內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎出苗及幼苗素質(zhì)的影響

向達(dá)兵 ，趙江林 ，馬成瑞，吳 琪 ，廖加清 ，趙 鋼

（1. 成都大學(xué)藥學(xué)與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610106）

苦 蕎〔Fagopyrum. tataricum（L.）Gaertner〕屬蓼科（Polygonaceae）雙子葉植物，起源于中國(guó)，是中國(guó)一種重要的特色雜糧作物。中國(guó)苦蕎麥種植面積居世界第一位［1-2］，主要分布在云、貴、川等高寒及邊遠(yuǎn)山區(qū)［3-4］?？嗍w由于其獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值［5］，近年來越來越受到人們的青睞，市場(chǎng)需求量日益增大。因此，發(fā)展苦蕎麥生產(chǎn)對(duì)促進(jìn)中國(guó)邊遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)民增產(chǎn)增收、脫貧致富、發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)和鄉(xiāng)村振興具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

苦蕎種子在常溫下不耐貯藏，生活力降低快，導(dǎo)致出苗率低，幼苗素質(zhì)差，影響苦蕎生產(chǎn)［6］。而出苗和幼苗素質(zhì)是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，如何提高出苗率、增強(qiáng)苦蕎幼苗素質(zhì)是確?？嗍w高產(chǎn)的關(guān)鍵［1，7-8］。前人針對(duì)其他作物種子出苗、幼苗素質(zhì)開展了大量研究，包括播種方式、施肥，化學(xué)調(diào)控，逆境脅迫和種子處理等［9-12］，但有關(guān)苦蕎種子出苗和提升苗素質(zhì)方面的研究甚少。

前人研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌對(duì)宿主植物具有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用，包括種子發(fā)芽和植株生長(zhǎng)等方面［13-14］，且起關(guān)鍵作用的是從真菌子實(shí)體、菌絲體及發(fā)酵液中分離出的真菌多糖。多糖在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，不同來源的多糖對(duì)作物種子的萌發(fā)、生長(zhǎng)和抗逆性均具有較好的促進(jìn)作用，但作用效果有較大差異［15-16］。課題組前期從苦蕎植株中分離鑒定系列菌株，發(fā)現(xiàn)其提取的多糖對(duì)誘導(dǎo)發(fā)芽有一定的效果［17-18］，為進(jìn)一步探究其在生產(chǎn)上應(yīng)用的可行性，研究了不同濃度的內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎出苗率及幼苗質(zhì)量的影響，尋找最適宜苦蕎出苗和生長(zhǎng)的浸種濃度，可為內(nèi)生菌多糖的進(jìn)一步探索和在苦蕎上的應(yīng)用，以及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年8～10月在成都大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)（30°65′N、104°19′E）進(jìn)行，該地區(qū)海拔499 m，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，溫暖多雨，年平均氣溫17.5°C，年均降雨量1 124.6 mm，年平均日照時(shí)數(shù)1 227 h。試驗(yàn)地土壤為重壤土，0～20 cm土層的基礎(chǔ)養(yǎng)分情況為：有機(jī)質(zhì)11.7 g/kg、全氮0.72 g/kg、全磷0.49 g/kg、全鉀15.9 g/kg、堿解氮51.0 mg/kg、速效鉀32.9 mg/kg、有效磷23.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試材為川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)苦蕎種子，分別由四川涼山彝族自治州昭覺農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所和成都大學(xué)提供，兩個(gè)品種均在室內(nèi)自然條件下存放12個(gè)月。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置因素A為品種：A1（川蕎1號(hào)），A2（西蕎1號(hào)）；因素B為內(nèi)生真菌多糖浸種濃度：B1（清水對(duì)照），B2（100 mg/kg），B3（200 mg/kg），B4（400 mg/kg），B5（800 mg/kg）。 3次重復(fù)，小區(qū)面積10 m2（2 m×5 m），每小區(qū)20行，行距25 cm，行長(zhǎng)2 m，穴距20 cm，每行10穴。試驗(yàn)采用穴播，每穴8粒，播種前按225 kg/hm2底施復(fù)合肥（N∶P∶K=15∶15∶15），播后覆土。其他管理措施按高產(chǎn)田管理，注意除草和病蟲害防治，力求所有試驗(yàn)小區(qū)條件一致。

