8株木霉菌揮發(fā)性代謝產物對玉米種子的促生作用研究

黃竹 姚艷平

文章編號： 1005-2690（2019）04-0143-03 ? ? ? 中圖分類號： S436.801 ? ? ? 文獻標志碼： B

摘 ? 要：研究了8株木霉菌揮發(fā)性代謝產物對玉米種子的促生效果，篩選有較強生防潛力的菌株，為研究新型木霉生物藥劑提供理論基礎。采用揮發(fā)性代謝產物密封培養(yǎng)法對種子進行促生試驗，研究表明：由8株木霉菌揮發(fā)性代謝產物處理的玉米種子的根長與對照在F=0.05水平上差異顯著;康氏木霉T4在對玉米種子的促生試驗中均表現(xiàn)良好，且在第4天促生率高達87.4%，處理12 d后玉米幼苗地上、地下部分的促生率分別為78.9%、55.3%，干濕重的促生率為16.9%、31.3%，故研究篩選此株木霉菌以作進一步研究。

關鍵詞：木霉菌;揮發(fā)性代謝產物;玉米;種子;促生作用

木霉菌（Trichoderma ?Pers）是一種常見的、具有廣泛環(huán)境適應性和抑菌廣譜性的絲狀真菌[1]。目前，已有多種木霉被開發(fā)利用，成為被大范圍使用的生物菌劑。其促生效果主要表現(xiàn)為提高作物的發(fā)芽率、增加植株高度、降低植株的倒伏率、增大葉片面積、使作物提前開花等[2，3]。對植株的促生機制主要是與植株的共生及其產生代謝產物的影響作用，包括產生植物生長調節(jié)劑、增加養(yǎng)分利用率、抑制或降解根際有害生物[4]。

木霉菌可以產生多種次級代謝產物，一直以來對其揮發(fā)性代謝產物拮抗病原菌的研究較多[5～7]，關注對植株促生效果的研究較少。木霉等微生物的揮發(fā)性代謝產物多為親脂性化合物，具有低分子量（<300 g/mol）、低沸點和高蒸氣壓的特點，能夠作為短距離和長距離的信號分子[8]。其可以吸附、解吸或直接與黏土表面反應，也可以直接穿過根際的土壤、水或空氣來發(fā)揮作用。且種類繁多，包括烷類、酯類、烯類、醇類、酮類、苯類、醚類等。其中6-戊基-2H-吡喃-2-酮、3-羥基-2-丁酮（乙酰丙酮）、2，3-丁二醇、2-戊基呋喃等已被發(fā)現(xiàn)在根或葉上的促生能力[9]。Farnaz Jalali等研究發(fā)現(xiàn)木霉菌揮發(fā)性代謝產物可以促進

擬南芥的生長和誘導其耐鹽堿能力的產生[10]。同樣Samantha

Lee發(fā)現(xiàn)其研究木霉菌的揮發(fā)性代謝產物均可增加擬南芥生物和葉綠素含量。另外，用揮發(fā)性有機物（VOCs）處理番茄，其植株生物量顯著增加（>99%），且植株較大、側根發(fā)育明顯[11]。

近年來，有多種微生物的揮發(fā)性代謝產物被研究和測定，有望成為化學藥劑的更加有效的環(huán)境友好型替代品。木霉菌揮發(fā)性代謝產物對植物生長影響的研究較少，所以有必要尋找揮發(fā)性有機化合物在蔬菜、水果、糧食上有良好促生效果的菌株，以期作為一種可持續(xù)應用減少化學物質使用的生物制品。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗材料

1.1.1 ? 供試植物種子

玉米種子由山西農業(yè)大學實驗室提供。

1.1.2 ? 供試木霉菌株

長枝木霉T1（Trichoderma longibrachiatum.）、綠木霉T2（Trichoderma viride）、哈茨木霉T3（Trichoderma harzianum）、康氏木霉T4（Trichoderma koningii）、綠木霉T5（Trichoderma viride.）、綠木霉T6（Trichoderma viride.）、哈茨木霉T7（Trichoderma harzianum）、木霉T8（Trichoderma spp.）。

1.2 ? 試驗方法

1.2.1 ? 種子的預處理方法

挑選飽滿、一致性好的玉米種子，用5%次氯酸鈉消毒10 min，之后用無菌水沖洗干凈，再浸泡48 h。

1.2.2 ? 木霉菌的培養(yǎng)

