一株能促進(jìn)辣椒生長的生防芽孢桿菌

張夢君，譚石勇，薛召東，談泰猛，孫向平，嚴(yán)準(zhǔn)，曾糧斌

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，長沙，410205；2.中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；3.湖南泰谷生物科技股份有限公司；4.農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與生物肥料重點實驗室）

辣椒（Capsicum annuumL.），又名番椒、秦椒、辣角等，茄科、辣椒屬，為一年或有限多年生草本植物。辣椒果實通常呈圓錐形或長圓形，未成熟時呈綠色，成熟后變成鮮紅色、綠色或紫色，以紅色最為常見[1]。辣椒用途很廣，不僅可鮮食、加工成食品、還可作為調(diào)料品和醫(yī)藥、化工、軍工等方面的原料。其獨(dú)特的辛辣芳香的誘人剌激和對人體的營養(yǎng)保健功能，吸引了世界上越來越多的人們，比如吃膩了酸甜味的西方人，為了尋求刺激越來越喜歡辣椒美食。辣椒在東南亞、南亞、朝鮮半島和拉丁美洲等許多國家均有種植，已經(jīng)成為世界上僅次于豆類、番茄的第三大蔬菜作物[2]。辣椒疫病俗稱“死秧病”，是由辣椒疫霉引起的一種土傳病害，大水漫灌和高溫高濕條件下容易大面積流行，常造成辣椒減產(chǎn)，甚至絕收，已成為世界范圍內(nèi)辣椒的毀滅性病害?；瘜W(xué)防治不能從根本上解決辣椒疫病，當(dāng)辣椒疫病大面積暴發(fā)時，農(nóng)藥無法對其有效控制。因此，越來越多的研究人員將目光投向病原菌的拮抗菌，希望通過拮抗菌的生物防治控制辣椒疫病[3]。

芽孢桿菌（Bacillusspp.）是一類好氧兼厭氧、產(chǎn)生抗逆性內(nèi)生孢子的桿狀細(xì)菌，可忍受各種不良的環(huán)境條件， 是一種常見的根際促生細(xì)菌（Plant Growth-promoting Rhizobacteria，簡稱PGPR）[4]。 芽孢桿菌的促生機(jī)制主要包括：一是提高植物根際養(yǎng)分的可利用性，如促進(jìn)難溶性磷、鐵和微量元素的吸收[5]；二是產(chǎn)生植物激素類物質(zhì)，如吲哚乙酸（IAA）、細(xì)胞分裂素（cytokinins）和赤霉素（GAs）等[6～8]；三是產(chǎn)生揮發(fā)性化合物（volatiles）[9]。此外，還可以通過抑制病原物和誘導(dǎo)抗性來間接地促進(jìn)植物生長[10]。本試驗采用盆栽的方法，研究一株芽孢桿菌PBS-14 對辣椒生長和疫病發(fā)生的影響，為后續(xù)生物菌肥的開發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

①供試菌及培養(yǎng)基 芽孢桿菌PBS-14 和辣椒疫酶病原真菌都為本實驗室前期分離并保存。芽孢桿菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基 （NB）：蛋白胨10 g、牛肉膏5 g、NaCl 5 g，去離子水定容至1 000 mL，pH 值7.2～7.4，1×105Pa 滅菌30 min。辣椒疫酶病原真菌培養(yǎng)采用PDA 液體培養(yǎng)基：去皮馬鈴薯200 g、 葡萄糖20 g、 水1 000 mL，pH 值7.2～7.4，1×105Pa 滅菌30 min。

②供試?yán)苯菲贩N及育苗基質(zhì) 選用湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供的甜椒品種茄門。種子用10%雙氧水表面消毒20 min，無菌水沖淋3 遍，置于直徑9 cm 的培養(yǎng)皿中，30℃下恒溫暗光催芽。選取芽長一致（0.5 cm）的種子播于9 孔缽中，基質(zhì)為市售營養(yǎng)土，辣椒置于 （30±1）℃人工氣候箱下生長，光強(qiáng)12 000 lx，光周期L∶D=14∶10，RH=80%±10%。

