【目的】探究霍氏假单胞菌M11与巨大芽孢杆菌M28对土壤低肥力胁迫下玉米光合特性的调控作用及生理机制差异。【方法】开展盆栽试验,设置正常土壤对照(control check,CK)、低养分处理(low nutrient treatment,LNT)及低养分接种处理(M11+...【目的】探究霍氏假单胞菌M11与巨大芽孢杆菌M28对土壤低肥力胁迫下玉米光合特性的调控作用及生理机制差异。【方法】开展盆栽试验,设置正常土壤对照(control check,CK)、低养分处理(low nutrient treatment,LNT)及低养分接种处理(M11+LNT、M28+LNT)。于玉米抽雄期测定土壤养分、植株生长指标、气体交换参数、叶绿素荧光特性及快速叶绿素荧光诱导动力学(O-J-I-P chlorophyll a fluorescence transient,OJIP)曲线,于成熟期测定产量。【结果】M11显著提高了土壤有效磷、速效钾和有机质含量,降低了电导率;M28显著提升了土壤全氮含量。2种接种处理均能显著促进玉米生长,提高株高、叶面积、SPAD值及生物量;极显著提升净光合速率(net photosynthetic rate,P_(n))、气孔导度(stomatal conductance,G_(s))、蒸腾速率(transpiration rate,T_(r))和水分利用效率(water use efficiency,WUE),降低胞间CO_(2)浓度(intercellular CO_(2)concentration,C_(i))。荧光参数显示最小荧光(minimal fluorescence,F_(o))降低,最大光化学效率(maximum quantum yield of PSⅡ,F_(v)/F_(m))、实际光化学量子产量(actual quantum yield of PSⅡ,Φ_(PSⅡ))、表观光合电子传递速率(electron transport rate,ETR)、光化学淬灭系数(photochemical quenching,qP)和基于激发能压力的光化学淬灭系数(fraction of open PSⅡ centers based on excitation energy,qL)显著提高,非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching,NPQ)无显著变化。OJIP曲线表明接种处理未出现K点,J点荧光降低,I点和P点荧光提高,相对可变荧光的差异动力学ΔV_(t)分析证实菌株同步优化光系统Ⅱ(photosystem Ⅱ,PSⅡ)供体侧与受体侧的电子传递,I−P相振幅增大表明光系统I(photosystem I,PSI)活性增强。快速叶绿素荧光诱导动力学分析(junction-intermediate-peak test,JIP-test)参数显示,接种处理显著提高了以吸收光能为基础的性能指数(performance index based on absorbed light energy,PI_(ABS))、以单位面积为基础的性能指数(performance index on a cross-section basis,PI_(CS))、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过Q_(A)的其他电子受体的概率(probability that a trapped exciton moves an electron into the electron transport chain beyond Q_(A),Ψ_(o))、电子传递的量子产额(quantum yield for electron transport,φ_(Eo))和单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(electron transport flux per RC,ETo/RC),降低了单位反应中心耗散的能量(dissipated energy flux per cross-sectional area,DI_(o)/RC)和用于热耗散的量子比率(quantum ratio for dissipated energy,φ_(Do))。最终,M11和M28处理使玉米鲜重较LNT组分别显著提高30.61%和22.64%。干重分别提高26.68%和23.41%。【结论】M11主要通过提高土壤有效磷、速效钾含量直接优化能量代谢与气孔运动;而M28主要通过提升土壤全氮含量,侧重于稳定光合机构结构。二者共同保护光合机构完整性并优化光系统电子传递效率,显著增强了低肥力胁迫下玉米的光合性能与产量,为微生物菌剂在绿色增产中的应用提供了理论支持。展开更多
文摘【目的】探究霍氏假单胞菌M11与巨大芽孢杆菌M28对土壤低肥力胁迫下玉米光合特性的调控作用及生理机制差异。【方法】开展盆栽试验,设置正常土壤对照(control check,CK)、低养分处理(low nutrient treatment,LNT)及低养分接种处理(M11+LNT、M28+LNT)。于玉米抽雄期测定土壤养分、植株生长指标、气体交换参数、叶绿素荧光特性及快速叶绿素荧光诱导动力学(O-J-I-P chlorophyll a fluorescence transient,OJIP)曲线,于成熟期测定产量。【结果】M11显著提高了土壤有效磷、速效钾和有机质含量,降低了电导率;M28显著提升了土壤全氮含量。2种接种处理均能显著促进玉米生长,提高株高、叶面积、SPAD值及生物量;极显著提升净光合速率(net photosynthetic rate,P_(n))、气孔导度(stomatal conductance,G_(s))、蒸腾速率(transpiration rate,T_(r))和水分利用效率(water use efficiency,WUE),降低胞间CO_(2)浓度(intercellular CO_(2)concentration,C_(i))。荧光参数显示最小荧光(minimal fluorescence,F_(o))降低,最大光化学效率(maximum quantum yield of PSⅡ,F_(v)/F_(m))、实际光化学量子产量(actual quantum yield of PSⅡ,Φ_(PSⅡ))、表观光合电子传递速率(electron transport rate,ETR)、光化学淬灭系数(photochemical quenching,qP)和基于激发能压力的光化学淬灭系数(fraction of open PSⅡ centers based on excitation energy,qL)显著提高,非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching,NPQ)无显著变化。OJIP曲线表明接种处理未出现K点,J点荧光降低,I点和P点荧光提高,相对可变荧光的差异动力学ΔV_(t)分析证实菌株同步优化光系统Ⅱ(photosystem Ⅱ,PSⅡ)供体侧与受体侧的电子传递,I−P相振幅增大表明光系统I(photosystem I,PSI)活性增强。快速叶绿素荧光诱导动力学分析(junction-intermediate-peak test,JIP-test)参数显示,接种处理显著提高了以吸收光能为基础的性能指数(performance index based on absorbed light energy,PI_(ABS))、以单位面积为基础的性能指数(performance index on a cross-section basis,PI_(CS))、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过Q_(A)的其他电子受体的概率(probability that a trapped exciton moves an electron into the electron transport chain beyond Q_(A),Ψ_(o))、电子传递的量子产额(quantum yield for electron transport,φ_(Eo))和单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(electron transport flux per RC,ETo/RC),降低了单位反应中心耗散的能量(dissipated energy flux per cross-sectional area,DI_(o)/RC)和用于热耗散的量子比率(quantum ratio for dissipated energy,φ_(Do))。最终,M11和M28处理使玉米鲜重较LNT组分别显著提高30.61%和22.64%。干重分别提高26.68%和23.41%。【结论】M11主要通过提高土壤有效磷、速效钾含量直接优化能量代谢与气孔运动;而M28主要通过提升土壤全氮含量,侧重于稳定光合机构结构。二者共同保护光合机构完整性并优化光系统电子传递效率,显著增强了低肥力胁迫下玉米的光合性能与产量,为微生物菌剂在绿色增产中的应用提供了理论支持。
