干旱脅迫下植物內(nèi)生菌提取物對玉米萌芽期抗旱性的影響

劉國麗　王娜　龔娜　楊鎮(zhèn)　楊濤

摘要：為考察植物內(nèi)生菌提取物對玉米抗旱能力的影響，采用10%PEG-6000溶液模擬干旱脅迫進(jìn)行玉米種子催芽試驗(yàn)。試驗(yàn)組種子用植物內(nèi)生菌代謝產(chǎn)物SRD進(jìn)行不同濃度處理，對照組以同體積純凈水替代，脅迫7d后測定玉米種子的胚芽長、胚根長、胚芽干重、胚根干重，計(jì)算貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率、發(fā)芽率等指標(biāo)。結(jié)果表明，植物內(nèi)生菌提取物SRD對玉米發(fā)芽率沒有影響；濃度200ng/mL SRD處理對沈玉21作用效果最好，胚芽長度為11.53cm，比對照增加11.08%，胚根長度增加不顯著，貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率提高10.63%；25ng/mL SRD處理對鐵研58作用效果最好，胚芽長、胚根長分別為10.40cm和22.06cm，比對照分別增加26.21%和10.13%，貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率比對照提高3.58%。說明SRD能不同程度地促進(jìn)干旱脅迫下玉米種子萌芽期的生長。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫；玉米；內(nèi)生菌提取物；萌芽期；抗旱性

中圖分類號：S513.01

文獻(xiàn)標(biāo)識號：A

文章編號：1001-4942（2015）10-0039-03

植物內(nèi)生菌作為一種新型微生物資源，提取和分離其代謝產(chǎn)物是一條尋找新型天然活性物質(zhì)的重要途徑。植物內(nèi)生菌產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物不僅可以抵抗植物的病蟲害，同時(shí)還有促進(jìn)植物生長的作用等。研究表明，內(nèi)生菌對宿主植物生長的促進(jìn)作用是由于它能產(chǎn)生植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，如生長素（IAA）、赤霉素（GA）和細(xì)胞激動(dòng)素（PK）等，從而間接影響植物的生長發(fā)育，主要表現(xiàn)在對幼苗存活、種子發(fā)芽、花序形成、分蘗生長等具有促進(jìn)作用。

玉米是世界上主要糧食作物之一，同時(shí)又是旱地作物中需水量最大、對干旱脅迫很敏感的作物，在我國許多玉米種植區(qū)如東北遼寧、華北、西北等地經(jīng)常遭受干旱威脅，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量損失嚴(yán)重。如何增強(qiáng)玉米自身的抗旱能力，已成為目前玉米栽培研究急需解決的問題。鑒于此，本研究采用10%PEG-6000溶液模擬干旱脅迫進(jìn)行玉米種子催芽試驗(yàn)，同時(shí)通過使用植物內(nèi)生菌提取物SRD拌種來研究其對玉米種子發(fā)芽的影響，旨在探明SRD提高作物抗旱性的機(jī)理，為提高玉米抗旱性找到新的方法和途徑。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年5月進(jìn)行，供試玉米品種為鐵研58和沈玉21。拌種材料為3種野生植物根系內(nèi)生菌提取物按一定比例混合而成的產(chǎn)物，即SRD。內(nèi)生菌菌株分別為鏈格孢、鏈格孢屬、晶粒鬼傘，均由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物工程中心分離保存。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

1.2.1玉米種子預(yù)處理 玉米種子用75%酒精消毒3min后用無菌蒸餾水沖洗干凈，待自然風(fēng)干后備用。

1.2.2植物內(nèi)生菌提取物SRD拌種濃度 設(shè)置SRD濃度為25、50、75、100、200ng/mL，并分別用其拌種，對照（CK）用同體積水拌種。

1.2.3種子發(fā)芽 種子晾干后置于發(fā)芽機(jī)中，加適量10%PEG-6000溶液模擬干旱，25℃溫度下發(fā)芽，每個(gè)發(fā)芽機(jī)中擺放種子80粒，為一個(gè)處理。

1.2.4形態(tài)及生理指標(biāo)測定 培養(yǎng)至第7d剪下胚芽、胚根，測量胚芽、胚根長，然后把胚芽、胚根和殘留種子分別用濾紙包好，置于105℃烘箱中殺青5min，后于85℃恒溫烘箱中烘干稱重。并同時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率及測定貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率。貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率=（芽+根）干質(zhì)量/（芽+根+籽粒）干質(zhì)量×100%。

