陳永崗,師尚禮,吳 芳,康文娟,張輝輝,阿 蕓,李興龍,陳建剛
(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)
紫花苜蓿(Medicago sativa)是利用價(jià)值最高的豆科牧草之一,其在保持土壤水分以及作為動(dòng)物飼料原料等方面具有重要作用[1]。根瘤菌可與苜蓿形成共生關(guān)系,在苜蓿根部結(jié)瘤固氮,還可以定殖于組織中[2]。但在苜蓿與根瘤菌的相互作用過程中,會(huì)誘發(fā)苜蓿的免疫反應(yīng),阻礙根瘤菌的侵入[3],使部分根瘤菌難以與苜蓿形成共生關(guān)系。因此如何減弱宿主的防御反應(yīng),促進(jìn)苜蓿與根瘤菌的侵染效率對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。而與外源菌相比,內(nèi)生菌在與苜蓿建立共生關(guān)系時(shí)占有明顯優(yōu)勢(shì)[4],因此研究內(nèi)源根瘤菌與外源根瘤菌侵染苜蓿以及侵染成功后在體內(nèi)運(yùn)移和定殖機(jī)理對(duì)于苜蓿和根瘤菌共生關(guān)系的建立有重要意義。
可溶性糖在植物體內(nèi)的功能是多方面的,不僅參與調(diào)節(jié)植物生長、發(fā)育、抗性形成等多個(gè)生理過程,還參與胞內(nèi)信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)導(dǎo)過程[5],對(duì)于苜蓿和根瘤菌共生關(guān)系建立具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn),可溶性糖在植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和物質(zhì)代謝中起著重要作用[6]。苜蓿植株體內(nèi)根瘤菌定殖數(shù)量隨植株光合產(chǎn)物源–庫的運(yùn)輸方向呈逐漸增大的趨勢(shì)[7]。微量元素在植物體內(nèi)可溶性糖的運(yùn)輸、合成以及植物的生殖生長等過程中扮演重要角色[8],其中硼元素是植物生長所必需的微量元素,缺乏或者過量都對(duì)植物的生長及其功能的發(fā)揮有很大的影響[7,9]。研究發(fā)現(xiàn),缺硼不僅會(huì)影響植物葉片中碳水化合物的含量,同時(shí)還會(huì)影響碳水化合物在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝[10-11]。而高硼,會(huì)抑制植物根的生長,降低植物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量,同時(shí)影響糖的代謝途徑[12]。硼的生理作用主要是易與植物組織中游離態(tài)的糖結(jié)合,使糖帶有極性,易通過質(zhì)膜,促進(jìn)糖轉(zhuǎn)運(yùn)[13]。因此研究硼濃度對(duì)苜蓿接種根瘤菌后,不同取樣時(shí)期苜蓿體內(nèi)可溶性糖的變化對(duì)于研究硼處理根瘤菌接種紫花苜蓿影響和調(diào)整各組織中可溶性糖積累與重新分布有重要意義。
本研究擬以不同硼濃度處理內(nèi)生熒光蛋白標(biāo)記菌SinorhizobiummelilotiLZgn5f 菌液以及外源熒光蛋白標(biāo)記菌S.meliloti12531f 菌液后,接種甘農(nóng)5 號(hào)紫花苜蓿。研究不同硼處理內(nèi)源外源根瘤菌培養(yǎng)液接種紫花苜蓿后,同一取樣時(shí)期苜蓿根莖葉中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化,以期篩選適宜的硼濃度,同時(shí)為硼處理根瘤菌接種紫花苜蓿影響和調(diào)整各組織中可溶性糖積累與重新分布規(guī)律及機(jī)理研究提供理論依據(jù)。
根瘤菌:熒光標(biāo)記外源根瘤菌S. meliloti12531f(12531f),由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供,其原始菌株S. meliloti12531 購自中國科學(xué)院微生物保藏中心的中華苜蓿根瘤菌;熒光標(biāo)記內(nèi)源根瘤菌S. melilotiLZgn5f (gn5f),分離自甘農(nóng)5 號(hào)紫花苜蓿種子。
硼酸(H3BO3):購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限責(zé)任公司,含量不少于99.5%。
