基質(zhì)添加菌劑對黃瓜幼苗低溫貯藏特性的影響

買買提吐遜·肉孜 段奇珍 曲 梅 高麗紅

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京 100193）

隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，專業(yè)化育苗技術(shù)的重要性逐漸顯現(xiàn)，工廠化穴盤育苗技術(shù)近幾年在我國得到了較快的發(fā)展。然而，產(chǎn)業(yè)化的商品苗在運(yùn)輸、銷售和貯藏過程中因低溫弱光、機(jī)械震蕩、滯銷等種種原因?qū)е落N售前的黃瓜（Cucumis sativus L.）幼苗質(zhì)量下降，不能達(dá)到消費(fèi)者的要求或定植后生長緩慢甚至死亡，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何保持幼苗從生產(chǎn)到定植之前的健康壯苗水平，提高運(yùn)輸或長期貯藏效果，延長供應(yīng)和銷售時間成為亟待解決的問題（魏智龍 等，2000）。

貯藏溫度是影響幼苗質(zhì)量的重要因素之一。Heins等（1996）、Nishine等（1996）對番茄、大白菜穴盤苗貯藏特性影響因素的研究表明，穴盤苗的貯藏質(zhì)量主要受貯藏溫度和貯藏時期長短的影響。國內(nèi)對不同溫度下黃瓜穴盤苗的貯藏效果的相關(guān)研究表明，12 ℃是黃瓜幼苗貯藏的適宜溫度（許蕊和李高燕，2009）。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilsis）對植株的生長具有促進(jìn)作用，能提高植株SOD、POD和CAT等保護(hù)酶的活性，降低MDA含量（尹漢文 等，2006）。叢枝菌根菌（Arbuscular Mycorrhiza，AM）能促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收，提高作物對低溫、干旱、鹽堿等逆境的抗性并減少土傳疾病和線蟲等的侵染。西球囊霉（Glomusmosseae，GM）菌根接種黃瓜幼苗根后，黃瓜葉片中的葉綠素 a、b含量均有所增加，提高了幼苗的抗逆性（耿廣東 等，2008）。但通過向基質(zhì)中添加菌劑，能否提高穴盤苗的耐貯運(yùn)特性鮮有報道。

本試驗以生產(chǎn)中栽培面積大，穴盤育苗技術(shù)應(yīng)用廣的黃瓜為材料，研究基質(zhì)中添加促進(jìn)植物生長的微生物菌劑對黃瓜幼苗低溫貯藏特性的影響，為黃瓜育苗的專業(yè)化生產(chǎn)和銷售提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜品種為津育5號，采用72孔穴盤進(jìn)行育苗。供試菌劑為：淀粉降解枯草芽孢桿菌Bacillus amyloliquefaciens（以下簡稱 FZB-42），有效活菌數(shù)約 5×1010個·mL-1，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院提供；叢枝菌根真菌Glomusmosseae（以下簡稱GM），由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供；Bio爸愛我牌生物肥（以下簡稱 Bio），由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)與肥料系研制，直接從農(nóng)貿(mào)市場購買。

1.2 試驗方法

1.2.1 育苗 試驗于2010年1月22日～3月8日在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園日光溫室內(nèi)進(jìn)行，所用草炭和蛭石基質(zhì)從市場購買（吉林省永吉縣雙河鎮(zhèn)綠洲草炭加工廠生產(chǎn)）。草炭和蛭石按2 V∶1 V均勻攪拌形成復(fù)合基質(zhì)后再進(jìn)行菌劑處理。各種菌劑在播種之前按照預(yù)備試驗獲得的較適宜的添加量添加于基質(zhì)中。處理1：0.01 % FZB-42菌液以每孔3mL均勻噴入裝滿復(fù)合基質(zhì)的穴孔內(nèi)；處理2：GM按1 V∶20 V與復(fù)合基質(zhì)均勻攪拌；處理3：Bio按1 V∶30 V與復(fù)合基質(zhì)均勻攪拌；處理4：不加任何菌劑（CK1）。

每處理播種3盤（每盤72孔），作為3次重復(fù)。播種后的穴盤隨機(jī)排列于溫室中溫光環(huán)境一致的地方進(jìn)行常規(guī)管理，當(dāng)穴盤苗長到兩葉一心（苗齡為45d）時對幼苗進(jìn)行低溫貯藏處理。

