施用不同微生物菌劑對(duì)新疆灰棗中cAMP含量的影響

張少博，宋 健，祿彩麗，楊文英，張劭愷，李建貴

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)研究所,新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆紅棗工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830052)

【研究意義】棗(ZiziphusjujubaMill.)屬于“中國(guó)五果”之一[1]，是我國(guó)第一大干果樹種，原產(chǎn)于我國(guó)[2-3]，栽培歷史悠久，因其含有多種化學(xué)成分而具有重要的藥用價(jià)值，被譽(yù)為“木本糧食，滋補(bǔ)佳品”[4-5]?；覘梈izyphusjujubecv.huizao作為優(yōu)質(zhì)的鮮食兼制干品種自引種到新疆，已成為新疆發(fā)展紅棗產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)品種[6]，其質(zhì)地密、含水量低、含糖量高、風(fēng)味佳，還含有多種微量元素，以及維生素C和cAMP(環(huán)磷酸腺苷，下同)等多種藥用成分，具有較高的藥用價(jià)值和保健作用[7-8]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】環(huán)磷酸腺苷(簡(jiǎn)稱cAMP)，1982年陸漢聯(lián)分析了多種中草藥植物發(fā)現(xiàn)，棗中的cAMP含量最高，達(dá)100～600 nmol/mL，對(duì)不同品種和采收期的棗肉和棗核進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，棗肉和棗高[10]。在棗cAMP積累規(guī)律研究方面，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)曲澤洲，王永蕙，劉孟軍[11-12]，山西果樹所趙愛玲等等已有了研究報(bào)道[13]。核中的cAMP的含量都隨棗果生長(zhǎng)而增加，棗肉中的含量較棗核中的少[9]。1991年劉孟軍等又借助蛋白結(jié)合法對(duì)14種園藝植物的cAMP含量進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)棗中cAMP的含量最大?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】不同品種果實(shí)中cAMP存在差異，而本項(xiàng)目組的前期研究進(jìn)一步表明，棗果中cAMP含量不僅受到基因(品種)的影響，環(huán)境因素對(duì)cAMP含量的影響也非常顯著，同一品種在不同區(qū)域種植的果肉cAMP含量差異可達(dá)到一倍[14]，說明通過篩選環(huán)境因素，特別是在同一區(qū)域內(nèi)，栽培措施作為影響棗果cAMP含量的主導(dǎo)因子，研究施用微生物菌劑影響灰棗cAMP含量的機(jī)制，進(jìn)而進(jìn)行人工調(diào)控棗果cAMP含量是有意義的?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究在前人研究基礎(chǔ)上，以新疆棗主栽品種灰棗為研究對(duì)象，開展施用不同微生物菌劑對(duì)灰棗中cAMP含量影響的機(jī)制研究，為發(fā)現(xiàn)影響灰棗中cAMP形成的土壤及施肥因子提供一定的建議與參考，為進(jìn)一步開展棗果cAMP含量調(diào)控研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

庫爾勒市位于新疆維吾爾自治區(qū)中部，85°14′10″～86°34′21″E、41°10′48″～42°21′36″N。全市行政區(qū)域面積 7268 km2，東西長(zhǎng) 127 km，南北寬 105 km。庫爾勒市位于新疆中部。 庫爾勒屬暖溫帶大陸性干旱氣候，總?cè)照諗?shù) 2990 h，無霜期平均 210 d，年平均氣溫 11.4 ℃，最低為-28 ℃，年平均降水量 58.6 mm，年最大蒸發(fā)為 2788.2 mm，主導(dǎo)風(fēng)向東北風(fēng)。試驗(yàn)地位于距庫爾勒市東北方位約25 km的新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)研究所博湖南山試驗(yàn)基地。試驗(yàn)用灰棗樹為嫁接三年生。

1.2 供試菌種

供試菌種包括單一功能株菌株和復(fù)合微生物菌劑(表1)。所有菌株均來源于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)研究所微生物實(shí)驗(yàn)室。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在試驗(yàn)基地，選取已施9種不同微生物菌劑的灰棗園作為研究對(duì)象，施每種微生物菌劑為1個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5棵樹，1個(gè)空白處理，不施加任何微生物菌劑，2017年4月15日，各處理每棵棗樹澆灌菌液原液200 mL，澆灌時(shí)需用清水將原液稀釋至1000 mL，施入棗樹根部(距樹干15～30 cm，30 cm深)，清水對(duì)照加等量清水，全園統(tǒng)一管理，實(shí)驗(yàn)區(qū)土壤肥力一致。

