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为解决微繁殖香蕉苗在体外环境下的驯化难题,研究人员开展了关于丛枝菌根真菌(AMF)Claroideoglomus claroideum 对微繁殖 G9 香蕉苗驯化及生理影响的研究。结果显示,接种 AMF 提高了驯化率,改善植株形态和生理指标。该研究为可持续园艺提供了实践依据。
在植物的繁衍世界里,微繁殖技术就像一把神奇的钥匙,能快速培育出大量克隆植物,广泛应用于农业、园艺和林业。不过,这些微繁殖的植物苗就像温室里的花朵,一旦离开培养环境,面对温度、光照和湿度的变化,往往难以适应,存活率大打折扣。以香蕉为例,G9 香蕉作为全球重要的商业品种,在微繁殖后的驯化过程中也面临诸多挑战。此前虽有研究关注 AMF 对香蕉的作用,但对 G9 香蕉与 Claroideoglomus claroideum 的相互作用机制仍知之甚少。因此,为了帮助香蕉苗更好地适应外界环境,提高其在农业生产中的效益,来自乌特卡尔大学(Utkal University)植物学系的研究人员开展了一项重要研究,该研究成果发表在《Discover Plants》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过在盆栽中以高粱(Sorghum bicolor)为宿主植物大量繁殖 Claroideoglomus claroideum,并对其孢子进行表面灭菌和活力检测。然后,建立胡萝卜(Daucas carota)离体根器官培养体系并接种 AMF,用于后续香蕉苗的接种处理。实验设置了未接种 AMF 的非菌根(NM)对照组和接种 AMF 的菌根(M)处理组,对微繁殖香蕉苗进行接种处理。经过一系列培养和处理后,对香蕉苗的多项指标进行测定,包括形态参数、生化参数、抗氧化酶活性、矿物质含量以及光合效率等,采用了如湿筛法、蔗糖梯度离心法、根染色技术、各种生化分析方法和叶绿素 a 荧光测量技术等。
研究结果如下:
- 驯化率:接种 AMF 的香蕉苗驯化率达到 92% ,比未接种的对照组高出 17%,表明 Claroideoglomus claroideum 接种显著提高了微繁殖香蕉苗的驯化率1。
- AMF 根定植:接种 AMF 的香蕉苗根系被大量定植,定植率达 88%,这显示出该真菌与香蕉苗建立了良好的共生关系2。
- 形态参数:接种 AMF 的香蕉苗在茎长、根长、茎和根干重、茎和根相对含水量(RWC)、茎直径和叶面积等形态参数上均优于未接种的对照组。例如,根长增加了 45%,茎直径增加了 25%,这些变化有助于香蕉苗更好地生长和适应环境3。
- 生化参数:接种 AMF 的香蕉苗叶片中光合色素(叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素)、总糖、还原糖、蛋白质、游离氨基酸和酚类物质含量均有所增加,而作为胁迫指标的脯氨酸含量下降了 34%。这表明接种 AMF 改善了香蕉苗的代谢状况,增强了其应对胁迫的能力4。
- 抗氧化酶活性:接种 AMF 的香蕉苗中抗氧化酶(CAT、SOD、APX 和 GPX)活性显著提高,分别增加了 24%、20%、17% 和 26%,这有助于清除细胞内的活性氧物质(ROS),维持细胞的代谢稳定5。
- 矿物质含量:接种 AMF 的香蕉苗在根和茎中积累了更多的大量元素(N、P、K、S、Ca 和 Mg)和微量元素(Fe、Zn、Cu、Mn 和 B)。如钾(K)在大量元素中增加最为显著,锰(Mn)在微量元素中吸收提升明显,这表明 AMF 促进了香蕉苗对矿物质的吸收6。
- 光合效率:通过叶绿素 a 荧光分析发现,接种 AMF 的香蕉苗光合效率更高。其荧光参数如FM 、FV 、FV/FM 等均有显著提升,表明 AMF 增强了香蕉苗的光化学反应和电子传递能力,提高了光能利用效率。
研究结论和讨论部分指出,Claroideoglomus claroideum 接种能显著提高微繁殖香蕉苗的驯化率,改善其形态和生理性能。这主要归因于 AMF 与香蕉苗建立的共生关系,促进了养分吸收、增强了抗氧化防御系统、提高了光合效率。该研究为香蕉微繁殖苗的生物驯化提供了新的策略,有助于推动可持续园艺的发展,为香蕉产业的高效生产提供了理论和实践依据。