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干旱是限制农业生产的重要因素之一,诸多研究表明丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)共生可有效提高植物的抗旱性。内源激素茉莉酸(Jasmonic acid,JA)和水杨酸(Salicylic acid,SA)在植物响应生物与非生物胁迫中发挥着重要作用,但其是否参与AMF共生提高植物抗旱性过程尚不清楚。因此,本研究以豆科植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L.)为试验材料,采用分根培养的方式,在根室内施以干旱、AMF接种及AMF与根瘤菌的双接种等处理,通过对根系生物量、N、P营养物质、渗透调节能力、抗氧化酶系统、JA、SA、二氢茉莉酸(H2JA)、茉莉酸-L-异亮氨酸(Jasmonoyl-L-isoleucine,JA-ILE)及其调控基因PAL和BIK1表达分析的研究,旨在明确蒺藜苜蓿根系生物量、N、P营养物质积累及分配策略、渗透调节能力及抗氧化机制响应局部接种AMF和干旱信号的规律,重点明确AMF与根瘤菌双接种是否具有协同效益,及其响应局部干旱的机制;阐释AMF和干旱调控蒺藜苜蓿根系局部和系统水平上JA、SA及其复合物的防御响应机制,进一步验证在干旱胁迫条件下AMF通过影响JA和SA关键调控基因PAL和BIK1增强植物系统性抗旱能力的分子生物学证据。本研究主要内容结果归纳如下:(1)在分根系统中的正常水分一侧根系接种AMF,可显著提高根系干重和P素营养的吸收,对于N含量无显著影响,植物响应局部接种信号,通过再分配机制,实现了未接种一侧根系P含量的增加;局部的干旱降低了接种AMF对于根系P吸收的积极效应,同时降低了另一分室的根系P含量。(2)在正常水分下,局部接种AMF提高了蒺藜苜蓿的根系脯氨酸含量,以及POD、CAT、APX的活性,对于MDA含量无显著影响,接种信号启动了系统响应机制,使未接种一侧根系脯氨酸含量得到提高,增强了远端干旱下的根系渗透调节能力和活性氧(Reactive oxygen species,ROS)清除能力及降低了脂质损伤能力。局部的干旱处理导致AMF共生下系统水平的根系脯氨酸大量积累以及SOD、POD、CAT和APX活性的降低。(3)正常水分下局部接种AMF可引起远端未接种根系一侧PAL和BIK1的表达量上调,从而增加了JA和JA-ILE含量。局部的干旱上调了AMF共生下的根系PAL和BIK1的表达量,但对非菌根室内两基因表达量无显著影响;系统响应局部干旱信号后,降低了干旱下的非菌根室一侧JA和JA-ILE两种激素含量。(4)对蒺藜苜蓿进行双接种的相关处理显示,正常水分处理下,局部接种AMF对于提高蒺藜苜蓿的根系P含量比根瘤共生更为显著,局部接种根瘤菌对于根系干重和N含量的提高比AMF更有优势。局部双重接种对根系干重和N、P的吸收未表现出明显的协同作用。正常水分处理下,单独接种AMF较双接种处理和根瘤共生可积累更多的脯氨酸,干旱下则为根瘤菌积累的脯氨酸含量更高。局部双接种处理在提高SOD、CAT和APX三种抗氧化酶活性体现出了显著的协同作用,并在系统水平上受到局部接种的调控,在非菌根室同样显示出协同增效作用。表明植物可响应局部双接种信号,实现系统调控,提高整体根系抗氧化酶活性。在干旱下,局部双接种处理对于PAL和BIK1的促进表现出了显著的协同作用,且引起系统水平上的调控,在非菌根室一侧同样显示出协同效益;双接种下的JA含量与单独接种AMF处理相当,并显著高于根瘤菌处理。这些结果初步证实,局部接种AMF可以有效的启动根系JA和JA-ILE为核心的激素响应机制,提高宿主植物系统抗旱性。