1.2.2 低溫貯藏 在貯藏前一天對黃瓜幼苗各項生理指標(biāo)進(jìn)行測定，然后將穴盤以每6株苗為一塊剪成若干塊，每個處理隨機(jī)選出18塊，置于RXZ智能型人工氣候室里進(jìn)行貯藏試驗。氣候室內(nèi)空氣晝夜溫度均設(shè)置為12 ℃，相對濕度為90 %，光照強(qiáng)度為50μmol·m-2·s-1，晝夜光照周期為8h/16h。低溫貯藏處理之前澆透水，貯藏期間根據(jù)苗情進(jìn)行適當(dāng)噴水。貯藏時間分別為3、6、9、12d。每個貯藏時期分別從每個處理中隨機(jī)抽取24株葉片完整無損、無特別嚴(yán)重冷害癥狀的幼苗測其葉綠素含量、光合速率、MDA含量、鮮質(zhì)量等指標(biāo)。同時，每個貯藏時期從每個處理中隨機(jī)抽選 10株黃瓜幼苗置于適宜的光溫環(huán)境（智能日光溫室，室內(nèi)晝夜溫度 28 ℃／15℃，相對濕度70 %以上）中進(jìn)行生長，并于第3天測定不同處理黃瓜幼苗的凈光合速率，將其與未低溫貯藏處理的同齡黃瓜幼苗（CK2）進(jìn)行比較，評價其光合速率恢復(fù)情況。

1.3 項目測定

黃瓜幼苗葉綠素總含量采用丙酮法測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定；光合速率采用 LI-6400光合儀測定（人工氣候室內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)光源測光合速率，光照強(qiáng)度為 50μmol·m-2·s-1，恢復(fù)時測光合速率則在自然光下測定）；幼苗鮮質(zhì)量用天平（0.01 g）進(jìn)行稱量。

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2003軟件進(jìn)行整理，用SPSS13.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行LSD-Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片葉綠素總含量的影響

由圖1可知，貯藏之前不同菌劑處理的幼苗葉綠素含量均明顯高于對照，不同菌劑之間也存在差異。隨著低溫貯藏天數(shù)的增加，所有處理葉片葉綠素總含量整體呈下降趨勢。在相同的貯藏期間，育苗基質(zhì)菌劑處理下降平緩，幼苗葉綠素含量相對保持較高的水平。其中，F(xiàn)ZB-42和Bio處理幼苗葉綠素總含量明顯高于GM和CK1。葉綠素是植物光合反應(yīng)中不可或缺的重要物質(zhì)，其含量高低與光合作用強(qiáng)弱呈正相關(guān)關(guān)系。因此，F(xiàn)ZB-42和Bio處理在低溫貯藏條件下能使黃瓜幼苗葉片保持較高的葉綠素含量，有利于促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累和保持黃瓜幼苗健康的生長狀態(tài)。

圖1 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片葉綠素總含量的影響

圖2 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片光合速率的影響

2.2 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片光合速率的影響

不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片光合速率的影響結(jié)果如圖2所示，貯藏之前各處理葉片的光合速率幾乎一致，但隨著低溫貯藏時間的延長，各處理的光合速率急速下降。FZB-42、GM、Bio處理的光合速率貯藏6d后開始回升；其中GM處理在貯藏9d后又下降至CK1的水平；CK1光合速率一直持續(xù)下降。試驗結(jié)果顯示，菌劑處理在低溫貯藏條件下能使黃瓜幼苗光合速率維持較高的水平，尤以FZB-42和Bio處理的效果明顯。