1.2 試驗方法

①試驗設(shè)計 試驗設(shè)3 個處理， 分別為清水（CK1）、NB 培養(yǎng)基 （CK2）、 芽孢桿菌PBS-14 菌液（T）。芽孢桿菌PBS-14 在30℃，180 r/min 條件下培養(yǎng)48 h，用無菌水將菌液稀釋至1×105cfu/mL。辣椒疫酶病原菌在30℃，180 r/min 條件下培養(yǎng)7 d，用無菌水將菌液稀釋至1×108cfu/mL。9 孔缽中每孔播2 粒，保證每個處理18 株苗，待辣椒3～4 葉時根際施加辣椒疫酶病原菌菌液2.5 mL，然后3 個處理各自施加相應(yīng)處理液2.5 mL。 每隔2 d 每孔施加5 mL 營養(yǎng)液，以保證基質(zhì)較為濕潤，辣椒正常生長。觀察辣椒生長態(tài)勢，40 d 后測定辣椒株高、莖粗、節(jié)間距、上半部分鮮（干）質(zhì)量及根系鮮（干）質(zhì)量等生長指標(biāo)，統(tǒng)計每組辣椒疫病發(fā)病株數(shù)。發(fā)病株率（%）=（發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)）×100%；防治效果 （%）=[1-處理組發(fā)病株率/清水對照發(fā)病株率]×100%。

②測定方法 測量從辣椒植株基部至主莖頂部即主莖生長點之間的距離為株高、植株近根結(jié)的第一節(jié)莖的直徑為莖粗。植株每小節(jié)莖的長度為節(jié)間距，選取近根結(jié)的前2 節(jié)。將辣椒植株從近根結(jié)的第一個節(jié)點剪斷，分別稱取上半部分和根系部分質(zhì)量，記為鮮質(zhì)量，然后放于85℃烘箱中烘干至恒重，再次分別稱量，記為干質(zhì)量。

③數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析采用 Excel 2007 和SPSS 17.0 軟件完成。

圖1 不同處理下辣椒的生長態(tài)勢

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒生長的影響

從圖1 可以看出，施加芽孢桿菌PBS-14 加辣椒疫酶病原菌菌液的辣椒生長態(tài)勢明顯好于兩對照組。對照組間，CK2辣椒生長態(tài)勢明顯優(yōu)于CK1。

由表1 可以看出，在施加芽孢桿菌PBS-14 菌液的情況下，辣椒株高，莖粗，節(jié)間距，上半部分鮮、干質(zhì)量及根系鮮、 干質(zhì)量均不同程度高于CK1和CK2，CK2各項生長指標(biāo)較CK1也明顯提高。株高方面，與CK1和CK2相比，T 處理分別提高25.3%和15.0%，CK2較CK1提高8.9%。莖粗方面，與CK1和CK2相比，T 處理分別提高20.4%和6.0%，CK2較CK1提高13.6%。第一節(jié)節(jié)距，與CK1和CK2相比，T處理分別提高18.1%和21.8%，CK2較CK1降了3.1%。第二節(jié)節(jié)距，與CK1和CK2相比，T 處理分別提高52.5%和10.3%，CK2較CK1提高38.3%。上半部分鮮質(zhì)量，與CK1和CK2相比，T 處理分別提高43.4%和23.6%，CK2較CK1提高16.0%。上半部分干質(zhì)量， 與CK1和CK2相比，T 處理分別提高58.3%和18.8%，CK2較CK1提高33.3%。根系鮮質(zhì)量，與CK1和CK2相比，T 處理分別提高72.3%和3.8%，CK2較CK1提高66.0%。根系干質(zhì)量，與CK1和CK2相比，T 處理分別提高83.3%和22.2%，CK2較CK1提高50%。

表1 3 個不同處理對辣椒生長的影響

表2 不同處理的辣椒疫病發(fā)生情況

2.2 不同處理對辣椒疫病的防治效果

由表2 可知，不同處理之間辣椒疫病發(fā)生情況差異較大，T 處理發(fā)病株數(shù)顯著低于CK1和CK2，而加有NB 培養(yǎng)基的CK2發(fā)病率也顯著低于清水的CK1，說明芽孢桿菌PBS-14 能有效控制辣椒疫病的發(fā)生，防治效果可達(dá)77.27%，同時，NB 培養(yǎng)基可以通過提高辣椒營養(yǎng)狀況來提高辣椒抗疫病能力。