培養(yǎng)基:采用TY 培養(yǎng)基進(jìn)行菌株的活化、保存及培養(yǎng)。培養(yǎng)基配方如下:酵母粉 3 g·L-1,胰蛋白胨5 g·L-1,CaCl2·6H2O 1.33 g·L-1,蒸餾水 1 L,pH 7.0。固體培養(yǎng)基加瓊脂16 g·L-1。
甘農(nóng)5 號(hào)紫花苜蓿(Gangnong No.5)種子由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供,凈度為97%,發(fā)芽率為86%。
營養(yǎng)液:Hoagland 有氮營養(yǎng)液[14]和Hoagland 無氮營養(yǎng)液[15],以1 mol·L-1的HCl 溶液調(diào)節(jié)營養(yǎng)液pH至中性。
1.2.1 培養(yǎng)基的配制
設(shè)置硼濃度梯度為0、0.05、1、5、10 和100 mg·L-1。將硼酸置于小燒杯中,在無菌操作臺(tái)內(nèi)紫外殺菌30 min 后,用無菌水溶解并過濾滅菌3 次。按濃度梯度將硼酸加入已配置好的40 mL TY 液體培養(yǎng)基中,設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。
1.2.2 根瘤菌液的配置
根瘤菌菌液配制參考文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行,即將斜面保存的兩種熒光標(biāo)記供試菌株(12531f 和gn5f)活化后接種到50 mL TY 液體培養(yǎng)基中,28 ℃,180 r·min-1培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期,將兩種菌液按10%濃度分別加入到1.2.1 已配置好的含有不同濃度梯度硼酸的40 mL TY 液體培養(yǎng)基中。將上述菌液培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期后,轉(zhuǎn)移至50 mL 離心管,10 000 r·min-1離心10 min,保留沉淀,加入等體積的無菌水,在旋渦震蕩儀上充分打散,制成待用菌懸液,備用。
1.2.3 苜蓿培養(yǎng)
2018 年3 月- 6 月,在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院采用沙培法進(jìn)行苜蓿培養(yǎng)。試驗(yàn)過程具體參考文獻(xiàn)[16-17]的方法進(jìn)行:選用清洗干凈并高溫滅菌的細(xì)沙,裝入底部扎有小孔的塑料杯(直徑9 cm,深11 cm)中,放入水培盒(長、寬和高分別為31、19 和10.5 cm)中。每杯播種45 粒甘農(nóng)5 號(hào)紫花苜蓿種子(用碘伏浸泡3 min),表面覆蓋1.5 cm 滅菌細(xì)沙。未接種根瘤菌菌液前,每隔7 d 向水培盒中澆灌700 mL有氮營養(yǎng)液,發(fā)芽以前用無菌蒸餾水補(bǔ)充水分,保證幼苗的正常生長。
1.2.4 苜蓿根部根瘤菌接種
苜蓿根部根瘤菌接種參考文獻(xiàn)[15]的方法進(jìn)行:待紫花苜蓿幼苗長出真葉后,每杯定苗25 株,將上述4 種已配好的30 mL 菌懸液分別澆于上述對(duì)應(yīng)盆栽表面,以單獨(dú)澆灌等量無菌水處理為對(duì)照(CK),每處理重復(fù)3 次。接種后每隔7 d 每盒澆灌700 mL 無氮營養(yǎng)液,分別在幼苗生長到30、60 和90 d時(shí)進(jìn)行取樣。
1.2.5 苜蓿各組織可溶性糖的測(cè)定
幼苗生長至30、60 和90 d 后每個(gè)處理隨機(jī)選取5 株,擦凈表面污物,將根、莖、葉分離,剪碎混勻。測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[18]的方法進(jìn)行。
采用SPSS 20 軟件進(jìn)行方差分析,并用Duncan法對(duì)各測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較,顯著性水平為0.05。用Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)組處理以及作圖,所有數(shù)據(jù)采用3 個(gè)重復(fù)的平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。
2.1.1 硼處理根瘤菌接種液對(duì)不同取樣時(shí)期苜蓿根中可溶性糖含量的影響