在棗果成熟期，采集所對(duì)應(yīng)的的土壤樣品以及灰棗棗果樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行土壤理化性質(zhì)分析，以及棗果中cAMP含量的測(cè)定，最后對(duì)所得數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析，從而得到施用微生物菌劑對(duì)灰棗園土壤理化性質(zhì)以及灰棗中cAMP含量的影響。

1.3.2 棗果中cAMP含量的測(cè)定方法 (1)流動(dòng)相配制精確稱取 9.526 g 的 KH2PO4，溶解于 700 mL 超純水中，加入300 mL甲醇，定容至1000 mL容量瓶，過0.22 μm 濾膜，超聲波脫氣后備用。

(2)標(biāo)準(zhǔn)品溶液配制分別精確稱量cAMP標(biāo)準(zhǔn)品5.0 、8.0 、15.0 、30.0 、50.0 mg，超純水溶解，定容至1000 mL容量瓶。分別取出25 μl 標(biāo)準(zhǔn)品溶液，對(duì)其進(jìn)行UPLC 檢測(cè)，對(duì)上述5種濃度的樣本溶液分別進(jìn)行3次進(jìn)樣，求出平均值。確定色譜條件：色譜柱為pH 2～11，ZORBAX Extend C18 2.1×100 mm 1.8-Micron Rapid Resolution HD 2.1×100 mm 1.8-Micron，流動(dòng)相為:V(甲醇)∶V(0.1 mol/L磷酸二氫鉀)=10∶90；流速0.6 mL/min，溫度為室溫，進(jìn)樣量20 μl。在不同波長(zhǎng)下，測(cè)定cAMP標(biāo)準(zhǔn)品溶液的吸收值，確定最佳檢測(cè)波長(zhǎng)256 mm 進(jìn)行測(cè)定。依據(jù)上述色譜條件進(jìn)行研究，得到5.0 ～50.0 mg/L 的濃度范圍內(nèi)，色譜峰面積與樣品量為線性關(guān)系，c AMP峰面積為縱坐標(biāo)(Y)，標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)(X)，依此計(jì)算濃度。

表1 不同處理編號(hào)Table 1 The serial number of different treatments

表2 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響Table 2 Effect of different treatments on soil nutrient contents

(3)樣品測(cè)定取干燥真空的紅棗樣本進(jìn)行研磨粉碎，取出1 g 置于100 mL蒸餾水中，進(jìn)行 100 ℃水浴加熱處理4 h，然后置于3000 r/min 的離心環(huán)境下處理5 min，過濾出棗渣，重復(fù)進(jìn)行3次。將3次得到的上清液進(jìn)行濃縮，得到25 mL 紅棗提取樣本溶液。對(duì)樣本溶液進(jìn)行0.22 μm 濾膜過濾，將所得濾液超聲后上高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件和Microsoft Excel 2007進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微生物菌劑處理下土壤因子基本情況分析

不同微生物菌劑處理下土壤因子之間存在一定的差異(表2)。從變異系數(shù)來看，不同微生物菌劑處理下，土壤速效磷差異最為明顯，處理9含量最大，空白含量最??；土壤中堿解氮含量差異相對(duì)較大，同樣處理9含量最大，空白含量最?。黄浯坞妼?dǎo)率，電導(dǎo)率最大為處理9，電導(dǎo)率最低為處理1；土壤速效鉀和交換性鈉含量變異系數(shù)較為接近，土壤速效鉀含量最高為處理8，最低為空白，交換性鈉含量最大為處理5，含量最小為處理2；有機(jī)質(zhì)和pH差異性較小，有機(jī)質(zhì)含量最高為處理1，最低為空白，pH最大為處理1，最低為處理4，pH含量都在8.2左右，呈堿性。