1.4 內(nèi)生真菌多糖溶液的制備

內(nèi)生菌株Fataf6，分類命名為Bionectria pityrodes，為成都大學(xué)農(nóng)業(yè)部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在苦蕎植株上進(jìn)行分離、提取和鑒定［19-20］。

取編號(hào)CGMCCNo.10101的干菌絲，粉碎后用95%乙醇與石油醚混合溶劑（體積比為1∶1）在50℃下進(jìn)行熱回流提取2 h，以去除菌絲體中的單糖、二糖和脂類物質(zhì)，離心后棄上清液，晾干殘?jiān)?。將去除單糖、二糖和脂類物質(zhì)的菌株按水料比為30 mL∶ 1 g用蒸餾水在90℃熱回流提取2 h，共提取2次；合并2次提取液并濃縮，添加3倍體積的95%乙醇，在4℃下沉淀48 h， 收集沉淀，依次用無(wú)水乙醇、丙酮洗滌，獲得菌株多糖。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.5.1 土壤理化性質(zhì) 于苦蕎播種前測(cè)定土壤基礎(chǔ)肥力，取全田0～20 cm土層混合樣，其中有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法，堿解氮含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，全磷和速效磷含量測(cè)定采用鉬銻抗比色法，全氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法，全鉀和速效鉀含量測(cè)定采用火焰光度計(jì)法［21］。

1.5.2 出苗率 于苦蕎生長(zhǎng)至二葉期，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻且具有代表性的區(qū)域2 m2，調(diào)查基本苗數(shù)，計(jì)算出苗率：

出苗率（%）=基本苗（105株/hm2）×千粒質(zhì)量（kg）×100/播種量（kg/hm2）。

1.5.3 SPAD值 于苦蕎生長(zhǎng)至四葉期時(shí)，選擇晴天的上午，每個(gè)小區(qū)選擇5株具有代表性的幼苗，使用SPAD-502儀（土壤、作物分析儀器開發(fā)，Soil and Plant Analyzer Development）測(cè)定倒三葉（完全展開葉）的SPAD值。

1.5.4 根系活力 在苦蕎生長(zhǎng)至四葉期，采用挖方的方法取15株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的苦蕎幼苗，將根洗凈后用濾紙吸干水分，剪下幼苗全部根系，再將根系充分混勻后稱取0.5 g，采用TTC（氯化三苯基四氮唑）法［22］測(cè)定苦蕎幼苗的根系活力。

1.5.5 形態(tài)指標(biāo) 樣品同1.5.3，測(cè)定SPAD值后，帶根一起進(jìn)行取樣，利用直尺分別測(cè)定樣品的株高、第1節(jié)間長(zhǎng)度、第1節(jié)間莖粗度，然后采用打孔稱重法測(cè)定樣品的綠葉面積。

1.5.6 干物質(zhì)積累量和根冠比 樣品同1.5.3，將苦蕎植株分為根、莖和葉3部分，根用清水洗凈，分裝于牛皮紙袋，置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中105℃殺青0.5 h，并65℃下烘干，分別稱其根、莖、葉的干物質(zhì)質(zhì)量，并計(jì)算其整珠干物質(zhì)質(zhì)量（根+莖+葉），計(jì)算根冠比：

根冠比＝地下部干物質(zhì)質(zhì)量/地上部干物質(zhì)質(zhì)量（葉＋莖）

試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel進(jìn)行處理，用DPS14.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎出苗率的影響

