深色有隔内生真菌通过调控光合-渗透-抗氧化系统增强狗牙根在植被混凝土干旱胁迫下的生态修复潜力

《Frontiers in Plant Science》：Dark septate endophytes promote the growth of Cynodon dactylon under drought stress and enhance its potential for use in the ecological restoration of slopes

　　本研究发现深色有隔内生真菌（DSE）能显著提升狗牙根在植被混凝土环境下的抗旱性。通过接种三种DSE菌株（PC/AA/CC），在中等干旱（MD）和严重干旱（SD）条件下，植株干重（DW）、净光合速率（Pn）、渗透调节物质（Pro/SS/SP）含量及抗氧化酶（SOD/POD/CAT）活性显著提升，丙二醛（MDA）含量降低。研究表明DSE通过协同增强光合作用、渗透平衡和抗氧化防御系统，为干旱区边坡生态修复提供新策略。

　　

引言

干旱是全球范围内最严重的自然灾害之一。随着气候变化加剧，干旱频率和强度显著增加，对生态安全构成严重威胁。在边坡生态修复中，植被混凝土技术通过混合土壤、水泥和植物种子形成护坡材料，但干旱环境制约其植被恢复效果。深色有隔内生真菌（DSE）作为一类定殖植物根部的共生真菌，具有增强植物抗旱性的潜力，但其在植被混凝土中的应用尚未系统研究。

材料与方法

本研究以狗牙根（Cynodon dactylon）为宿主植物，选用三种DSE菌株：菊花生帕拉芬霉（Paraphoma chrysanthemicola, PC）、链格孢（Alternaria alternata, AA）和枝状枝孢（Cladosporium cladosporioides, CC）。实验设置两种因素：水分处理（正常供水WW、中度干旱MD、重度干旱SD）和DSE接种处理（PC/AA/CC及对照CK）。通过盆栽模拟植被混凝土环境，测定植株生长指标、光合参数、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性。

结果

生长特性：干旱胁迫显著抑制狗牙根株高和干重，但DSE接种有效缓解此现象。在严重干旱下，CC处理使株高和干重分别提升30.67%和20.00%。

光合特性：DSE接种显著提升净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）。在严重干旱下，AA处理使Pn提高27.49%，CC处理使Tr提升33.64%。

渗透调节：DSE接种促进脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）积累。在严重干旱下，CC处理使Pro含量增加27.02%，同时MDA含量降低8.89%-13.77%。

抗氧化酶活性：DSE接种增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性。在中等干旱下，PC处理使POD活性提升31.43%。

讨论

DSE通过多种机制增强植物抗旱性：其一，菌丝网络扩展根系吸收面积，促进水分和养分运输；其二，调控气孔行为稳定光合作用，其中DSE合成的黑色素可能保护叶绿体结构；其三，诱导渗透物质积累以维持细胞水势，同时激活抗氧化系统清除活性氧（ROS）。主成分分析表明，光合参数（Pn、Ci）、渗透物质（Pro、SS）和抗氧化酶（POD、CAT）是干旱响应的关键指标。

结论

DSE接种通过协同提升狗牙根的光合效率、渗透调节能力和抗氧化防御系统，显著增强其在植被混凝土中的抗旱性。该研究为DSE在干旱区边坡生态修复中的应用提供了理论依据和技术支撑。