印度梨形孢發(fā)酵液對(duì)番茄種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

王慧俐

(浙江特殊教育職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

蔬菜生產(chǎn)中因?yàn)榇罅渴┯没?，?yán)重妨礙了土壤微生物的生長(zhǎng)與繁殖，破壞了蔬菜生長(zhǎng)的土壤結(jié)構(gòu)，造成蔬菜中硝酸鹽積累嚴(yán)重，嚴(yán)重危害蔬菜的食用安全。為從根本上消除化肥對(duì)農(nóng)業(yè)的消極影響，保障食品安全，必須減少化肥的施用量，大力發(fā)展生物制劑如生物菌肥、生物防治劑和生物殺菌劑等，建立可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)體系。

印度梨形孢(Piriformosporaindica,P.indica)是一種能進(jìn)行純培養(yǎng)的類菌根真菌，能和多種植物互作，具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、改善作物品質(zhì)、誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性、增強(qiáng)植物抗逆性等特性[1]，作為生物菌肥已在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、藥用和重要的經(jīng)濟(jì)作物上得到廣泛應(yīng)用[2]。P.indica能促進(jìn)番茄、茄子、芹菜、菠菜、生菜、花椰菜、甘藍(lán)和小白菜等多種蔬菜作物的生長(zhǎng)[3-6]。P.indica發(fā)酵培養(yǎng)液能顯著提高3個(gè)煙草品種幼苗的生長(zhǎng)[7]。目前，尚未見P.indica發(fā)酵液對(duì)番茄萌發(fā)和其幼苗期生長(zhǎng)影響的研究報(bào)道。本試驗(yàn)用P.indica發(fā)酵過濾液處理番茄種子，通過種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的檢測(cè)，分析P.indica發(fā)酵液對(duì)番茄種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的效應(yīng)，為該菌在蔬菜生產(chǎn)上的實(shí)際應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

P.indica來自德國(guó)耶拿大學(xué)Ralf Oelmuller教授實(shí)驗(yàn)室。供試番茄種子杭雜1號(hào)由杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院育成。

1.2 處理設(shè)計(jì)

1.2.1P.indica發(fā)酵過濾稀釋液制備

將P.indica菌塊接種到馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)平板中，培養(yǎng)箱中25 ℃黑暗條件下培養(yǎng)1周，用孔徑0.5 cm滅菌打孔器接種菌塊5個(gè)到裝有50 mL馬鈴薯肉湯培養(yǎng)基(PDB)的三角瓶(250 mL)中，25 ℃，150 r·min-1，黑暗培養(yǎng)1周，4 000 r·min-1離心10 min除去菌絲體，菌液用孔徑為0.22 μL細(xì)菌過濾器過濾。加滅菌的純凈水，制備成5、10、20和50倍的過濾稀釋液，原液不稀釋直接備用[8]。

1.2.2 番茄種子處理

在超凈臺(tái)上洗凈并浸泡種子4 h，除去漂浮的癟粒種子，控干水分后用0.2%次氯酸鈉溶液浸洗5 min，再用滅菌水沖洗3～5次，瀝干。用鑷子挑取大小和飽滿程度一致的種子30粒，播種在預(yù)先畫好格子并放有濾紙的直徑12 cm的培養(yǎng)皿中，再倒入5 mL已配好的不同稀釋倍數(shù)的發(fā)酵過濾液，蓋上皿蓋，貼上標(biāo)簽，對(duì)照組添加相同體積的無菌水，每處理3次重復(fù)。置于25 ℃、相對(duì)濕度為90%的光照培養(yǎng)箱中，光照12 h·d-1。每天定時(shí)打開培養(yǎng)皿，噴灑少量滅菌水以確保種子濕潤(rùn)，待幼苗生長(zhǎng)到快齊平培養(yǎng)皿蓋時(shí)打開皿蓋[8]。

1.2.3 種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)指數(shù)測(cè)定

種子發(fā)芽以胚根探出種皮1 mm為基準(zhǔn)。以發(fā)芽試驗(yàn)開始那天記為0 d，8 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，10 d后計(jì)算發(fā)芽率[9]。每個(gè)稀釋倍數(shù)選取5株有代表性幼苗，測(cè)量幼苗株高、地上鮮質(zhì)量、植株鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[10]。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，各項(xiàng)指標(biāo)采用SPSS 15.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析(LSD,P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)番茄種子萌發(fā)的影響

