新疆阿魏內(nèi)生真菌AW57菌液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

蔣瑞娟，何 權(quán)，朱 軍，石書兵，李曉瑾

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所，烏魯木齊 830002 3.國(guó)家中醫(yī)藥管理局新疆中藥民族藥資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830002)

0 引 言

【研究意義】新疆阿魏(FerulasinkiangensisK.M.Shen)是傘形科多年生短命草本植物[1]，野生新疆阿魏已知分布區(qū)域“阿魏灘”位于拜石墩218公路北[2]，其樹脂有消積，化癥，散痞，殺蟲的功效[3]。內(nèi)生真菌是指生活史的某一個(gè)階段能侵染定殖在健康植物組織內(nèi)部，且不會(huì)引起宿主植物明顯病癥的一類真菌[4]，研究表明，部分內(nèi)生真菌具有產(chǎn)生生長(zhǎng)激素的能力，能夠很好的促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。目前，產(chǎn)生長(zhǎng)激素內(nèi)生真菌已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植等研究領(lǐng)域，既可作為高效環(huán)保的生物肥料改善植物營(yíng)養(yǎng)狀況、提高光合作用能力、促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)植物抗性，又可增加藥用植物的有效物質(zhì)含量[5-8]，是一類具有開發(fā)價(jià)值的潛能綠色資源。【前人研究進(jìn)展】?jī)?nèi)生真菌的施加能夠促進(jìn)種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)。郭順星等[9]在蘭科植物中分離得到的內(nèi)生菌就可顯著促進(jìn)石斛種子的萌發(fā)。同樣，黃暉等[10]研究發(fā)現(xiàn)齒瓣石斛內(nèi)生真菌對(duì)宿主幼苗的株高、鮮重、干重、莖粗和根數(shù)都有顯著的促進(jìn)作用，徐歡等[11]研究表明，內(nèi)生真菌可以促進(jìn)杉木幼苗營(yíng)養(yǎng)的生長(zhǎng)和葉綠素合成。除對(duì)產(chǎn)量有影響之外，研究表明，內(nèi)生真菌還會(huì)對(duì)藥用植物的品質(zhì)有一定影響。宋文玲等[12]發(fā)現(xiàn)菊花與內(nèi)生真菌共生可提高總黃酮和總揮發(fā)油含量。唐坤等[13]研究表明，丹參接種內(nèi)生真菌后總酚酸和丹酚酸B含量有所提高?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】有關(guān)新疆阿魏內(nèi)生真菌在植物上應(yīng)用效果的研究較少。研究阿魏內(nèi)生真菌AW57對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的作用。【擬解決的關(guān)鍵問題】試驗(yàn)以分離自新疆阿魏具有產(chǎn)生長(zhǎng)激素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)能力的內(nèi)生真菌AW57為研究對(duì)象，采用不同濃度菌液及不同的施加方法作用于小麥新春31號(hào)，以期探索內(nèi)生真菌AW57對(duì)小麥萌發(fā)以及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響。挖掘內(nèi)生真菌的實(shí)用價(jià)值，為微生物菌肥的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

春小麥品種為新春31號(hào)，由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)石書兵教授課題組提供。選用大小均一的種子，0.1%次氯酸鈉消毒3min，無菌水沖洗三次，備用。

內(nèi)生菌AW57(Aspergillus)，源于新疆阿魏內(nèi)生菌，具有產(chǎn)IAA能力。保藏于新疆中藥民族藥研究所中藥資源與栽培室。菌種PDA固體培養(yǎng)基活化7 d，接種至PDA液體培養(yǎng)基，搖床125r/min，25℃培養(yǎng)3 d，備用。

發(fā)芽盒用75%酒精擦拭消毒，晾干，鋪兩層濾紙，備用。

1.2 方 法

1.2.1 浸種

取已消毒種子30粒/份，3份/組分別浸于濃度為：0%，10%、20%、40%、60%、80%的菌液中，3 h后取出，至發(fā)芽盒中，人工物候箱15℃恒溫培養(yǎng)。定期澆無菌水保持濕潤(rùn)，以胚芽與小麥種子等長(zhǎng)為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)。發(fā)芽7 d后將小麥幼苗移栽至花盆中，室內(nèi)培養(yǎng)，無菌水定量澆灌，15 d后測(cè)量小麥株高、葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗、根數(shù)、根長(zhǎng)、苗鮮重和苗干重。

1.2.2 噴施

取已消毒種子30粒/份，3份/組分別置于發(fā)芽盒，每日分別噴施濃度為：0%，10%、20%、40%、60%、80%的菌液，以胚芽與小麥種子等長(zhǎng)為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天記錄發(fā)芽數(shù)。發(fā)芽7 d后將小麥幼苗移栽至花盆中，室內(nèi)培養(yǎng)，無菌水定量澆灌，15 d后測(cè)量小麥株高、葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗、根數(shù)、根長(zhǎng)、苗鮮重和苗干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