PDA培養(yǎng)基、25 ℃無水恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5 d，以供下一步操作。

1.2.3 ? 木霉菌揮發(fā)性代謝產物對種子及幼苗的促生作用

采用揮發(fā)性代謝產物密封培養(yǎng)法，將木霉與預處理過的種子共同放入培養(yǎng)容器內25 ℃恒溫黑暗培養(yǎng)，分別于第2、3、4天，測量種子根長與芽長。第4天測量完畢后，每處理選取10粒種子放在鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，與木霉平板一起置于干燥器中密封保濕，7 d后統(tǒng)計幼苗的地上、地下部長度、濕重、80 ℃烘干至恒重后測定幼苗干重。

1.3 ? 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)處理公式如下：

芽長促生率=■×100%

根長促生率=■×100%

采用SPSS 18.0軟件進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 木霉揮發(fā)性代謝產物對玉米種子生長的影響

從圖1和表1數(shù)據(jù)可以觀察到，8株木霉處理的玉米種子根長與CK根長差異顯著。除T1、T3、T6、T8在第3天的促生率最低隨后上升外，其余4株木霉的促生率均在第2天達到最大值后下降。處理第2天，木霉T4和木霉T6的根長分別為18.4 mm、19.0 mm，促生率分別達到了121.7%、128.9%。處理第3天，木霉T4的根長為42.6 mm，促生率為101.9%，顯著地高于其他7株木霉的促生率。處理第4天，木霉T4、T5、T6的促生率分別達到了87.4%、75.8%、82.1%。

2.2 ? 木霉揮發(fā)性代謝產物對玉米幼苗生長的影響

由圖2可知，8株木霉處理幼苗12 d后，除木霉T5外，其余7株木霉處理后的幼苗根長與CK均有顯著差異。木霉T4、T7處理后幼苗的根長分別達到213.4 mm、222.5 mm，促生率達到78.9%、86.2%;受木霉T4、T8的影響，幼苗根長促生率達到55.3%、52.4%。除木霉T1、T2、T3、T6處理外，其余4株木霉處理后莖葉與CK差異顯著。其中T4與T8的莖葉長度達到163.4 mm、159.4 mm，促生率為55.3%、51.5%。

2.3 ? 木霉揮發(fā)性代謝產物對玉米幼苗干濕重的影響

由圖3可知，木霉培養(yǎng)12 d后，除T1、T6外，玉米幼苗的濕重均顯著高于對照幼苗的濕重。木霉T2、T3、T4的濕重為1 498.8 mg、1 546.1 mg、1 499.7 mg，促生率分別高達30%、34%、30%。除T5、T7外，玉米幼苗的干重顯著高于對照幼苗的干重，濕重的促生率在9%～34%之間，干重的促生率在-3%～18%之間。木霉T1、T4處理后，玉米干重分別為336.5 mg、331.3 mg，促生率分別為18%、16%。

3 ? 結論與討論

3.1 ? 結論

（1）通過8株木霉菌對玉米種子促生作用的研究，發(fā)現(xiàn)在種子生根發(fā)芽階段，康氏木霉T4對玉米種子的根長促生效果最好，第2、3、4天的根長分別為18.4 mm、42.6 mm、56.6 mm，促生率分別為121.7%、101.9%、87.4%。同時此階段木霉處理下的種子生出大量須根，而對照種子須根較少或沒有。

（2）幼苗階段，康氏木霉T4對玉米幼苗地上、地下部分的促生率分別為78.9%、55.3%。且木霉T4在幼苗濕重、干重的促生效果方面均表現(xiàn)良好，促生率分別為30%、16%。綜合來看，康氏木霉T4是具有較強生防潛力的菌株。

3.2 ? 討論

由于各個木霉菌生長活躍的時間和揮發(fā)性產物暴露時間有差異，木霉的促生機制復雜[12～13]，通常因其菌株、種類、寄主植物等的不同而不同，且不同木霉產生的揮發(fā)性代謝產物的種類和含量也不同[14～15]，對不同種子的物質積累可能也效果不同，導致8株木霉對玉米幼苗干濕重影響的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異。此結論與Samantha Lee得出的結論相同。而導致干重與濕重之間促生率差距的原因可能是木霉菌的揮發(fā)性代謝產物促進幼苗生長的部位不同，導致其積累的物質不同。所以，木霉菌揮發(fā)性代謝產物對植物的促生機制、生防效果尚需進一步的研究和探索。

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（收稿日期：2019-03-18）