生防菌株B9601-Y2對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

程少麗 ，張俊祥，何月秋 ，3，李順德

（1.山東招遠(yuǎn)市果業(yè)總站，265400；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物多樣性國(guó)家工程中心；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院；4.云南玉溪市農(nóng)業(yè)局）

當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)是減少化學(xué)肥料和農(nóng)藥的使用，讓已脆弱的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)，而日益增長(zhǎng)的人口又需要全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)量持續(xù)提高，生物菌肥的開發(fā)和利用為解決人口、環(huán)境和糧食安全之間的矛盾提供了建設(shè)性的出路[1，2]。植物促生長(zhǎng)細(xì)菌 （plant growth-promoting rhizobacteria，PGPB）是能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)的一類有益細(xì)菌[3，4]，它可通過氮的固定[5]、土壤養(yǎng)分的溶解[6]、植物激素的產(chǎn)生[7，8]、乙烯合成的抑制[9]和提高植物對(duì)寒冷[10]、鹽[11]、重金屬毒性[12]和農(nóng)藥的忍耐能力[4，13]直接促進(jìn)植物生長(zhǎng)，也可通過位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)[14]、產(chǎn)生抗生素[15]和誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性[16]等機(jī)制保護(hù)植物免受植物病原菌的為害和降低其為害程度，間接促進(jìn)植物生長(zhǎng)。解淀粉芽孢桿菌植生性亞種 （Bacillus amyloliquefacienssubsp.plantarium） 菌株B9601-Y2（下稱Y2菌株）是具有廣譜抑菌作用[17,18]及促進(jìn)植物生長(zhǎng)作用[19]的極具廣泛開發(fā)應(yīng)用前景的專利菌株（專利號(hào)：ZL200310104195.6）。本研究的重點(diǎn)是獲知PGPB菌株解淀粉芽孢桿菌植生性亞種Y2菌株在田間的應(yīng)用效果，探討其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作為生物肥料的潛力，為生物菌肥的開發(fā)與利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

①供試菌株 Y2水劑（3.2×109cfu/mL，由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南省植物病理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分離）；對(duì)照菌株：解淀粉芽孢桿菌植生性亞種菌株FZB42（下稱FZB42）懸浮劑（2.5×1011cfu/mL，Abitep GmbH 公司生產(chǎn)，已在歐洲登記的微生物肥料產(chǎn)品）。

②參試作物 番茄，2次試驗(yàn)品種均為綠亨108金樽（北京中農(nóng)綠亨種子科技有限公司）；黃瓜，第一次試驗(yàn)品種為冬冠（華遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司），第二次試驗(yàn)品種為綠優(yōu)2號(hào)（日本引進(jìn)品種，進(jìn)口貿(mào)易許可證第A19258）；玉米，2次試驗(yàn)品種均為會(huì)單4號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

①番茄和黃瓜試驗(yàn) 試驗(yàn)在山東省招遠(yuǎn)市羅峰辦事處郭家埠園藝場(chǎng)的日光溫室中進(jìn)行。溫室為鋼架塑料大棚（長(zhǎng)×寬=63 m×9 m，567 m2），試驗(yàn)地土壤為棕壤，肥力上等。共設(shè)7個(gè)處理，處理1：FZB42懸浮劑200倍液；處理2：FZB42懸浮劑400倍液；處理3：FZB42懸浮劑 600倍液； 處理 4：Y2水劑 200倍液；處理5：Y2水劑400倍液；處理6：Y2水劑600倍液；處理7：等量清水對(duì)照（CK）。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。小區(qū)面積為8.4 m2（1.2 m×7 m）。起壟覆膜栽培，株距33 cm，小行距40 cm，大行距80 cm。

番茄第一次試驗(yàn)在定植前7 d往各處理的育苗杯（上口直徑10 cm×高10 cm）中倒入20 mL稀釋液；第二次試驗(yàn)于定植前14 d和21 d分別往各處理的育苗杯中倒入20 mL稀釋液。黃瓜2次試驗(yàn)均于定植前15 d往各處理的育苗杯中倒入20 mL稀釋液。

②玉米試驗(yàn) 試驗(yàn)地點(diǎn)為云南省玉溪市峨山縣大龍?zhí)多l(xiāng)司城村。試驗(yàn)地土壤為紅壤土，肥力中等。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：處理1：Y2水劑500倍液拌種；處理2：Y2水劑500倍液滅活后拌種；處理3：FZB42懸浮劑500倍液；處理4：清水拌種（CK）。播種前拌種、晾干，清水或菌液稀釋液用量為種子量的1/50。平整土地，打塘施肥和播種。各小區(qū)面積66.7 m2，4次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列。采用寬窄行播種，大行距80 cm，小行距40 cm，株距25 cm。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析