不添加硼單獨(dú)接種根瘤菌12531f 處理30 d 后,根中可溶性糖含量高出對(duì)照12.29%,隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先降低后增加再降低的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照27.23% (P< 0.05),但與單獨(dú)接菌處理之間無顯著差異(P> 0.05) (表1);60 d 后,無硼添加組根中可溶性糖含量顯著低于對(duì)照(P< 0.05),可溶性糖含量隨硼濃度的增加呈先上升再下降又上升的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1,可溶性糖含量最高,此濃度下,可溶性糖含量較對(duì)照和單獨(dú)接菌處理顯著提高了67.01%和92.93% (P< 0.05);90 d 后,無硼添加組的根中的可溶性糖含量顯著低于對(duì)照(P< 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升再下降又上升的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理24.05%和62.50%(P< 0.05)。
表1 硼處理根瘤菌12531f 接種后苜蓿根莖葉中可溶性糖變化Table 1 Changes of soluble sugar in alfalfa roots, stems and leaves after inoculating 12531f with boron treatment
不添加硼單獨(dú)接種根瘤菌gn5f 處理30 d 后,根中可溶性糖含量低于對(duì)照(P> 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升再下降又上升的趨勢(shì)(表2),硼濃度為100 mg·L-1時(shí),可溶性糖含量顯著高于對(duì)照和單獨(dú)接菌處理33.4%和45.56% (P< 0.05);60 d后,根中可溶性糖含量較對(duì)照促進(jìn)作用不顯著(P> 0.05),可溶性糖含量隨硼濃度增加呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),硼濃度為100 mg·L-1時(shí),根中可溶性糖含量最高,顯著高于對(duì)照和單獨(dú)接菌處理57.18%和54.62% (P< 0.05);90 d 后,根中可溶性糖含量顯著高于對(duì)照14.96% (P< 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升后下降又上升的趨勢(shì),硼濃度為100 mg·L-1時(shí),根中可溶性糖含量最高,較對(duì)照和單獨(dú)接菌處理顯著提高26.98%和14.13%(P< 0.05)。
表2 硼處理根瘤菌gn5f 接種后苜蓿根莖葉中可溶性糖變化Table 2 Changes of soluble sugar in alfalfa roots, stems and leaves after inoculating gn5f with boron treatment
綜上所述,1 mg·L-1硼處理接種外源菌12531f,更有利于根中可溶性糖的積累;100 mg·L-1硼處理內(nèi)源菌gn5f 接種更有利于根中可溶性糖的積累。
2.1.2 硼處理根瘤菌接種液對(duì)不同取樣時(shí)期苜蓿莖中可溶性糖含量的影響
不添加硼單獨(dú)接種根瘤菌12531f 處理30 d 后,莖中可溶性糖含量顯著高出對(duì)照30.26% (P< 0.05),隨著硼濃度的增加可溶性糖含量呈先增加后降低的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),莖中可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理49.13%和27.05% (P< 0.05) (表1);60 d 后,莖中可溶性糖含量低于對(duì)照(P> 0.05),可溶性糖含量隨硼濃度的增加呈先上升再下降又上升的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),莖中可溶性糖含量最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌59.85%和66.34% (P< 0.05);90 d 后,莖中可溶性糖含量顯著低于對(duì)照(P< 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先下降后上升再下降又上升的趨勢(shì),硼濃度為100 mg·L-1時(shí),莖中可溶性糖含量達(dá)最大,較對(duì)照和單獨(dú)接菌處理顯著高出16.87%和58.02%(P< 0.05)。
