淡紫擬青霉菌劑對煙葉生長的促進作用及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用

胡曉云,周 思,賀玉廣,廖美德*,陳永明,陳澤鵬

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué),天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點實驗室,廣東 廣州 510642;2. 廣東省煙草南雄科學(xué)研究所,廣東 南雄 512400;3. 廣東省煙草公司,廣東 廣州 510640)

【研究意義】煙草是一種重要的經(jīng)濟作物，在國民經(jīng)濟和財政收入中，占有舉足輕重的地位[1]。為了提高煙草產(chǎn)量，大量化學(xué)合成的生長調(diào)節(jié)劑被廣泛應(yīng)用于煙葉生產(chǎn)。但是，化學(xué)合成生長調(diào)節(jié)劑的大量使用在提高煙草產(chǎn)量的同時，也帶來一些諸如導(dǎo)致植物內(nèi)源激素失衡、影響煙草品質(zhì)、環(huán)境污染、土質(zhì)下降和農(nóng)藥殘留等問題[2-3]。因此，開發(fā)新型的天然源植物生長調(diào)節(jié)劑為人們所關(guān)注?！厩叭搜芯窟M展】淡紫擬青霉[Pacilomyceslilacinus(Thom) Samson]屬半知菌〔綱〕、絲孢菌目、絲孢菌科、擬青霉屬，是世界公認的植物線蟲生防菌[4-7]。近來研究表明，對多種農(nóng)作物害蟲[8-10]、病原菌[11-13]有控害效能。淡紫擬青霉PL-HN-16 菌株是廖美德課題組分離獲得的菌株，研究發(fā)現(xiàn)該菌株能產(chǎn)生一低濃度促進植物生長，高濃度抑制植物生長的功能蛋白，并命名為類植物生長素功能蛋白，其分子量為14 kDa，對水稻、番茄、菜心等多種供試植物有效[14-15]。【本研究切入點】淡紫擬青霉產(chǎn)生的類植物生長素功能蛋白對煙草促生作用缺乏系統(tǒng)研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過育苗、盆栽及大田試驗研究淡紫擬青霉菌劑對煙草生長的影響，本文就淡紫擬青霉PL-HN-16麩皮菌劑在煙草生產(chǎn)過程中的不同階段及其應(yīng)用效果做一報道，旨在為進一步開發(fā)高效、安全的新型植物生長調(diào)節(jié)劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

大田試驗于廣東省韶關(guān)市南雄市古市鎮(zhèn)溪口村進行。地理位置為北緯25.12°、東經(jīng)114.3°，氣候條件為亞熱帶季風(fēng)氣候，全年平均氣溫為18.8 ℃，年降水量1500 mm，年平均日照1542.6 h。土壤由紫色砂巖和紫色砂頁巖風(fēng)化而成，呈中性至微堿性，土壤質(zhì)地疏松，土層淺薄，通透性良好，有機質(zhì)含量在1 %左右，氮含量低，磷、鉀含量高。

1.2 試驗材料

供試煙草品種：粵煙97,廣東省煙草南雄科學(xué)研究所提供。

淡紫擬青霉PL-HN-16 菌株(Paecilomyceslilacinus)：天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點試驗室保存。

育苗基質(zhì)主要成分是草炭與蛭石混合而成，有機質(zhì)含量58 %～72 %，腐殖酸40 %～50 %，pH 5.8～6.5。

1.3 試驗設(shè)計與方法

1.3.1 淡紫擬青霉菌劑制備 種子培養(yǎng)：取適量麩皮，按麩皮(W)∶水(V)=1∶1的比例混合均勻，裝入錐形瓶中，經(jīng)121 ℃高壓濕熱滅菌后，接種淡紫擬青霉PL-HN-16菌株，于恒溫培養(yǎng)箱(28 ℃)中培養(yǎng)4 d，得到種子培養(yǎng)物。

1.3.2 育苗試驗 淡紫擬青霉菌劑對煙苗生長試驗于2014年3月4日至5月5日在南雄煙草科學(xué)研究所溫室進行。

定量稱取育苗基質(zhì)和PL-HN-16麩皮菌劑，分別配制成0.5 %、1.5 % 和2.5 % 3個不同濃度，以育苗基質(zhì)為空白對照，以含1.5 %麩皮的育苗基質(zhì)為試驗對照。將基質(zhì)和麩皮菌劑混合均勻后，分裝到育苗盤中，按照研究所制定的育苗方法，每穴1粒煙草種子，將育苗盤至于帶水的育苗池內(nèi)，定期觀察種子萌發(fā)時間和新葉長出時間。分別于30、60 d時，隨機抽取10株煙苗，測量并記錄其株高、最大葉長和葉寬。