黃瓜、番茄播種后90 d，測(cè)定各處理黃瓜、番茄的株高、莖粗（離地60 cm處直徑），各小區(qū)分次采摘，記錄產(chǎn)量和果數(shù)。玉米在播種后的第10天，調(diào)查出苗率、苗高；播種后40 d調(diào)查葉片數(shù)。在收獲前各小區(qū)隨機(jī)5點(diǎn)取樣，各點(diǎn)取2株，調(diào)查株高和取回雌穗，曬干后烤種，其他雌穗一并采收曬干，稱質(zhì)量測(cè)產(chǎn)。

所有數(shù)據(jù)均采用SASv 6.2軟件統(tǒng)計(jì)分析，但百分率數(shù)據(jù)均經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)換后，再行統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 PGPB菌株Y2對(duì)黃瓜生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，菌株Y2和FZB42處理的黃瓜株高、莖粗、單果質(zhì)量和產(chǎn)量都顯著或極顯著高于對(duì)照。與對(duì)照相比，Y2水劑200倍液、400倍液、600倍液小區(qū)產(chǎn)量增產(chǎn)率分別達(dá)9.5%～12.6%，5.9%～6.4%和 2.6%～6.4%；FZB42懸浮液 200倍液、400倍液、600倍液小區(qū)產(chǎn)量增產(chǎn)率分別達(dá)7.6%～9.3%，10.3%～11.2%，4.9%～12.6%。不過，不同處理與對(duì)照間單果質(zhì)量無顯著差異。

2.2 PGPB菌株Y2對(duì)番茄生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表2）表明，菌株Y2和FZB42處理的番茄株高、莖粗、單果質(zhì)量和產(chǎn)量都顯著或極顯著高于對(duì)照。與對(duì)照相比，Y2水劑200倍液、400倍液、600倍液，小區(qū)產(chǎn)量增產(chǎn)率分別達(dá)18.9%～24.8%，9.5%～16.9%，10.6%～17.3%；FZB42懸浮液 200倍液、400倍液、600倍液小區(qū)產(chǎn)量增產(chǎn)率分別達(dá)11.5%，19.6%，10.0%～20.1%，7.8%～14.4%。

2.3 PGPB菌株Y2對(duì)玉米生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量的影響

表1 PGPB菌株處理后的黃瓜植株和產(chǎn)量性狀

表2 PGPB菌株處理后番茄植株和產(chǎn)量性狀

試驗(yàn)結(jié)果（表3）表明，菌株Y2和FZB42處理的玉米出苗率、葉片數(shù)、株高、穗位高、穗粗、穗行粒、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均顯著或極顯著高于對(duì)照。Y2水劑 500倍液處理、Y2水劑 500倍液滅活處理和FZB42懸浮劑500倍液處理與對(duì)照處理相比，增產(chǎn)率分別達(dá) 7.3%～11.5%，5.1%～5.4%和 6.2%～8.9%。與對(duì)照相比，Y2水劑500倍液處理出苗率提高2.3%～3.7%、葉片數(shù)增加17.9%～21.6%、株高增加8.1%～10.5%、穗位高提高22.4%～33.7%、穗行粒數(shù)增加6.3%～16.7%、穗粗增加1.5%～3.6%、穗長(zhǎng)增加4.6%～8.7%、千粒質(zhì)量增加0.9%～3.1%。

表3 PGPB菌株對(duì)玉米植株性狀及產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)的PGPB已被廣泛報(bào)道[20，21]。植物的根能為PGPB提供定殖場(chǎng)所，其滲出液和消融產(chǎn)物又為PGPB提供了生存、繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。PGPB在獲得植物提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，也為植物提供其所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或者是提供促進(jìn)植物生長(zhǎng)的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。以前的室內(nèi)試驗(yàn)表明，B9601-Y2對(duì)植物生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用[17]，這次試驗(yàn)結(jié)果再次證實(shí)了接種該菌株后，作物生長(zhǎng)加快，產(chǎn)量顯著增加。