由圖1可知：與對(duì)照相比，加入不同稀釋倍數(shù)發(fā)酵液對(duì)番茄種子發(fā)芽率無顯著影響，發(fā)芽率均接近100%。過濾原液和稀釋倍數(shù)低于10倍的發(fā)酵稀釋液處理的番茄種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均顯著低于對(duì)照；說明種子活力受到一定程度的抑制，而20倍和50倍稀釋液處理的種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照無顯著差異。

柱間無相同小寫字母表示組間0.05水平差異顯著(圖2～3同)圖1 P. indica發(fā)酵液對(duì)番茄種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

過濾原液和20倍稀釋液均能顯著提高番茄種子活力指數(shù)，其活力指數(shù)分別比對(duì)照高0.11和0.06，而5倍、10倍和50倍稀釋液對(duì)活力指數(shù)沒有影響(圖1)?？傊?，與對(duì)照相比，50倍稀釋液對(duì)番茄種子發(fā)芽活力指數(shù)影響不大，而20倍稀釋液能顯著提高番茄種子發(fā)芽活力指數(shù)，并且對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)均沒有不良影響?？梢?，P.indica發(fā)酵液20倍稀釋液最有利于番茄種子萌發(fā)。

2.2 對(duì)番茄幼苗地上部分生長(zhǎng)的影響

從圖2可看出，P.indica過濾原液和5倍稀釋液對(duì)番茄幼苗的株高均有顯著促進(jìn)作用，并且過濾原液的促進(jìn)作用最強(qiáng)，稀釋倍數(shù)超過10倍的稀釋液對(duì)幼苗株高無促進(jìn)作用；但不同稀釋倍數(shù)發(fā)酵液對(duì)幼苗地上部分鮮質(zhì)量均有顯著促進(jìn)作用，過濾原液促進(jìn)作用最顯著。

2.3 對(duì)番茄幼苗根生長(zhǎng)的影響

由表1可知，5倍、10倍發(fā)酵稀釋液對(duì)根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用，對(duì)番茄幼苗側(cè)根數(shù)和根鮮質(zhì)量均沒有影響。原液、20倍和50倍稀釋液對(duì)根生長(zhǎng)的所有指標(biāo)均沒有顯著影響。

2.4 對(duì)番茄幼苗植株鮮質(zhì)量的影響

從圖3可看出，P.indica培養(yǎng)過濾原液、5倍、10倍和20倍稀釋液對(duì)番茄幼苗植株鮮質(zhì)量均有顯著促進(jìn)作用，并且過濾原液的促進(jìn)作用最好，其他幾個(gè)稀釋液對(duì)番茄幼苗植株鮮質(zhì)量的影響差異不顯著。50倍稀釋液對(duì)植株鮮質(zhì)量影響不顯著。

圖2 P. indica發(fā)酵液對(duì)番茄幼苗株高和 地上部分鮮質(zhì)量的影響表1 P. indica培養(yǎng)過濾液對(duì)番茄幼苗根 生長(zhǎng)的影響

處理根長(zhǎng)/cm側(cè)根數(shù)/cm根鮮質(zhì)量/g原液8.07±1.11 b2.2±0.1 a0.009 0±0.000 8 a稀釋5倍10.03±0.65 a1.9±0.3 a0.009 7±0.000 2 a稀釋10倍10.23±0.46 a2.9±0.4 a0.008 9±0.000 3 a稀釋20倍9.87±0.25 ab2.5±0.2 a0.009 1±0.000 7 a稀釋50倍8.77±0.59 b2.8±0.3 a0.007 8±0.000 7 a對(duì)照8.73±1.01 b1.7±0.2 a0.008 1±0.000 3 a

注：數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，同列后無相同字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖3 不同稀釋倍數(shù)發(fā)酵液對(duì)番茄幼苗地上部分鮮質(zhì)量的影響

3 小結(jié)與討論

種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)早期是植物生長(zhǎng)最敏感的時(shí)期。研究表明，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)受包括溫度[11]、光照[12-13]、土壤[14]、逆境脅迫[15-16]、外源物質(zhì)[17-19]、輻射[20]、微生物[21-22]和微生物發(fā)酵液[7,23-27]等諸多因素的影響。本研究采用內(nèi)生真菌印度梨形孢發(fā)酵過濾液對(duì)番茄種子進(jìn)行處理。眾多對(duì)真菌發(fā)酵液的研究表明，很多真菌發(fā)酵液中均含有對(duì)農(nóng)作物種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用的活性物質(zhì)[23-25]。陶波等[23]發(fā)現(xiàn)5 g·L-1青霉菌發(fā)酵液能明顯提高大豆的株高、根長(zhǎng)、植株鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量，增強(qiáng)幼苗根系活力，提高莖葉中的葉綠素含量。張雨竹等[24]研究表明，桃色頂孢霉發(fā)酵液能夠促進(jìn)大豆種子萌發(fā)，并且種子的抗氧化酶活性升高。