不添加硼單獨(dú)接種根瘤菌gn5f 處理30 d 后,莖中可溶性糖含量顯著高出對(duì)照47.24% (P< 0.05)(表2),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升后下降再上升又下降的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),莖中可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理59.56%和23.36% (P< 0.05);60 d 后,莖中可溶性糖含量較對(duì)照促進(jìn)作用不顯著(P> 0.05),隨硼濃度增加呈先下降后上升再下降的趨勢(shì),硼濃度為5 mg·L-1時(shí),莖中可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理46.33%和39.49% (P< 0.05);90 d 后,莖中可溶性糖含量低于對(duì)照(P> 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升后下降又上升的趨勢(shì),硼濃度為100 mg·L-1時(shí),莖中可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理18.62%和22.17% (P< 0.05)。
上述結(jié)果表明,1 mg·L-1硼處理接種外源菌12531f有利于莖中可溶性糖的積累;100 mg·L-1硼處理接種內(nèi)源菌gn5f 有利于可溶性糖在莖中的積累。
2.1.3 硼處理根瘤菌接種液對(duì)不同取樣時(shí)期苜蓿葉中可溶性糖含量的影響
不添加硼接種根瘤菌12531f 處理30 d 后,葉中可溶性糖含量低于對(duì)照(P> 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),硼濃度為100 mg·L-1時(shí),葉中可溶性糖含量最高,高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理13.10%和29.24% (P> 0.05) (表1);60 d 后,葉中可溶性糖含量顯著高出對(duì)照41.45%(P< 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先下降后上升的趨勢(shì),添加硼不利于可溶性糖在葉中積累;90 d 后,葉中可溶性糖含量低于對(duì)照(P> 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),葉中可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理7.63%和11.96%(P> 0.05)。
不添加硼接種根瘤菌gn5f 處理30 d 后,葉中可溶性糖含量高出對(duì)照16.19%,但不顯著(P> 0.05),隨硼濃度的增加葉中可溶性糖含量呈先下降后上升再下降的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),葉中可溶性糖含量最高,顯著高出對(duì)照和單獨(dú)接菌處理40.70%和29.24% (P< 0.05);60 d 后,葉中可溶性糖含量較對(duì)照促進(jìn)作用不顯著,隨硼濃度增加可溶性糖含量呈先下降再上升又下降的趨勢(shì),硼濃度為1 mg·L-1時(shí),葉中可溶性糖含量達(dá)最高,顯著高于對(duì)照和單獨(dú)接菌處理35.96%和26.4% (P< 0.05);90 d 后,葉中可溶性糖含量顯著高于對(duì)照62.49% (P< 0.05),隨硼濃度的增加可溶性糖含量呈先下降后上升又下降的趨勢(shì),添加硼不利于可溶性糖在葉中積累(表2)。
由上可知,硼處理接種菌株12531f 不利于葉中可溶性糖的積累;硼處理接種菌株gn5f 不利于葉中可溶性糖積累。
2.2.1 硼處理菌株培養(yǎng)液接種30 d 后苜蓿根、莖、葉中可溶性糖含量變化