1.3.3 室內(nèi)盆栽試驗 室內(nèi)盆栽試驗是依據(jù)苗期試驗結(jié)果，于2014年5-9月間，在天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點實驗室的溫室內(nèi)完成。

將市售盆栽試驗用土，經(jīng)121 ℃高溫濕熱滅菌20 min，冷卻后備用。稱取適量無菌試驗用土和PL-HN-16麩皮菌劑混合均勻，配制成添加量分別為0.5 %，1.0 %和1.5 %的試驗用栽培基質(zhì)，并分裝到直徑13 cm的培養(yǎng)盆中。選取長勢一致的煙苗(4片真葉)移栽、定植到培養(yǎng)盆。每組6個重復(fù)，并以不添加菌劑的營養(yǎng)土為對照處理。在25 、35 、45 d 時測量葉長、葉寬。

1.3.4 大田試驗 2013年2月20日至5月10日在南雄市古市鎮(zhèn)溪口村進行了預(yù)試驗，試驗結(jié)果顯示每株施15 g菌劑表現(xiàn)出抑制作用。2016年2月27日至5月15日，結(jié)合2013年預(yù)試驗的結(jié)果，在南雄市古市鎮(zhèn)溪口村進行了大田應(yīng)用試驗。

依據(jù)前期研究結(jié)果，采用在煙苗移栽時，穴施的試驗方案。試驗設(shè)置PL-HN-16麩皮菌劑添加量分別為5、10 g/株2種處理組，以不加菌劑的栽培苗為對照組，每組處理60 株煙苗，3次重復(fù)。于煙苗打頂前，移栽60 d 時隨機選取各處理煙株10株，測量其第3片葉和最大葉的葉長、葉寬、株高以及葉片數(shù)。于煙苗打頂后，移栽90 d 時隨機選取各處理煙株10株，測量其前3片葉的葉長、葉寬。

1.4 煙葉質(zhì)量評價指標(biāo)與分析方法

化學(xué)成分測定指標(biāo)包括總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯、蛋白質(zhì)、氮堿，測定方法見參考文獻[16-18]。

D500能夠設(shè)置更高的ISO設(shè)置，不過我們發(fā)現(xiàn)超過ISO 25600的情況下，照片可用度非常低，兩者高感畫質(zhì)相近。

表1 播種30 d后PL-HN-16菌劑對煙苗的影響Table 1 Effects of PL-HN-16 agent on tobacco seedling stage after 30 days

注：數(shù)值=平均值+SE，數(shù)值后字母為應(yīng)用SPSS 13.0 進行Duncan 新復(fù)極差分析，小寫字母表示P< 0.05，下同。

Note: Value =Average length ± SE，and subsequent letters using SPSS 13．0 Duncan analysis， lowercase letters areP< 0.05, the same as below.

評吸質(zhì)量評價主要指標(biāo)有香型、香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、濃度、雜氣刺激性、余味，量化評定方法見參考文獻[16-17]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 和Excel 2007 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)的處理及差異分析，差異性比較采用Duncan 新復(fù)極差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PL-HN-16菌劑對煙草育苗的影響

從表1可知，播種30 d 后，0.5 %和1.5 %菌劑處理組的煙苗比空白對照組在最大葉長上分別高11.0和2.7 mm，促進率分別為44.53 %和10.93 %，在0.05水平上差異性不顯著；在最大葉寬上分別高5.8和0.3 mm，促進率分別為36.94 %和1.91 %，在0.05水平上差異性不顯著。而2.5 %菌劑處理組的煙苗比空白對照組在最大葉長、最大葉寬等生理指標(biāo)上表現(xiàn)出一定生物抑制作用，但在0.05水平上差異性不顯著。

