内生真菌提高醉马草抗旱性的机理研究

Climate is changing on a global scale and the drastic changes of water resources and crop production induced by climate changing is a major force with which China and the rest of the world will have to cope in the twenty-first century. Drought stress is one of the most severe manifestations of environment concerns induced by the climate variability in western of China and also a limit to the quality and quantity of the yield of many crops in agriculture. China has rich natural herbage plants resources and abundant grass species, but lack of stress tolerance, superior quality and high yield cultivars. Our previous research indicated that Epichloë endophyte could enhance grass tolerance to drought stress, improve seed germination and plant growth, such as plant height, tiller number and biomass. This study will focus on Achnatherum inebrians, a very important grassland vegetation plants from arid and semi-arid region of northwest China. To determine the mechanism of Epichloë endophyte improving drought resistance to grass, the morphological mainly about root system structure, physiological, biochemical and molecular criteria of endophyte infected (E+) and endophyte-free (E-) seeds and plants will be determined under drought stress in greenhouse and field conditions. Throughout these efforts, the present project will identify the relationship between drought resistance and its endophyte, to provide theoritical evidence and technical supports for legitimately utilizing the drunken horse grass as a potential forage grass after the disfect and improve the environment of grassland ecosystem.

气候变化导致全球水资源分布和作物产量发生重大变化，是我国与世界上其他一些国家和地区21世纪所面临的最严峻问题之一。我国气候变化导致西部地区的干旱更加突出，已经成为多种农作物产量和品质的限制因素。我国西部乡土植物资源丰富，种类繁多，但是缺乏抗逆、优质和高产的饲草新品种。申请者们研究发现，内生真菌可提高干旱胁迫条件下禾草种子的萌发能力和植株生长(株高、分蘖和生物量)，但对其提高抗旱性的机理尚不明确。本项目以我国北方干旱和半干旱地区天然草原重要的草地植物-醉马草(Achnatherum inebrians (Hance) Keng)为研究对象，通过带(E+)与不带(E-)内生真菌种子、植株在干旱胁迫条件下的形态(根系构建)、生理、生化和分子等方面抗旱指标变化的对比研究，深入探讨内生真菌提高禾草抗旱的机理，明确内生真菌与醉马草抗旱性的关系，为合理利用醉马草、改善草地生态环境提供理论依据和技术支持。

气候变化导致全球水资源分布和作物产量发生重大变化，是我国与世界上其他一些国家和地区21世纪所面临的最严峻问题之一。我国气候变化导致西部地区的干旱更加突出，已经成为多种农作物产量和品质的限制因素。我国西部乡土植物资源丰富，种类繁多，但是缺乏抗逆、优质和高产的饲草新品种。申请者们研究发现，内生真菌可提高干旱胁迫条件下禾草种子的萌发能力和植株生长(株高、分蘖和生物量)，但对其提高抗旱性的机理尚不明确。本项目以我国北方干旱和半干旱地区天然草原重要的草地植物-醉马草(Achnatherum inebrians)为研究对象，通过带(EI)与不带(EF)内生真菌种子、植株在干旱胁迫条件下的形态(根系构建)、生理、生化和分子等方面抗旱指标变化的对比研究，深入探讨内生真菌提高禾草抗旱的机理，明确内生真菌与醉马草抗旱性的关系，为合理利用醉马草、改善草地生态环境提供理论依据和技术支持。通过两年的野外大田试验，发现内生真菌显著提升了醉马草植株的抗旱能力。干旱处理下EI植株叶绿素及净光合速率分别比EF植株高18.6%和65.8%，株高、生殖枝数量及生物量分别增加了16.7%、39.6%和84.5%。内生真菌和母本生境型显著影响了盆栽醉马草幼苗内源激素，包括脱落酸、吲哚乙酸和细胞分裂素等，及N、P等养分元素含量。在温室盆栽试验中建立了极度干旱、干旱、对照和水分充盈等四个土壤含水量梯度采用表面及底部两种不同的浇水方式开展试验，发现在极度干旱和干旱处理下，可利用水分主要集中于土壤表面时，内生真菌显著抑制了幼苗根系生长及生物量积累，夏河、榆中母本生境型EI幼苗根系生物量比EF幼苗降低了16.5%、11.0%和20.9%、7.0%；而当可利用水分主要集中于土壤深层时，内生真菌显著促进了幼苗根系生长及生物量积累，夏河、榆中EI幼苗根系生物量比EF幼苗增加了14.4%、12.3%和8.2%、11.9%。在极度干旱和干旱处理下，夏河、榆中母本生境型的EI幼苗比EF幼苗的叶绿素含量增加了11.3%、12.7%和9.6%、11.5%，地上生物量增加了23.7%、地上生物量增加了23.7%、14.1%和8.5%、16.7%。温室盆栽条件下，研究发现在有限供水情况下，内生真菌提高了醉马草幼苗的水分利用效率和净光合速率，增加了宿主禾草的地上部分干物质的积累， 榆中母本生境型优于夏河生境型；两地EF之间无显著差异。