硼處理兩根瘤菌菌液接種30 d 后,苜蓿根、莖、葉中可溶性糖含量動(dòng)態(tài)變化各不相同(表1、表2)。其中,硼處理根瘤菌12531f 接種30 d 后,當(dāng)硼濃度小于1 mg·L-1時(shí),更有利于促進(jìn)可溶性糖向莖中積累,當(dāng)硼濃度大于1 mg·L-1時(shí),更有利于促進(jìn)可溶性糖向根中積累,硼對(duì)葉中可溶性糖含量影響最??;硼處理根瘤菌gn5f 接種更有利于可溶性糖向莖中積累,當(dāng)硼濃度為1 mg·L-1時(shí)促進(jìn)作用最顯著,硼濃度為100 mg·L-1時(shí),更有利于可溶性糖向根中積累。
這表明,適宜的硼處理兩菌株接種30 d 后,可以顯著促進(jìn)可溶性糖向根或莖中運(yùn)輸積累。
2.2.2 硼處理兩菌株培養(yǎng)液接種60 d 后苜蓿根莖葉中可溶性糖含量動(dòng)態(tài)變化
硼處理兩根瘤菌12531f 和gn5f 菌液接種60 d 后苜蓿根莖葉中可溶性糖含量的變化各不同(表1、表2)。其中,接種不添加硼的12531f,更有利于可溶性糖向葉中積累,添加1 mg·L-1硼接種更有利于葉中可溶性糖向莖和根中運(yùn)輸和積累,當(dāng)硼濃度大于5 mg·L-1時(shí),硼對(duì)可溶性糖的變化影響逐漸減弱;當(dāng)硼濃度小于1 mg·L-1時(shí),接種根瘤菌gn5f,更有利于促進(jìn)可溶性糖向葉中積累,當(dāng)硼濃度為100 mg·L-1時(shí),更有利于葉中可溶性糖向根和莖中運(yùn)輸積累。
上述結(jié)果表明,1 mg·L-1硼處理菌株12531f 和100 mg·L-1硼處理菌株gn5f 接種,均有利于可溶性糖向根和莖中運(yùn)輸積累。
2.2.3 硼處理兩菌株接種90 d 后苜蓿根莖葉中可溶性糖含量動(dòng)態(tài)變化
添加不同硼濃度的兩根瘤菌接種液接種90 d后對(duì)苜蓿根、莖、葉中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化影響各不相同(表1、表2)。其中,接種添加硼處理的根瘤菌菌株12531f,更有利于促進(jìn)可溶性糖向根中運(yùn)輸積累,當(dāng)硼濃度為1 mg·L-1時(shí),促進(jìn)用作最明顯,當(dāng)硼濃度為100 mg·L-1時(shí),更有利于可溶性糖向莖中運(yùn)輸積累;不同硼濃度處理接種根瘤菌菌株gn5f 均可以促進(jìn)可溶性糖向根中運(yùn)輸積累,但當(dāng)硼濃度為100 mg·L-1時(shí),更有利于向莖和根中運(yùn)輸積累,且促進(jìn)作用最明顯。
硼是植物生長發(fā)育和維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)以及功能發(fā)揮的必需微量元素[19],其在植物生長發(fā)育過程中扮演者重要的角色,可以直接作用于細(xì)胞膜,并參與可溶性糖在植物體內(nèi)的運(yùn)輸[20]。本研究中也發(fā)現(xiàn)適宜的硼處理兩根瘤菌接種30 d 后,可以促進(jìn)可溶性糖在根和莖中的積累,并且保持根、莖、葉中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)平衡。這是因?yàn)檫m宜硼處理根瘤菌接種可以提高宿主體內(nèi)與糖轉(zhuǎn)運(yùn)及合成有關(guān)酶的活性,繼而促進(jìn)可溶性糖在根和莖中合成和積累[21],為植物生長提供能量。豆科植物根系是植物對(duì)硼和根瘤菌最敏感的部位,研究發(fā)現(xiàn)接種根瘤菌有利苜蓿根中可溶性糖的積累[22],這與本研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)接種30 d 時(shí),外源根瘤菌根中可溶性糖含量高于對(duì)照,而內(nèi)源菌低于對(duì)照,這可能是由于苜蓿根部對(duì)不同來源的根瘤菌的親和力不同;也有可能是由于根瘤菌的群體效應(yīng)所引起的[23]。1 mg·L-1硼處理12531f 和100 mg·L-1硼處理gn5f 培養(yǎng)液接種30 d時(shí),更有利于根中可溶性糖的積累,表明不同的根瘤菌對(duì)硼濃度的敏感性不同[16],同時(shí)硼可以提高根部氧氣含量,促進(jìn)根系生長[24],有利于糖分的積累,促進(jìn)果實(shí)生長[25]。曾小紅等[26]也發(fā)現(xiàn)不同來源的根瘤菌對(duì)植物組織中代謝產(chǎn)物含量影響有差異。