萌發(fā)率(%)=(萌發(fā)終期正常萌發(fā)的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

發(fā)芽勢(shì)(%)=第4 d發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù)×100% 。

簡(jiǎn)化活力指數(shù)Ⅰ=發(fā)芽率×幼苗鮮重。

簡(jiǎn)化活力指數(shù)Ⅱ=發(fā)芽率×幼苗干重。

簡(jiǎn)化活力指數(shù)Ⅲ=發(fā)芽率×幼苗高度。

數(shù)據(jù)采用SPSS 25和Excle 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式菌液濃度對(duì)小麥種子萌發(fā)的影響

隨著菌液濃度的升高，噴施處理和浸種處理小麥種子發(fā)芽率整體呈先增高后下降的趨勢(shì)，在處理濃度為20%時(shí)發(fā)芽率達(dá)到最高，分別為89.67%，84.67%，且所有處理方式下小麥種子的發(fā)芽率均高于對(duì)照組67.67%，接種處理和浸泡處理小麥種子發(fā)芽勢(shì)整體也呈先增高后下降的趨勢(shì)，在處理濃度為20/ml達(dá)最高分別為87.33%，83.33%，且均高于對(duì)照組75.33%和68.67%。圖1，圖2

圖1 不同浸種濃度下麥種子發(fā)芽率變化

Fig.1 Effect of different soaking concentration on germination rate of wheat seeds

圖2 不同接種濃度下小麥種子發(fā)芽勢(shì)變化

Fig.2 Effect of different inoculum concentration on germination potential of wheat seeds

2.2 不同處理方式菌液濃度對(duì)小麥苗期的影響

隨著菌液濃度的增加，不同處理方式下小麥種子生長(zhǎng)的根長(zhǎng)、根數(shù)、苗高、苗鮮重、苗干重、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率整體呈先上升后下降趨勢(shì)，且均在處理濃度為20/mL時(shí)種子的各個(gè)指標(biāo)達(dá)最大。在20/mL時(shí)接種處理方式在不同指標(biāo)間差異不顯著，浸種處理方式除根個(gè)數(shù)差異顯著外，其他各個(gè)指標(biāo)差異不顯著，各個(gè)指標(biāo)間對(duì)比發(fā)現(xiàn)，接種處理方式的優(yōu)于浸泡處理方式。不同處理方式對(duì)小麥苗期的各個(gè)指標(biāo)均表現(xiàn)為20%>10%>40%>60%>80%>CK。表1

2.3 不同處理方式菌液濃度對(duì)小麥種子的活力指數(shù)的影響

隨著菌液濃度的增加，兩種處理方式對(duì)小麥種子的活力指數(shù)Ⅰ和活力指數(shù)Ⅱ?yàn)橄仍黾雍蠼档偷内厔?shì)，均高于對(duì)照組，但這兩種處理方式在對(duì)照組差異不顯著。種子活力指數(shù)Ⅲ 也表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，均高于對(duì)照，種子活力整體表現(xiàn)為20%>10%>40%>60%>80%>CK。圖3～5,表2

圖3 不同浸種濃度下小麥種子活力指數(shù)Ⅰ變化

Fig.3 Changes of vigor index I of wheat seeds under different soaking concentrations

圖4 不同浸種濃度對(duì)小麥種子活力指數(shù)Ⅱ變化

Fig.4 Changes of vigor index II of wheat seeds under different soaking concentrations

圖5不同浸種濃度對(duì)小麥種子活力指數(shù)Ⅲ變化

Fig.5 Changes of different seed soaking concentrations on wheat seed vigor index III

表2 不同浸種濃度小麥種子活力與種子幼苗性狀回歸分析

Table 2 Regression analysis of seed vigor and seed seedling characters of wheat with different seed soaking concentrations

處理方式Processing method回歸方程Regression equationR2F噴施Y1=-0.692+0.878X4+0.045X3+0.034X20.9951 068.959??SprayY2=-0.057+0.896X5+0.004X2+0.003X30.9982 492.515??Y3=-9.473+1.659X30.9851 089.36??浸種Y1=-0.334+0.769X4+0.036X30.991925.745??Soaking seedsY2=-0.038+0.701X5+0.005X30.9951 872.732??Y3=-4.372+1.241X30.9891 514.532??