在田間，接種PGPB菌株B9601-Y2后，作物形態(tài)發(fā)生改變，在黃瓜、番茄上表現(xiàn)出株高增加、蔓莖加粗；在玉米上，表現(xiàn)出株高和葉片數(shù)增加。產(chǎn)生的原因可能是B9601-Y2菌株對(duì)作物的光合作用產(chǎn)生了積極影響。植物的光合作用酶活力與葉綠素含量和植物激素的含量密切相關(guān)[22]，葉綠素濃度增加是光合作用增強(qiáng)的一個(gè)重要原因，而在一定程度上，光合作用強(qiáng)弱決定了作物的生產(chǎn)力。

接種菌株B9601-Y2對(duì)黃瓜單果質(zhì)量沒有明顯影響，這主要是因?yàn)樵邳S瓜采摘過程中，通常按照要求的規(guī)格（大小一致）進(jìn)行采摘。PGPB菌株提高黃瓜產(chǎn)量主要體現(xiàn)在結(jié)果數(shù)的增加上，Utkhede等[23]用Bacillus subtilisBACT-0接種黃瓜的試驗(yàn)結(jié)果也顯示，其主要是提高黃瓜的坐果率，從而增加結(jié)果數(shù)。B9601-Y2菌株對(duì)玉米果穗的穗行數(shù)沒有影響，這與Zaied等[24]報(bào)道的植物促生菌（如Azospirillum和A-zotobacter）不能增加玉米穗行數(shù)的結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果也顯示，玉米接種B9601-Y2菌株雖不能增加果穗的穗行數(shù)，但顯著增加穗粗、穗長(zhǎng)以及行粒數(shù)。

Kloepper等[25]報(bào)道，植物促生菌的效果可能會(huì)受到環(huán)境條件（例如土壤類型、養(yǎng)分狀況以及土壤溫濕度）影響表現(xiàn)不穩(wěn)定。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，B9601-Y2菌株無論是在南方的紅壤土，還是在北方的棕壤土均表現(xiàn)出良好的促生長(zhǎng)效果，且2次試驗(yàn)結(jié)果增長(zhǎng)效果差異不大，這說明B9601-Y2菌株具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力以及穩(wěn)定的增產(chǎn)效果。

作為FZB42的同一個(gè)亞種細(xì)菌 （Bacillus amyloliquefacienssubsp.plantarium）[26]，B9601-Y2 促進(jìn)植物生長(zhǎng)的機(jī)制可能與FZB42有很多相似之處，如增加了土壤中固定態(tài)磷的溶解[27]，提高磷的活性，使難溶性磷逐漸轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的磷，供植物吸收利用；產(chǎn)生植物激素促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育[28]。B9601-Y2菌株具有的廣譜抑菌作用也抑制了植物病原菌以及其他有害微生物的侵染繁殖，間接地促進(jìn)植物生長(zhǎng)[18，19]。此外，本試驗(yàn)以及以前的試驗(yàn)研究顯示，B9601-Y2菌株的使用濃度低于FZB42菌株使用濃度的100倍，卻與FZB42取得了相似的促生長(zhǎng)效果，這可能暗示了B9601-Y2具有良好的定殖能力和更好的促生長(zhǎng)能力[29]。

[1]Haggag W M.Sustainable agriculture management of plant diseases[J].J Biol Sci,2002,2(4):280-284.

[2]Selvakumar G,Mohan M,Kundu S,et al.Cold tolerance and plant growth promotion potential ofSerratia marcescens strain SRM (MTCC 8708)isolated from flowers of summer squash (Cucurbita pepo)[J].Lett Appl Microbiol,2008,46(2):171-175.

[3]Glick B R.The enhancement of plant growth by free-living bacteria[J].Can J Microbiol,1995,41(2):109-117.

[4]Bloemberg G V,Lugtenberg B J J.Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria[J].Curr Opin Plant Biol,2001,4(4):343-350.

[5]Han J G,Sun L,Dong X Z,et al.Characterization of a novel plant growth-promoting bacteria strainDelftia tsuruhatensis HR4 both as a diazotroph and a potential biocontrol agent against various plant pathogens[J].Syst Appl Microbiol,2005,28:66-76.

[6]Rodriguez H,Fraga R.Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion[J].Biotechnol Adv,1999,17:319-339.

[7]Bottini R,Cassán F,Piccoli P.Gibberellin production by bacteria and its involvement in plant growth promotion and yield increase[J].Appl Microbiol Biotechnol,2004,65:497-503.

[8]Nassar A H,Khaled A E,Krishnapillai S.Promotion of plant growth by an auxin-producing isolate of the yeast Williopsis saturnusendophytic in maize(Zea maysL.)roots[J].Biol Fertil Soils,2005,42:97-108.