由圖1可知，內(nèi)生真菌多糖浸種可顯著提高苦蕎出苗率，川蕎1號(hào)、西蕎1號(hào)均隨濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，濃度為100 mg/kg時(shí)出苗率最高，分別為83.27%和85.20%。川蕎1號(hào)以100 mg/kg處理顯著高于清水對(duì)照，但與其他處理差異不顯著，而西蕎1號(hào)與其他處理差異達(dá)顯著水平。川蕎1號(hào)出苗率以清水對(duì)照最低、為71.11%，顯著低于100 mg/kg處理，但與其他濃度處理差異不顯著；西蕎1號(hào)出苗率以800 mg/kg處理最低、為63.89%，也顯著低于100 mg/kg處理，但與其他濃度處理差異不顯著。

圖1 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎出苗率的影響

2.2 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎幼苗農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，適當(dāng)濃度的內(nèi)生真菌多糖浸種可顯著增加苦蕎的植株高度，以100 mg/kg處理株高最高，川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)苗高分別為16.3、16.6 cm，顯著高于其他處理，兩個(gè)品種株高均隨噴施濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)；第1節(jié)間粗度以100 mg/kg處理最高，200 mg/kg處理次之，但兩者間差異不顯著，并顯著高于其他處理；單株葉面積隨噴施濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，以100 mg/kg噴施處理最高，川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)的單株葉面積分別為278.9、255.9 cm2，顯著高于其他處理。而內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)第1節(jié)間長(zhǎng)度無(wú)影響。

表1 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎苗農(nóng)藝性狀的影響

2.3 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎各器官干物質(zhì)積累量和根冠比的影響

2.3.1 各器官干物質(zhì)積累量 由表2可知，內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎的各器官干物質(zhì)積累量有顯著的影響。其中，根干物質(zhì)重以100 mg/kg處理最高，川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)的根干物質(zhì)重分別為0.084、0.054 g，與其他處理差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；莖稈和葉干物質(zhì)重均隨內(nèi)生真菌多糖浸種濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，也以100 mg/kg最高，川蕎1號(hào)分別為0.33、0.67 g，顯著高于其他處理，西蕎1號(hào)分別為0.67、0.66 g；100 mg/kg處理川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)苦蕎苗總干物質(zhì)重分別為1.07、1.00 g，均顯著高于其他處理，且均以400、800 mg/kg處理總干物質(zhì)重最低，差異均不顯著。

表2 內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎幼苗干物質(zhì)積累量的影響

2.3.2 根冠比 由圖2可知，內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎苗根冠比具有顯著影響，兩個(gè)品種均隨濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，以100 mg/kg處理最高，川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)的根冠比分別為0.084、0.086，均顯著高于400、800 mg/kg處理和清水對(duì)照；川蕎1號(hào)100 mg/kg處理與200 mg/kg處理差異不顯著，而西蕎1號(hào)差異達(dá)顯著水平。

圖2 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎苗根冠比的影響

2.4 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎幼苗根系活力及葉片SPAD值的影響

由表3可知，內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎苗根系活力有顯著影響。兩個(gè)品種根系活性隨濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，以100 mg/kg處理最高，川蕎1號(hào)和西蕎1號(hào)的根系活力分別為0.82、0.84 mg/g·h，顯著高于其他處理；其次為200 mg/kg處理，噴施清水對(duì)照最低。川蕎1號(hào)的SPAD值以100 mg/kg處理最高、為31.8，顯著高于400、800 mg/kg處理和清水對(duì)照，但與200 mg/kg處理差異不顯著；西蕎1號(hào)的SPAD值以100 mg/kg處理最高，顯著高于其他處理，以800 mg/kg處理最低，為28.5。

表3 內(nèi)生真菌多糖浸種對(duì)苦蕎幼苗根系活力和SPAD值的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)出苗率的影響