1.3數(shù)據(jù)處理及分析

利用Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，方差分析采用SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度SRD對兩玉米品種發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率在一定程度上可以反映玉米對干旱的耐受能力。不同濃度植物內(nèi)生菌提取物SRD對兩品種發(fā)芽率的影響沒有明確規(guī)律，說明SRD對玉米發(fā)芽率的作用不顯著。

2.2不同濃度SRD對兩玉米品種胚芽長的影響

干旱脅迫下，玉米種子的胚芽生長會受到影響。從表2中可以看出，不同濃度植物內(nèi)生菌提取物SRD處理后，玉米胚芽長與對照相比其變化程度不同。隨SRD濃度增加，沈玉21胚芽長呈逐漸增加趨勢，以200ng/mL濃度處理胚芽最長，為11.53cm，比對照增加11.08%，差異達(dá)顯著水平，其次為100ng/mL濃度處理，胚芽長為11.18cm，比對照增加7.71%。鐵研58以25ng/mL濃度處理效果最好，胚芽長為10.40cm，比對照增加26.21%；其次為50ng/mL濃度處理，胚芽長為9.75cm，比對照增加18.33%，差異均達(dá)極顯著水平。說明SRD在干旱脅迫下可以提高兩品種的生長能力，但兩品種對SRD處理的表現(xiàn)不同，這可能與玉米品種本身的抗旱能力有關(guān)。

2.3不同濃度SRD對玉米胚根長的影響

玉米根系生長在干旱情況下會有所下降。如表3所示，不同濃度SRD處理種子后，沈玉21的胚根長處理間沒有顯著差異；鐵研58的胚根長則隨SRD濃度增加呈逐漸下降趨勢，以25ng/mLSRD處理的胚根最長，達(dá)22.06cm，比對照增加10.13%，連同50、75ng/mL SRD濃度處理三者均比對照增加且差異達(dá)到顯著水平。

2.4不同濃度SRD對玉米貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率的影響

張健、徐明慧等對玉米種子萌發(fā)期抗旱性的研究表明，貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率可以作為萌發(fā)期抗旱性鑒定的一個(gè)指標(biāo)。由表4看出，沈玉21貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率最高的是SRD濃度為200ng/mL的處理，為31.42%，比對照高10.63%；鐵研58，SRD各濃度處理的貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率均比對照高，最高的SRD濃度為75ng/mL的處理，貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率為31.06%，比對照高11.25%。

3結(jié)論與討論

我國東北、華北、西北等地都經(jīng)常遭受旱害，成為影響玉米生產(chǎn)的重要因素。故研究提高玉米的抗旱性，尤其是萌發(fā)期的抗旱性，對于玉米生產(chǎn)具有重要意義。本試驗(yàn)采用10%PEG-6000模擬干旱環(huán)境，用植物內(nèi)生菌提取物SRD處理玉米種子研究其對發(fā)芽期的影響，發(fā)現(xiàn)SRD在不同程度上促進(jìn)了玉米種子胚芽、胚根的生長及貯藏物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)，總體上看，高濃度的SRD對玉米萌芽沒有抑制作用，但SRD的最適作用濃度有所差異，這可能與不同玉米品種本身的抗旱能力有關(guān)。

抗旱指標(biāo)的選取對于考察種子對干旱的適應(yīng)程度也很重要。干旱脅迫下，玉米種子的吸水速率降低，胚根長、胚芽長均會受到影響。吳文榮認(rèn)為在萌芽期，相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率、胚根長、胚根干重與種子萌發(fā)抗旱指數(shù)顯著相關(guān)，這幾個(gè)指標(biāo)可以作為玉米萌芽期抗旱性鑒定指標(biāo)。本試驗(yàn)中，SRD對玉米發(fā)芽率影響不大，SRD對胚芽生長的促進(jìn)作用最為明顯，其次是對胚根長。綜合看，以胚根長、胚芽長和貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率作為主要指標(biāo)考察，沈玉21以200ng/mL植物內(nèi)生菌提取物作用效果最好，鐵研58以25ng/mL效果最好。

本試驗(yàn)只研究了植物內(nèi)生菌提取物對玉米萌芽期抗旱性的影響，還需進(jìn)一步考察其對多個(gè)其它苗期生理生化指標(biāo)的影響，以進(jìn)一步明確它對玉米抗旱性的作用。另外，實(shí)驗(yàn)室條件與實(shí)際大田應(yīng)用還有一定的差別，植物內(nèi)生菌代謝產(chǎn)物提高玉米抗旱能力的效果還需進(jìn)一步做好田間試驗(yàn)。endprint