可溶性糖是綠色植物碳代謝的重要產(chǎn)物,可間接反映植物光合作用能力與碳代謝的關(guān)系,硼對(duì)光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)的分配和運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要作用,同時(shí)可以調(diào)節(jié)植物各組織中有機(jī)物質(zhì)的供應(yīng)[27]。本研究中也發(fā)現(xiàn),適宜硼處理兩菌株接種苜蓿60 d 后,可以促進(jìn)可溶性糖在根和莖中的積累,這可能是由于苜蓿在該時(shí)期光合作用較強(qiáng),合成的可溶性糖較多,從而使大量的可溶性糖從葉中被運(yùn)輸?shù)礁?、莖中積累而產(chǎn)生的結(jié)果;劉金燕[12]研究發(fā)現(xiàn)硼濃度對(duì)小麥(Triticum aestivuml)根影響的差異蛋白主要是參與轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯和加工以及糖代謝等途徑相關(guān)的蛋白,繼而調(diào)控與糖代謝有關(guān)的代謝通路。接種根瘤菌與對(duì)照相比,接種12531f 的根和莖中可溶性糖含量低于對(duì)照,而內(nèi)源菌gn5f 高于對(duì)照,表明內(nèi)源外源根瘤菌對(duì)根和莖中可溶性糖的積累影響不同。這可能與根瘤菌在植物體內(nèi)運(yùn)移和定殖的數(shù)量有關(guān)[16],同時(shí)李莎莎等[22]研究也發(fā)現(xiàn)接種根瘤菌有利苜蓿根內(nèi)可溶性糖的積累。
本研究還發(fā)現(xiàn),添加不同硼濃度的內(nèi)源菌和外源菌接種液接種苜蓿對(duì)根和莖中可溶性糖積累影響不同,可能是因?yàn)椴煌母鼍鷮?duì)硼的敏感性不同,繼而影響庫源之間化合物的運(yùn)輸[28-29],最終導(dǎo)致苜蓿根、莖、葉中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化不一致。
本研究發(fā)現(xiàn),接種90 d 時(shí),硼處理培養(yǎng)液有利于內(nèi)源根瘤菌gn5f 葉中可溶性糖的積累,是由于內(nèi)源菌侵染效率比外源菌高[16],易于在苜蓿體內(nèi)運(yùn)移定殖,此外,不同來源的根瘤菌對(duì)葉中可溶性糖的作用也不相同[26],因而內(nèi)源根瘤菌對(duì)苜蓿葉中可溶性糖積累影響較大。1 mg·L-1硼處理外源菌12531f和100 mg·L-1硼處理內(nèi)源菌gn5f 接種液接種時(shí),更有利于促進(jìn)苜蓿根、莖中可溶性糖的積累,劉鵬[30]研究發(fā)現(xiàn),適量的硼能明顯減少可溶性糖在功能葉中的積累,促進(jìn)光合產(chǎn)物從葉向莖的運(yùn)輸,莖中可溶性糖含量增加[31],這可能是導(dǎo)致本研究不同硼濃度處理兩菌株接種90 d 后,產(chǎn)生不同結(jié)果的部分原因。同時(shí)高硼會(huì)抑制葉中可溶性糖的積累,可能是因?yàn)榕鹩绊懼仓昱鹛墙j(luò)合物形成進(jìn)而影響碳水化合物的運(yùn)輸而引起的[32];也可能是由于高硼脅迫使葉片部分細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能受損,從而生成大量可溶性糖來調(diào)節(jié)滲透壓平衡[7,33],導(dǎo)致葉中可溶性糖含量減少。具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
由上述可以得出,植物組織中可溶性糖代謝途徑是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過程,硼和根瘤菌處理均對(duì)其含量有一定的影響,適宜的硼處理根瘤菌接種有利于可溶性糖在苜蓿根和莖中積累,不同的根瘤菌對(duì)苜蓿體內(nèi)可溶性糖的積累影響不同。本研究初步探究了添加不同硼濃度的內(nèi)源外源根瘤菌接種液接種甘農(nóng)5 號(hào)紫花苜蓿后,在不同取樣時(shí)期苜蓿根莖葉中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化,為硼處理根瘤菌接種紫花苜蓿影響和調(diào)整各組織中可溶性糖積累與重新分布規(guī)律及機(jī)理研究提供理論依據(jù)。
1)內(nèi)源外源根瘤菌對(duì)甘農(nóng)5 號(hào)花苜蓿根莖葉中可溶性糖含量的影響不同。
2) 1 mg·L-1硼與外源菌12531f 接種,有利于根和莖中可溶性糖的積累;100 mg·L-1硼與內(nèi)源菌gn5f接種,有利于根和莖中可溶性糖的積累。