2.2 不同微生物菌劑處理下灰棗果實(shí)中cAMP含量分析

由圖1可知，不同微生物菌劑處理對(duì)灰棗中cAMP含量有不同的影響。相對(duì)于空白，無論是單一功能微生物菌劑還是復(fù)合微生物菌劑，都會(huì)影響灰棗中cAMP含量的提高。就不同微生物菌劑來說，P18(1)處理下灰棗中cAMP含量最高，其次為N22P8P18K7(7)，然后以此為N22(9)、P13(3)、P15P8K7(5)、P13P4K3(6)、P15(2)、K7(8)、P7(4)。

2.3 不同微生物菌劑處理下土壤因子與灰棗果實(shí)中cAMP含量相關(guān)性分析

在對(duì)不同微生物菌劑處理?xiàng)l件下灰棗中cAMP含量和相對(duì)應(yīng)的土壤養(yǎng)分測(cè)定的基礎(chǔ)上，對(duì)不同微生物菌劑處理?xiàng)l件灰棗中cAMP含量和相對(duì)應(yīng)的土壤指標(biāo)之間做了初步的相關(guān)性分析(表3)。

圖1 不同處理對(duì)cAMP含量的影響Fig.1 Effect of different treatments on cAMP contents

表3 不同處理?xiàng)l件下各土壤指標(biāo)與灰棗中cAMP含量的相關(guān)系數(shù)Table 3 The correlation coefficient betweencAMP contents and soil nutrient of gray jujube from different treatments

注：* 在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

處理1條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中速效磷含量成顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.886)，與土壤交換性鈉含量、電導(dǎo)率、pH呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.986、r=-0.996、r=-0.999)；處理2條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中速效磷含量成顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.984)，與交換性鈉呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為r=-0.997)；處理3條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤交換性鈉含量、電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.882、r=-0.995)；處理4條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量成顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.901)，與土壤交換性鈉含量、電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.972、r=-0.995)；處理5條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、pH成顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.986、r=0.931)，與土壤交換性鈉含量呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=-0.914)；處理6條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.887)；處理7條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.998)；處理8條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀含量成顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=0.956、r=0.998、r=0.973)，與土壤有機(jī)質(zhì)含量，電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.886、r=-0.956)；處理9條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、pH成顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.997、r=0.919)，與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.996)；處理10條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮、速效磷含量(相關(guān)系數(shù)分別為r=0.851、r=0.999)，與土壤交換性鈉含量呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.996)。

2.4 不同土壤類型條件下影響灰棗果實(shí)品質(zhì)的土壤因子的篩選和回歸方程建立

不同微生物菌劑處理?xiàng)l件下，土壤養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)都分屬于不同的正態(tài)分布總體，根據(jù)近代回歸分析理論[15]，若某一正態(tài)總體中因子間的相關(guān)系數(shù)R≥0.70，就會(huì)存在多重共線問題，容易導(dǎo)致在偏系數(shù)很不顯著的同時(shí)，總回歸顯著，甚至出現(xiàn)有些系數(shù)的符號(hào)與實(shí)際情況相矛盾，因此還需要用主成分回歸、典型相關(guān)、嶺回歸等近代回歸方法建立方程。

本研究應(yīng)用多元逐步回歸分析方法，以土壤堿解氮(x1)、速效磷(x2)、速效鉀(x3)、有機(jī)質(zhì)(x4)、pH(x5)、電導(dǎo)率(x6)、交換性鈉(x7)為一總體；cAMP含量(y1)為一總體，分別篩選出不微生物菌劑處理?xiàng)l件下影響cAMP含量的土壤因子，將篩選出來的因子與cAMP含量建立回歸方程，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，均達(dá)到極顯著水平，說明建立的方程可靠。篩選出不同微生物菌劑處理?xiàng)l件下影響灰棗中cAMP含量的土壤因子并建立回歸方程(表4)。

生態(tài)系統(tǒng)中各生態(tài)因子之間的關(guān)系較為復(fù)雜，不同微生物菌劑處理對(duì)土壤因子有一定的影響，土壤中不同的生態(tài)因子相互影響并綜合作用于果實(shí)品質(zhì)的形成，同樣對(duì)cAMP含量有一定的影響。在進(jìn)行多元逐步回歸分析時(shí)，分析按照α=0.10水平，所顯示的結(jié)果均有顯著性意義。10種不同微生物菌劑處理?xiàng)l件下，只有處理1、處理2、處理8、處理9，以及空白處理10條件下，土壤因子與棗果中cAMP含量之間表現(xiàn)出不同的相關(guān)性。