幼苗低溫貯藏結(jié)束后能否盡快地適應(yīng)外界環(huán)境，恢復(fù)正常生長是評價貯藏效果的關(guān)鍵。本試驗中，同時對貯藏結(jié)束后置于適宜生長環(huán)境里的菌劑處理和未低溫貯藏處理的植株光合速率進(jìn)行了測定，結(jié)果見表1。貯藏3d的黃瓜幼苗，F(xiàn)ZB-42和Bio處理的光合速率恢復(fù)得最快，其光合速率已經(jīng)超過未低溫貯藏CK2的水平，且遠(yuǎn)高于低溫貯藏的CK1；貯藏6d的黃瓜幼苗，F(xiàn)ZB-42、GM以及 Bio處理的光合速率比低溫貯藏 CK1恢復(fù)得快，光合速率高于未低溫貯藏CK2以及低溫貯藏CK1，且FZB-42和Bio與兩個對照差異顯著；貯藏9d后，所有貯藏處理的光合速率均低于未低溫貯藏 CK2，但顯著高于低溫貯藏 CK1，其中 FZB-42的光合速率高于其他菌劑處理；貯藏12d，GM和Bio處理的光合速率恢復(fù)第3天就超過未經(jīng)低溫貯藏CK2水平，而低溫貯藏 CK1幼苗枯死。上述試驗結(jié)果表明，基質(zhì)菌劑處理能加快貯藏幼苗光合速率的恢復(fù)速度，其中 FZB-42處理能明顯地加快黃瓜幼苗貯藏后的光合速率，有利于貯藏苗盡快恢復(fù)正常的生長狀態(tài)。GM和Bio處理的光合速率恢復(fù)則相對緩慢。

2.3 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片MDA含量的影響MDA是細(xì)胞膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)

物，能直接反映細(xì)胞膜系統(tǒng)的受損程度。由圖3可知，隨著貯藏時間的延長，F(xiàn)ZB-42處理的MDA含量變化幅度較小，基本上保持相對穩(wěn)定的水平；GM和Bio處理的MDA含量在不同貯藏時間段其變化幅度較大，但隨著貯藏時間的延長，其總體含量低于CK1。說明基質(zhì)中添加菌劑處理能使黃瓜幼苗在低溫貯藏條件下保持較穩(wěn)定或相對較低的MDA含量，對膜系統(tǒng)受損有一定的緩沖作用，其中FZB-42的作用較明顯。

圖3 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗葉片MDA含量的影響

圖4 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗單株鮮質(zhì)量的影響

2.4 不同菌劑處理對低溫貯藏黃瓜幼苗單株鮮質(zhì)量的影響

低溫使黃瓜幼苗新陳代謝紊亂，新合成的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)移受阻，導(dǎo)致植株異常生長。圖4表明，在貯藏之前，不同處理幼苗單株鮮質(zhì)量的差異較大，進(jìn)入貯藏期以后這種差異仍然持續(xù)。FZB-42和GM處理幼苗貯藏3d單株鮮質(zhì)量明顯下降，但在隨后的貯藏期間，其單株鮮質(zhì)量保持較穩(wěn)定的水平，變化幅度較小。Bio和CK的單株鮮質(zhì)量在貯藏期間變化比較復(fù)雜，變化幅度較大，尤其 CK1的變化幅度最明顯。試驗結(jié)果證明，基質(zhì)菌劑處理能消除因低溫貯藏而出現(xiàn)的大小苗或生長不齊的現(xiàn)象，其中FZB-42的作用最明顯。

3 結(jié)論與討論

育苗基質(zhì)中添加促進(jìn)植物生長的微生物菌劑能提高黃瓜幼苗的低溫貯藏效果，加快貯藏后光合能力恢復(fù)速度。本試驗結(jié)果表明，低溫貯藏條件下，F(xiàn)ZB-42和Bio能增加黃瓜幼苗的葉綠素含量，保持較高的光合速率，貯藏結(jié)束后能較快地恢復(fù)到正常的生長狀態(tài)。同時，F(xiàn)ZB-42處理能使黃瓜幼苗保持較低的MDA含量，減少細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受破壞程度，有利于黃瓜幼苗保持比較正常的新陳代謝活動。FZB-42和 GM處理在低溫貯藏期間能保持較穩(wěn)定的單株鮮質(zhì)量，幼苗長勢整齊。