由表2可知，播種60 d 后，0.5 %和1.5 %菌劑處理組的煙苗比空白對照組在株高上分別高2.65和0.29 cm，促進率分別為54.41 %和5.95 %，在0.05水平上差異性顯著；在最大葉長上分別高1.1和0.26 cm，促進率分別為10.12 %和2.39 %，在0.05水平上差異性顯著；在最大葉寬上分別高0.62和0.53 cm，促進率分別為11.72 %和10.02 %，在0.05水平上差異性顯著；在最大葉面積分別高8.45和4.7 cm2，促進率分別23.13 %和12.87 %，在P<0.05水平上差異性顯著。而2.5 %菌劑處理組的煙苗比空白對照組在株高、最大葉長、最大葉寬和最大葉面積等生理指標(biāo)上的抑制率分別為10.67 %、13.81 %、9.07 %和21.68 %，在0.05水平上差異性顯著。說明PL-HN-16菌劑在煙草苗期表現(xiàn)出明顯的高濃度抑制生長，低濃度促進生長的作用。

2.2 PL-HN-16菌劑對盆栽煙草生長的影響

由表3可知，不同濃度菌劑處理對煙草生長均有促進作用，25 d時各處理差異不顯著，在45 d時，0.5 %菌劑處理的最大葉長、葉寬及葉面積的促進率分別為2.43 %、0.6 %、3.07 %；1 %菌劑處理的最大葉長、葉寬及葉面積的促進率分別為4.23 %、1 %、5.90 %；1.5 %菌劑處理的最大葉長、葉寬及葉面積的促進率分別為8.47 %、10.98 %、20.33 %。1.5 %菌劑處理煙草促進效果較好。

2.3 PL-HN-16菌劑對大田煙草生長的影響

從表4可以看出，移栽60 d后5和10 g/株處理組的煙苗長勢明顯優(yōu)于對照組，有很好的促生效果；其中10 g/株處理組與對照組比較，株高增高了15.23 %，第3片葉長增多了14.16 %，第3片葉寬增多了31.12 %，第3片葉面積增加了50.31 %(P<0.05)，差異顯著。從表5中可以看出，移栽60 d后10 g/株處理組與對照組相比，最大葉長增多了8.54 %，最大葉寬增多了6.07 %，最大葉面積增加了14.72 %(P<0.05)，差異顯著。

表2 播種60 d后PL-HN-16菌劑對煙苗的影響Table 2 Effects of PL-HN-16 agent on tobacco seedling stage after 60 days

表3 盆栽試驗中PL-HN-16菌劑對煙草的影響Table 3 Effects of PL-HN-16 agent on tobacco seedling in pot experiment

表4 移栽60 d后PL-HN-16菌劑對煙草的影響Table 4 Effects of PL-HN-16 agent on the third leaf of tobacco after 60 days

表5 移栽60 d后PL-HN-16菌劑對煙草最大葉的影響Table 5 Effects of PL-HN-16 agent on the maximum leaf of tobacco after 60 days

表6 移栽90 d后PL-HN-16菌劑對煙草前3片葉的影響Table 6 Effects of PL-HN-16 agent on the first three leaves of tobacco after 90 days

表7 主要經(jīng)濟性狀統(tǒng)計結(jié)果Table 7 Statistical results of main economic traits

表8 煙葉化學(xué)成分分析結(jié)果Table 8 Analysis results of tobacco chemical components

如表6所示，移栽90 d后，5和10 g/株處理組的煙草長勢明顯優(yōu)于對照組，有較好的促生效果。其中10 g/株處理組與對照組相比，前3片葉葉長分別增加了4.46 %、10.09 %、12.81 %，葉寬分別增加了9.16 %、14.22 %、14.17 %，葉面積分別增加了25.22 %、24.49 %、26.06 %(P<0.05)，差異性顯著。

2.4 PL-HN-16菌劑處理對煙草主要經(jīng)濟性狀的影響

從表7可知，與對照比較，5 g/株處理煙葉每666.7 m2產(chǎn)量增加3.51 kg，上等煙比例增加12.61 %，均價增加了1.80元/kg，每666.7 m2產(chǎn)值增加了285.99元；10 g/株處理煙葉每666.7 m2產(chǎn)量增加14.01 kg，上等煙比例增加16.25 %，均價增加了2.20元/kg，每666.7 m2增加了589.34元。說明2種處理對煙葉產(chǎn)量的提高有一定的效果。

2.5 PL-HN-16菌劑處理對煙葉化學(xué)成分的影響

從煙葉化學(xué)成分分析結(jié)果(表8)可以看出，與對照比較，2種處理C3F煙葉總糖、還原糖和煙堿含量均有所降低；煙葉鉀含量有所增加，糖堿比有所上升；5 g/株處理B2F煙葉總糖、還原糖有所增加，煙堿含量有所降低，糖堿比上升。10 g/株處理B2F煙葉總糖、還原糖有所增加，煙堿含量有所增加，糖堿比有所下降?？傮w來說對照組與處理組差異不大，即淡紫擬青霉菌劑能促進煙草生長但對其化學(xué)成分影響不大。