表4 不同處理?xiàng)l件下土壤養(yǎng)分與灰棗果實(shí)品質(zhì)多元線性逐步回歸分析結(jié)果Table 4 Result of the multiple linear regression analysis between fruit quality and soil nutrient of gray jujube from different treatments

處理1條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中速效磷含量、pH成顯著正相關(guān)；處理2條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、交換性鈉成顯著正相關(guān)；處理8條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量呈顯著正相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)含量成顯著負(fù)相關(guān)；處理9條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、速效鉀含量呈顯著正相關(guān)；處理10條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中交換性鈉、pH呈顯著正相關(guān)。

3 結(jié) 論

處理1條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中速效磷、土壤交換性鈉含量、電導(dǎo)率相關(guān)；處理2條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中速效磷含量、交換性鈉相關(guān)；處理3條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤交換性鈉含量、電導(dǎo)率相關(guān)；處理4條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、土壤交換性鈉含量、電導(dǎo)率相關(guān)；處理5條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、pH、土壤交換性鈉含量相關(guān)；處理6條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤電導(dǎo)率相關(guān)；處理7條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤pH相關(guān)；處理8條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀、土壤有機(jī)質(zhì)含量，電導(dǎo)率相關(guān)；處理9條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、pH、土壤有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)；處理10條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮、速效磷含量、土壤交換性鈉含量相關(guān)。

通過多元逐步回歸分析可知，9種不同微生物菌劑以及空白處理?xiàng)l件下，只有處理1、處理2、處理8、處理9，以及空白處理10條件下，土壤因子與棗果中cAMP含量之間表現(xiàn)出不同的相關(guān)性。處理1條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中速效磷含量、pH相關(guān)；處理2條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、交換性鈉相關(guān)；處理8條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)；處理9條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中堿解氮含量、速效鉀含量相關(guān)；處理10條件下，灰棗棗果中cAMP含量與土壤中交換性鈉、pH呈相關(guān)。

4 討 論

土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，它們分解有機(jī)質(zhì)，釋放養(yǎng)分，促進(jìn)植物利用，抑制病毒等[16-17]。微生物菌株的施用，可以改善土壤養(yǎng)分供給和土壤微生物數(shù)量等，促使土壤微生物區(qū)系修復(fù)到健康的狀態(tài)，促進(jìn)土壤微生態(tài)系統(tǒng)平衡發(fā)展[18]，進(jìn)而對(duì)灰棗中cAMP含量產(chǎn)生影響。本試驗(yàn)的結(jié)果表明，無論是單一功能微生物菌劑還是復(fù)合微生物菌劑，都會(huì)影響灰棗中cAMP含量的提高。就不同微生物菌劑而言，P18(1)處理下灰棗中cAMP含量最高，其次為N22P8P18K7(7)，然后以次為N22(9)、P13(3)、P15P8K7(5)、P13P4K3(6)、P15(2)、K7(8)、P7(4)。

綜上所述，施用微生物菌劑可以改善土壤土壤環(huán)境，促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡健康發(fā)展，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育[19]。施用微生物菌劑可以有效提高灰棗中cAMP的含量，不同微生物菌劑處理?xiàng)l件下，灰棗中cAMP的含量與土壤養(yǎng)分因子之間表現(xiàn)不一樣的相關(guān)性，進(jìn)行多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，只有部分微生物菌劑處理?xiàng)l件下，灰棗中cAMP的含量與土壤養(yǎng)分之間表現(xiàn)一定的相關(guān)性。本研究?jī)H限于對(duì)不同微生物處理?xiàng)l件下對(duì)灰棗中cAMP含量以及其與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系進(jìn)行了分析與研究，但是，具體針對(duì)不同微生物菌劑如何影響土壤環(huán)境，以及如何具體通過使用微生物菌劑對(duì)灰棗中cAMP含量進(jìn)行有效提高，需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)與研究。