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干旱是影响植物生长最主要逆境之一。与植物共生的微生物可通过调节宿主的代谢及生理活性物质而增强对环境的适应性。为探究微生物共生对植物抗干旱特性的影响,本研究以分离自同属十字花科的荒漠植物抱茎独行菜根部的内生细菌为材料,以模式植物拟南芥为对象,研究了共生对拟南芥抗旱性、物候期及种子产量的影响,为了解共生抗干旱机制提供依据。经试验获得如下成果:以27株分离自抱茎独行菜根部的内生细菌为材料,以拟南芥种子为对象,以不同浓度聚乙二醇(PEG)6000为胁迫剂,模拟干旱条件下筛选内生细菌对拟南芥抗干旱促萌发的作用,结果证实,5%PEG 6000胁迫下接种内生菌对拟南芥种子萌发无显著影响;10%PEG胁迫下有1株(菌株NG4-5)可使种子萌发率由75%提高到85%;15%PEG胁迫下有4株(菌株NG4-1、NG4-2、NG4-4和NG4-11)分别使萌发率从52%提高到67.5%、63.13%、75%和59.55%;20%PEG胁迫下有1株(菌株NG4-6)使萌发率从31%提高到51.5%;25%PEG胁迫下有3株(菌株NG3-6、NG3-10和NG4-6)使萌发率从0%分别提高到6.5%、6%和20.5%。其中15%PEG 6000是拟南芥种子萌发的半抑制胁迫浓度,在此胁迫度下,菌株NG4-4的作用最为显著,故后续试验以NG4-4为实验材料。为了解菌株NG4-4是以何种方式发挥抗干旱作用,试验将其培养物分离为上清液和菌体细胞,上清液直接浸泡种子,菌体细胞用磷酸缓冲液清洗、重悬后浸泡种子,在15%PEG 6000胁迫下检测种子萌发率。结果表明菌株NG4-4上清液可显著促进种子萌发(p<0.05),重悬细胞与对照无显著性差异(p>0.05),而混合培养物可极显著提高种子萌发率(p<0.01),证实菌株NG4-4是以混合培养物发挥抗干旱促萌发作用的。对在干旱胁迫下接种菌株NG4-4培养物的拟南芥生理特性的研究表明,接种菌株组(E+)可降低拟南芥植株MDA含量12.65%(p<0.01);而抗氧化酶SOD、CAT和POD活性均有提高,显示共生是通过降低干旱胁迫对细胞膜的过氧化损伤,分解有害活性氧等缓解干旱胁迫的。同时脯氨酸和可溶性蛋白的积累均增加,显示共生可通过增加渗透调节物质而降低渗透势,提高拟南芥的抗旱性。对接种与非接种(E-)条件下拟南芥物候期和种子产量的研究显示,干旱胁迫下E+可使植株抽苔、开花、结荚和种子成熟分别提前2天、2天、4天和4天,果荚长度增加1.71mm(p<0.01),每果荚种子数增加5粒(p<0.01),单株种子产量增加3.452mg(p<0.01);在非干旱胁迫下,E+可使拟南芥植株抽苔、开花、结荚和种子成熟分别提前2天、6天、6天和4天,每株果荚数均增加177.33个(p<0.01),种子产量增加13.252mg(p<0.01)。结果显示共生无论干旱与非干旱都对增加种子产量有作用。综上所述,抱茎独行菜根部的内生细菌在不同干旱胁迫下对拟南芥种子萌发有促进作用,且不同胁迫度下的响应菌株不同,其中NG4-4在15%PEG下可极显著提高拟南芥种子萌发率,并且是以菌株混合培养物发挥作用,其发挥作用的机制是通过降低细胞膜的过氧化损伤、提高抗氧化酶活性和积累渗透调节物质而提高拟南芥抗旱性。且在干旱和非干旱情况下均提前拟南芥生殖物候期,并分别以增加每果荚种子数和增加每株果荚数而增加种子产量。本研究阐明了分离自荒漠植物抱茎独行菜根部的内生细菌NG4-4对拟南芥抗干旱能力的影响,揭示了内生细菌在干旱环境下对植株抗旱性、物候期以及产量的影响,其作用机理有待进一步研究。