3 討論與結(jié)論

通過盆栽試驗可知，芽孢桿菌PBS-14 能促進(jìn)辣椒生長，同時對辣椒疫病有較好的防治效果。

Rodriguez 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，Bacillus 屬的許多菌株都具有很強(qiáng)的磷溶解能力，并認(rèn)為這是靠分泌有機(jī)酸來降解無機(jī)磷的；Idris 等[12]首次證明了B.amyloliquefaciens 菌群可以通過分泌生長素類似物（IAA）來促進(jìn)植物的生長；張霞等[13]在試驗中發(fā)現(xiàn)，添加枯草芽孢桿菌B931 后，甘薯苗的發(fā)根數(shù)和根長均顯著增加；蔡學(xué)清等[14]對辣椒內(nèi)生枯草芽孢桿菌BS-2 的研究證明，BS-2 對辣椒苗有明顯的促生作用，而且可誘導(dǎo)辣椒體內(nèi)吲哚乙酸等促生長激素的生成，并可降低脫落酸等抑制植物生長激素的含量。此外，芽孢桿菌作為生防菌防治土傳病害的試用已十分廣泛。郭堅華等[15]采用芽孢桿菌B13 制成的泥炭制劑防治生姜青枯病在小區(qū)試驗中防效達(dá)100%，增產(chǎn)34.87%～48.15%。Silveria 等[16]發(fā)現(xiàn)凝結(jié)芽孢桿菌 （Bacillus coagulans）、 巨大芽孢桿菌（B.megaterium）和蠟狀芽孢桿菌（B.cereus）3 種芽孢桿菌對番茄青枯病具有防病作用，同時還可以提高種子的發(fā)芽率。本試驗中，實驗組即施加芽孢桿菌PBS-14 加辣椒疫酶病原菌菌液的辣椒株高、莖粗、節(jié)間距、上半部分鮮、干質(zhì)量和根系鮮、干質(zhì)量等生長指標(biāo)均明顯高于對照組CK1和CK2。由此，可以得出芽孢桿菌PBS-14 對辣椒具有顯著的促生效果。

[1]劉林婭．辣椒種質(zhì)資源遺傳多樣性的形態(tài)學(xué)及ISSR 標(biāo)記分析[D]．海口：海南大學(xué)，2013.

[2]張西露，毛亦卉，向拉蛟．國內(nèi)外辣椒產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)的現(xiàn)狀分析[J].辣椒雜志，2008（1）：1-5.

[3]涂璇.辣椒疫霉生防菌篩選及生防菌劑應(yīng)用研究[D]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2004.

[4]胡容平，鄧香潔，龔國淑，等.成都市郊區(qū)土壤芽孢桿菌的解磷、解鉀潛力[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，26（2）：167-169.

[5]吳海燕，金榮德，范作偉，等.解磷巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）的溶磷機(jī)理探討[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，36（2）：171-175.

[6]KaradenizA,TopcuogluSF,InanS.Auxin,gibberellins,cytokinin and abscisic acid production in some bacteria[J].World Journal ofMicrobiologyandBiotechnology,2006,22(10):1061-1064.

[7] Hamdache A, Lamarti A, Aleu J, et al. Non-peptide metabolites from the genus Bacillus [J].Journal of Natural Products,2011,74(4):893-899.

[8]Gamalero E,Glick B R.Mechanisms used by plant growth promoting bacteria[M]//Maheshwari D K.Bacteria in agrobiology:Plant nutrient management.Berlin:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH&Co.K,2011.

[9]李哲．芽孢桿菌促生作用及具有促生作用的揮發(fā)物質(zhì)研究[D]．南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)．

[10]葉晶晶，曹寧寧，吳建梅，等.生防芽孢桿菌的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，42（8）：185-190.

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

[12]Idris E E,Makarewicz O,Farouk A,et al.Extracellular phytase activity of Bacilus amyloliquefaciens FZB45 contributes to its plant-growth promoting effect[J].Microbiology,2002,148:2097-2109.

[13]張霞，唐文華，張力群．枯草芽孢桿菌B931 防治植物病害和促進(jìn)植物生長的作用[J]．作物學(xué)報，2007，33（2）：236-241．

[14]蔡學(xué)清，何紅，胡方平．內(nèi)生菌BS-2 對辣椒苗的促生作用及對內(nèi)源激素的影響[J]．亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2005，1（4）：49-52．

[15]郭堅華，孔平華，吳云波．植物細(xì)菌性青枯病的生物防治機(jī)制和途徑[J]．中國生物防治，1997，13（1）：42-46．

[16]Silveira E B D,Mariano R,Michereff S J,et al.Antagonism of Bacillus spp.against Psendomonas solancearum and effect on tomato seedling growth[J].Fitopat-biologia Brasileira,1995,20(4):600-612.