[9]Correa J D,Barrios M L,Galdona R P.Screening for plant growth-promoting rhizobacteria inChamaecytisus proliferus(tagasaste),a forage tree-shrub legume endemic to the Canary Islands[J].Plant Soil,2004,266:261-272.

[10]Katiyar V,Goel R.Solubilization of inorganic phosphate and plant growth promotion by cold tolerant mutants of Pseudomonas fluorescens[J].Microbiol Res,2003,158(2):163-168.

[11]Mayak S,Tirosh T,Glick B R.Plant growth-promoting bacteria confer resistance in tomato plants to salt stress[J].Plant Physiology and Biochemistry,2004,42(6):565-572.

[12]Wani P A,Khan M S,Zaidi A.Effect of metal-tolerant plant growth-promotingRhizobiumon the performance of pea grown in metal-amended soil[J].Arch Environ Contam Toxicol,2008,55:33-42.

[13]Glick B R,Bashan Y.Genetic manipulation of plant growth-promoting bacteria to enhance biocontrol of phytopathogens[J].Biotechnol Adv,1997,15(2):353-378.

[14]Hammond-Kosack K E,Jones J D G.Resistance genedependent plant defense responses[J].The Plant Cell,1996,8:1 773-1 791.

[15]DeGray G,Rajasekaran K,Smith F,et al.Expression of an antimicrobial peptide via the chloroplast genome to control phytopathogenic bacteria and fungi[J].Plant Physiol,2001,127:852-862.

[16]van Loon L C,Bakker P A H M,Pieterse C M J.Systemic resistance induced by rhizosphere bacteria [J].Annu Rev Phytopathol,1998,36:453-483.

[17]和鳳美，何月秋，朱永平.生防菌B9601的防治效果研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，24（4）：312-314，336.

[18]汪澈，何月秋，張永慶.枯草芽孢桿菌B9601-Y2抑菌蛋白活性及產(chǎn)生條件的研究[J].植物病理學(xué)報(bào)，2005，35（1）：30-36.

[19]和鳳美，何月秋，唐文華，等.生防菌株B9601對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)作用的研究 [J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2002，18（4）：62-64.

[20]Barka E A,Belarbi A,Hachet C,et al.Enhancement of in vitro growth and resistance to gray mold of Vitis vinifera co-cultured with plant growth-promoting rhizobacteria[J].FEMS Microbiol Lett,2000,186:91-95.

[21]Ramamoorthy V,Viswanathan R,Raghuchander T,et al.Induction of systemic resistance by plant growth promoting rhizobacteria in crop plants against pests and diseases[J].Crop Prot,2001,20:1-11.

[22]Tsenova E.Physiological effects of synthetic growth regulator Tidiasuron in high plants[J].Plant Physiol,1990:250-265.

[23]Utkhede R S,Koch C A,Menzies J G.Rhizobacterial growth and yield promotion of cucumber plants inoculated withPythium aphanidermatum [J].Can J Plant Pathol,1999,21:265-271.

[24]Zaied K A,Abd El-Hady A H,Sharief A E,et al.Effect of horizontal DNA transfer inAzospirillumandAzotobacterstrains on biological and biochemical traits of nonlegume plants[J].J Appl Sci Res,2007,3(1):73-86.

[25]Kloepper J W，Lifshitz R，Zablotowicz R M.Free-living bacterialinocula forenhancing crop productivity[J].Trends Biotechnol,1989,7:39-44.

[26]Borriss R,Chen X H,Rueckert C,et al.Relationship of Bacillus amyloliquefaciensclades associated with strains DSM7Tand FZB42T:a proposal forBacillus amyloliquefacienssubsp.amyloliquefacienssubsp.nov.andBacillus amyloliquefacienssubsp.plantarumsubsp.nov.based on complete genome sequence comparisons [J].Int J Syst Evol Microbiol,2010,61:1 786-1 801.

[27]Camilo A R,Joseph W K.Plant growth promotion by Bacillus amyloliquefaciensFZB45 depends on inoculum rate and P-related soil properties [J].Biol Fertil Soils,2010,46(8):835-844.

[28]Idris E E,Iglesias D J,Talon M,et al.Tryptophan-dependent production of Indole-3-Acetic Acid (IAA)affects level of plant growth promotion byBacillus amyloliquefaciensFZB42[J].Mol Plant-Microb Interact,2007,20:619-626.

[29]張俊祥，程少麗，吳興興，等.生防菌株B9601-Y2促進(jìn)植物生長(zhǎng)和防治辣椒青枯病研究[C]//彭友良，朱有勇.中國(guó)植物學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2009：589.