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，種子整齊出苗是獲得作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)［23］，出苗率的高低是評(píng)價(jià)播種質(zhì)量的重要參考指標(biāo)，出苗“早、全、齊、勻”對(duì)培育壯苗、實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)至關(guān)重要［23-24］。本試驗(yàn)中，自然存放1年的苦蕎種子在清水浸種處理時(shí)出苗率均低于73%，顯著低于適當(dāng)內(nèi)生真菌多糖濃度浸種處理，說明自然存放后苦蕎種子生活力下降，出苗率降低。趙鋼等［1］研究認(rèn)為，苦蕎種子在自然存放條件下不耐貯藏，生活力下降較快，不利于生產(chǎn)中培育全苗和壯苗。采用100 mg/kg內(nèi)生真菌多糖濃度浸種時(shí)，兩個(gè)苦蕎品種出苗率均提升到83%以上，提高了16.0～17.4個(gè)百分點(diǎn)，且差異達(dá)顯著水平，說明適當(dāng)濃度的內(nèi)生菌多糖浸種對(duì)提高出苗率具有重要的作用。郭志欣等［25］研究認(rèn)為，多糖可通過啟動(dòng)或加強(qiáng)了種子萌發(fā)的代謝過程，促進(jìn)了種苗的生長(zhǎng)發(fā)育，從而提高出苗率。謝冬娣等［26］、姜虎生等［27］研究殼聚糖處理白菜及苦瓜種子萌發(fā)時(shí)也得出了相一致的結(jié)論。本試驗(yàn)通過在苦蕎中分離取得內(nèi)生真菌多糖，通過浸種誘導(dǎo)苦蕎發(fā)芽，提高了發(fā)芽率，但其多糖如何促進(jìn)種子生活力的增加，從而提高發(fā)芽率，還有待進(jìn)一步研究和探討。

3.2 內(nèi)生真菌多糖浸種濃度對(duì)苦蕎幼苗素質(zhì)的影響

培育優(yōu)質(zhì)幼苗是作物高產(chǎn)的主攻方向，壯苗是優(yōu)良幼苗的綜合體現(xiàn)［28］。壯苗主要表現(xiàn)在根系發(fā)達(dá)、干物質(zhì)質(zhì)量較高、葉色濃綠、莖稈粗壯及長(zhǎng)相敦實(shí)等方面［29-30］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生真菌多糖浸種濃度會(huì)顯著影響苦蕎苗的素質(zhì)，100 mg/kg內(nèi)生真菌多糖處理的苦蕎苗植株干物質(zhì)量、根冠比、葉面積、莖粗及葉綠素含量顯著增加，苦蕎苗健壯。葉綠素是植物合成有機(jī)物的必需物質(zhì)，葉綠素含量增加有助于提高光合速率，促進(jìn)作物的能量循環(huán)和物質(zhì)代謝，使植株健壯［31］。黃詩(shī)宸等［32］研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)濃度的多糖浸種能顯著提高水稻萌發(fā)的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)生長(zhǎng)，顯著提高水稻幼苗的生長(zhǎng)特性及葉長(zhǎng)、株高、葉綠素和類胡蘿卜素等，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)特性和增強(qiáng)抗逆性［33］。王娜等［15］認(rèn)為植物內(nèi)生菌提取物對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育有明顯的調(diào)控效應(yīng)，并認(rèn)為外用植物內(nèi)生菌提取物必然會(huì)影響水稻體內(nèi)某些激素的含量以及激素間的平衡，而這種關(guān)系的改變必然引發(fā)其生理生化特性甚至形態(tài)上的效應(yīng)［14，34］。本試驗(yàn)中，內(nèi)生真菌多糖浸種使苦蕎苗根系更加發(fā)達(dá)，增加植株的長(zhǎng)勢(shì)，幼苗更加健壯，但多糖如何作用使苦蕎苗植株形態(tài)生理發(fā)生變化尚不清楚，前人研究也未給出更多解釋［35-36］，下一步需要對(duì)其作用機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的探討和闡釋。