注：X1～X5分別為根長(zhǎng)、根數(shù)、苗高、苗鮮重和苗干重；Y1～Y3分別為簡(jiǎn)化活力指數(shù)Ⅰ、簡(jiǎn)化活力指數(shù)Ⅱ和簡(jiǎn)化活力指數(shù)III。*：P<0.05；**：P<0.01

Note:X1～X5are root length, root number, seedling height, seedling fresh weight and seedling dry weight respectively;Y1～Y3are simplified vitality index I, simplified vitality index II and simplified vitality index III, respectively

2.4 不同處理方式菌液濃度對(duì)小麥種子物理指標(biāo)和活力指數(shù)的關(guān)系

逐步回歸分析表明，不同處理方式菌液濃度下小麥種子幼苗性狀對(duì)種子活力指數(shù)的影響稍有不同，在噴施方式處理下小麥種子的幼苗根數(shù)與種子活力指數(shù)影響顯著(P<0.05)，其他指標(biāo)都表現(xiàn)極顯著的影響(P<0.01)。就不同處理方式而言，苗高和苗鮮重與活力指數(shù)Ⅰ密切相關(guān)，苗高和苗干重與活力指數(shù)Ⅱ密切相關(guān)，苗高均與種子三種活力指數(shù)密切相關(guān)。表2

2.5 不同處理方式菌液濃度對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)特性

小麥種子發(fā)芽15 d后，20%處理的小麥苗鮮重和苗干重分別達(dá)1.05 和0.16 g，分別比對(duì)照提高了54.41%和45.45%；10%和40%處理的苗鮮重和苗干重均高于對(duì)照；而60%和80%處理的小麥苗鮮重和苗干重與對(duì)照接近。小麥種子發(fā)芽15 d后，不同處理方式菌液濃度除80%濃度稍低于對(duì)照組，其他濃度處理小麥各個(gè)指標(biāo)都高于對(duì)照，總體來看，不論是噴施和浸種處理，在20%濃度處的各個(gè)指標(biāo)優(yōu)于其他處理濃度，但噴施處理方式的各個(gè)指標(biāo)優(yōu)于浸種處理方式。表3

2.6 不同處理方式菌液濃度對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)特性指標(biāo)相關(guān)性

對(duì)小麥幼苗期與15 d后苗期的生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行處理，得相關(guān)性系數(shù)矩陣，小麥幼苗期的根長(zhǎng)、根鮮重、根干重、苗高、苗鮮重和苗干重與15 d后苗期株高、葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗、全株鮮重和全株干重等指標(biāo)呈極顯著相關(guān)(P<0.01)。幼苗期根數(shù)、根鮮重、根干重、苗鮮重和苗干重與15 d后苗期根數(shù)不相關(guān)，幼苗期的根數(shù)15 d后苗期株高、根長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、徑粗和全株鮮重不相關(guān)，其余都呈顯著正相關(guān)。因此，不同濃度浸種及接種內(nèi)生菌對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)有極大的正影響作用。表4

3 討 論

內(nèi)生真菌與植物有時(shí)作用過程中有時(shí)表現(xiàn)為互惠共生的積極作用，然而在諸多不確定因素如菌液濃度、土壤濕度和溫度等，在以上這些情況下又可抑制植物生長(zhǎng)甚至轉(zhuǎn)化為對(duì)植物有害的“病原菌”。但有時(shí)內(nèi)生真菌又表現(xiàn)出“專一性”，與某種特定植物互作表現(xiàn)出促生作用，在與其他植物互作時(shí)又會(huì)致死。內(nèi)生真菌與植物互作這一機(jī)理還有待進(jìn)一步明確，需更深入研究。探明內(nèi)生菌這一特點(diǎn)，或許可以解決珍稀瀕危植物或者成活率低的珍貴藥材難撫育的現(xiàn)狀，創(chuàng)造更高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4 結(jié) 論

在內(nèi)生菌AW57作用下，適宜濃度的浸種和噴施兩種施菌方式均可提高小麥種子的萌發(fā)以及幼苗的株高、葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗、根數(shù)、苗鮮重和苗干重，可作為小麥生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。菌液濃度在20%時(shí)處理的小麥種子發(fā)芽情況以及幼苗生長(zhǎng)情況優(yōu)于其他濃度處理，在噴施處理下的情況下尤為顯著。隨著菌液濃度升高后各項(xiàng)指標(biāo)開始下降，雖然仍高于對(duì)照組，在濃度為80%時(shí)幾乎接近對(duì)照組，可能由于水分在種子發(fā)芽過程中起主導(dǎo)作用可能是在菌液濃度為20%時(shí)促進(jìn)了小麥種子吸收水分，積極調(diào)動(dòng)了種子中貯藏的養(yǎng)分，促進(jìn)了種子萌發(fā)以及后期幼苗生長(zhǎng)。噴施菌液優(yōu)于浸種處理或許是因?yàn)閲娛┨幚矸绞綄?duì)水分吸收程度作用更大。浸種和噴施不同濃度AW57菌液對(duì)小麥根數(shù)影響不顯著，對(duì)小麥根長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用。小麥根系可以幫助其更好的汲取水分和土壤中礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素，直接影響到地上部分整個(gè)生長(zhǎng)周期的狀態(tài)是小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)[14-15]，或經(jīng)菌液處理后小麥苗期與對(duì)照差異顯著是由于菌液對(duì)根長(zhǎng)的作用明顯導(dǎo)致。