2.6 PL-HN-16菌劑處理對煙葉感官質(zhì)量的影響

從表9可知，與對照煙葉比較，5 g/株處理煙葉香氣量有所增加，濃度、勁頭增加，雜氣、刺激性、余味差異不大；10 g/株處理C3F煙葉香氣量有所增加，濃度、勁頭較大，余味較舒適，10 g/株處理B2F煙葉感官質(zhì)量與對照煙葉差異不大。

3 討 論

利用淡紫擬青霉進行線蟲防治在國內(nèi)外均有報道，但對其促進植株生長的作用缺乏深入研究。

表9 煙葉原煙感官質(zhì)量評價結(jié)果Table 9 Sensory quality evaluation of tobacco

大量的研究認為，其促植物生長功能是植物根結(jié)線蟲被滅殺后的結(jié)果[19-22]。但Voinove-Raikova等[23]報道淡紫擬青霉能夠產(chǎn)生吲哚乙酸(IAA)，劉杏忠等[24]認為淡紫擬青霉發(fā)酵液有類似生長素和細胞分裂素的作用，對植物生長有顯著的調(diào)控作用。劉會清等[25]研究發(fā)現(xiàn)在生物有機肥中加入適量的淡紫擬青霉菌劑作為基肥能促進植株生長，使黃瓜葉面積，莖粗，莖節(jié)數(shù)、株高以及產(chǎn)量分別增長了65.05 %、4.76 %、0.87 %、6.61 %、9.56 %。

目前的植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑主要是結(jié)構(gòu)簡單的小分化學(xué)物質(zhì)。自1991年人們發(fā)現(xiàn)番茄葉片中發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性多肽類激素Systemin以來，植物多肽類激素的研究成為人們研究的熱點，但對于外源性植物蛋白類激素的研究報道較少。本課題組發(fā)現(xiàn)類植物生長素功能蛋白是淡紫擬青霉在培養(yǎng)過程中代謝產(chǎn)生的一種胞外蛋白，能夠促進多種作物生長，是一種天然的植物生長調(diào)節(jié)劑。

隨著人工合成植物生長調(diào)節(jié)劑的大量使用，也暴露出危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多問題，主要表現(xiàn)在內(nèi)源激素與外源調(diào)節(jié)劑之間的不親和性，多次使用容易影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和效益，造成環(huán)境污染，引起植物生長不平衡等；其次，隨著人們對自身健康的日益重視，外源激素在煙葉中的殘留與毒害，已經(jīng)被人們所關(guān)注。淡紫擬青霉麩皮菌劑不污染環(huán)境且對人蓄無害，這將成為未來農(nóng)藥的研究方向，具有較大的發(fā)展?jié)摿?。生物防治綠色無公害并且無殘留符合未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢。因此可以通過進一步研究將淡紫擬青霉開發(fā)成一種安全、防病、促生以及增產(chǎn)的一種新型微生物農(nóng)藥，具有廣闊的發(fā)展前景。

4 結(jié) 論

本試驗系統(tǒng)分析了施用不同濃度淡紫擬青霉菌劑對煙草生長的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)淡紫擬青霉菌劑對不同時期煙草生長均具有促生效果，在一定程度上提高煙草品質(zhì)，并顯著地增加了煙草產(chǎn)量。其中，育苗試驗表現(xiàn)出低濃度促進生長，高濃度抑制生長現(xiàn)象，盆栽試驗中施用1.5 %淡紫擬青霉麩皮菌劑促生效果較好，大田試驗中10 g/株處理組效果更加顯著，第3片葉和最大葉面積分別增加了50.31 %、14.72 %，打頂后前3片葉的葉面積均增加20 %以上，每666.7 m2增加了589.34元。

致謝：廣東省煙草專賣局(公司)煙葉生產(chǎn)處、韶關(guān)分公司為研究提供的基金支持；廣東省煙草南雄科學(xué)研究所為本研究的大田試驗中提供了技術(shù)方案，并完成了試驗煙葉的烤制、分級和質(zhì)量評價等工作，在此一并表示感謝。

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