本研究發(fā)現(xiàn)，采用P.indica發(fā)酵過濾原液、5倍稀釋液和10倍稀釋液等低倍稀釋液處理番茄種子時(shí)，其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均顯著低于對(duì)照，而稀釋倍數(shù)高于10倍的稀釋液對(duì)番茄種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均無顯著影響。這表明低倍稀釋培養(yǎng)液不利于番茄種子的發(fā)芽，表現(xiàn)為番茄種子發(fā)芽速度慢，初期發(fā)芽不整齊。果然等[7]的研究結(jié)果則表明滅菌的發(fā)酵液處理對(duì)3個(gè)煙草品種的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率都沒有影響。這可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)采用的是P.indica在PDB培養(yǎng)基的發(fā)酵過濾液，PDB中含有土豆汁、葡萄糖，P.indica發(fā)酵液經(jīng)過濾后還存在部分沒有被利用的葡萄糖和可溶性淀粉，稀釋倍數(shù)越低殘?zhí)菨舛仍礁?，因而滲透壓越高，而高滲透勢(shì)阻止了胚對(duì)水分的吸收，延緩并阻止了種子的萌發(fā)[15]，導(dǎo)致番茄種子發(fā)芽能力低和整齊度差；而果然等[7]采用的是滅菌的PDB培養(yǎng)液，在滅菌過程中發(fā)酵液中的殘?zhí)谴蟛糠直环纸?，因而?duì)煙草種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)沒有影響。同樣，高倍稀釋液(即稀釋倍數(shù)高于10倍)因?yàn)闅執(zhí)菨舛鹊?，滲透壓不高，因而對(duì)番茄種子的發(fā)芽力影響不明顯。20倍稀釋液可顯著提高番茄種子活力指數(shù)，主要表現(xiàn)為種子發(fā)芽快、出苗整齊，且苗壯，種子萌發(fā)時(shí)的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)都不受影響。

不同稀釋倍數(shù)的P.indica發(fā)酵液對(duì)番茄幼苗的生長(zhǎng)均有一定的促進(jìn)作用，并且發(fā)酵液濃度越高，越能促進(jìn)番茄種子胚芽的生長(zhǎng)，這與果然等[7]等報(bào)道相似，即印度梨形孢培養(yǎng)液能提高3種煙草的植株鮮質(zhì)量。這可能與培養(yǎng)液中含有生長(zhǎng)素有關(guān)，因?yàn)閾?jù)Sirrenberg等[28]報(bào)道，P.indica液體培養(yǎng)的過濾液中含有微量的IAA，并且依據(jù)Woodward等[29]等報(bào)道，生長(zhǎng)素能促進(jìn)植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂，促進(jìn)組織與器官的分化，促進(jìn)根系的形態(tài)建成。本試驗(yàn)中5倍和10倍稀釋液均顯著促進(jìn)了番茄根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，也可能與稀釋液中含有的一定量的生長(zhǎng)素促進(jìn)了根系的生長(zhǎng)有關(guān)，但稀釋倍數(shù)太高，生長(zhǎng)素濃度低，對(duì)根的生長(zhǎng)促進(jìn)作用就不明顯了，而過濾液原液因?yàn)楹斜容^高濃度的殘?zhí)欠炊鴮?duì)根生長(zhǎng)沒有促進(jìn)作用。上述表明，適當(dāng)濃度的P.indica培養(yǎng)液不僅不會(huì)影響番茄種子的發(fā)芽能力，而且能提高番茄種子活力，促進(jìn)番茄幼苗的生長(zhǎng)。與程春振等[25]用印度梨形孢發(fā)酵孢子液處理龍眼種子能有效提高種子萌發(fā)率，同時(shí)對(duì)龍眼幼苗生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用基本一致，但對(duì)龍眼種子萌發(fā)和幼苗起作用的主要是印度梨形孢孢子在根部的定植。本試驗(yàn)使用的發(fā)酵過濾液，其中不含孢子，起作用的應(yīng)該與印度梨形孢發(fā)酵液中產(chǎn)生的激素有關(guān)。另外，發(fā)酵液對(duì)番茄幼苗的促生作用還可能與P.indica菌絲分泌的其他非生長(zhǎng)素類物質(zhì)有關(guān)[30]。