菌植物干旱胁迫。干旱压力主要在植物抗氧化酶与f . mosseae和过氧化水平是最明显的积累应对干旱non-AM真菌植物。同样清楚的是在目前的研究中,在干旱胁迫条件下,菌根番茄植物表现出井水条件和接种里生根发芽f . mosseae表现出更好的增长。AM真菌植物表现出较高的公差比non-AM植物干旱胁迫,如图所示的增强射击生物质生产(27%),并降低脂质过氧化作用。

确认

这项工作是在科学和工程研究委员会的支持下,科技部,印度政府颁发的年轻科学家和金融援助和幸运的是承认,植物学,大师Ghasidas Vishwavidyalaya,比拉斯布尔实验室设施。

引用

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