微生物是土壤基質(zhì)中最活躍的生物體，能降解各種有害物質(zhì)。育苗基質(zhì)添加微生物菌劑后與植物形成的微生物-植物互作體系，刺激植物體內(nèi)各類酶的活性，從而改善黃瓜幼苗的各種生理特性。有報道稱，F(xiàn)ZB-42與植物根系形成互作系統(tǒng)，能提高植株SOD、POD和CAT保護(hù)酶活性，降低MDA含量（Abdullah et al.，2008；葛慈斌 等，2009）。在低溫條件下，F(xiàn)ZB-42可通過其互作體系影響幼苗根系酶系統(tǒng)活性，從而保持較低的MDA水平。GM能提高蔬菜幼苗根系中SOD、PAL等酶的活性，增加根系干質(zhì)量，改善地上部生長，但顯著地減少根系周圍的真菌數(shù)量，從而控制黃瓜苗期各種病害（范燕山，2008；王倡憲 等，2008）。良好的根系生長環(huán)境能提高幼苗的耐低溫能力，通過其根系周圍的微生物直接或間接作用達(dá)到較好的貯藏效果。Bio生物肥能通過各種拮抗菌與有機(jī)堆肥混合，對根系環(huán)境產(chǎn)生影響，有利于促進(jìn)根系的生長，進(jìn)而影響幼苗的質(zhì)量。

微生物不僅親自參與降解土壤基質(zhì)里的各種物質(zhì)，其分泌物或次代謝產(chǎn)物也影響植物生長。有關(guān)基因組研究表明，包含ACC脫氨酶的假單胞菌 FZB-42能提高植株 SOD、POD和CAT等多種保護(hù)酶的活性，可用于抵抗干旱等各種環(huán)境脅迫（Chen et al.，2009）。FZB-42和Bio可能是通過根系-微生物分泌物或其次代謝分泌物互作來調(diào)節(jié)作物根際環(huán)境，從而提高葉綠素含量和光合速率。微生物雖然對溫度比較敏感，但其代謝分泌物則少受或不受溫度的影響，因此，這些促生菌可以通過其代謝分泌物間接地提高幼苗在低溫條件下耐低溫抗脅迫能力，但其生理機(jī)理還不清楚，因此本試驗沒有對育苗基質(zhì)的化學(xué)成分進(jìn)行研究和分析，需要進(jìn)一步用土壤酶活性方面的研究來解釋。

本試驗結(jié)果顯示，微生物菌劑能增強(qiáng)黃瓜幼苗耐低溫脅迫能力，從而提高低溫貯藏效果。這可能是由于微生物-植物根系互作體系通過調(diào)控一系列抗脅迫基因來影響幼苗根際環(huán)境或其二次代謝物直接參與一系列低溫脅迫生理反應(yīng)造成的，具體機(jī)理需要進(jìn)一步研究來驗證。

范燕山.2008.叢枝菌根真菌對有機(jī)基質(zhì)栽培番茄生長的影響〔碩士論文〕.長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué).

耿廣東，謝兵，李莉，張素勤.2008.VA菌根對黃瓜幼苗生長及生理特性的影響.長江蔬菜，（11）：29-31.

葛慈斌，劉波，藍(lán)江林，黃素芳，朱育菁.2009.生防菌J K-2對尖孢鐮刀菌抑制特性的研究.福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，24（1）：29-34.

魏智龍，鄒志榮，吳正景.2000.蔬菜與花卉的工廠化育苗技術(shù).北京農(nóng)業(yè)科學(xué)，18（6）：17-19.

王倡憲，郝志鵬.2008.叢枝菌根真菌對黃瓜枯萎病的影響.菌物學(xué)報，27（3）：395-404.

許蕊，李高燕.2009.不同貯藏溫度對黃瓜秧苗質(zhì)量的影響.安徽農(nóng)學(xué)通報，15（1）：54-57.

尹漢文，郭世榮，劉偉，陳海麗.2006.枯草芽孢桿菌對黃瓜耐鹽性的影響.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，29（3）：18-22.

Abdullahm T，Ali N Y，Suleman P.2008.Biological control of Sclerotinia sclerotiorum （Lib.） de Bary with Trichoderma harzianum and Bacillus amyloliquefaciens.Crop Protection，27（10）：1354-1359.

Chen X H，Koumoutsi A，Scholz R，Schneider K，Vater J，Süssmuth R，Piel J，Borriss R.2009.Genome analysis of Bacillus amyloliquefaciens FZB42 reveals its potential for biocontrol of plant pathogens.Journal of Biotechnology，140：27-37.

Heins R D，Thomas F，Wallace J.1996.Systems for storage of bedding-plants plugs.Bedding Plants Foundation INC，71：383-388.

Nishine H，Yoshida K，Masui N，Hashimoto Y.1996.Storage of tomato seedling plant plugs under faint irradiation and low temperature.Acta Hort，44：268-273.