類球紅細菌對番茄抗病促生的研究

王胤 黃雨琦 李云龍 胡彬 孫海 鄭建秋 曹金娟 張愛環(huán)

摘 要：類球紅細菌（Rhodobacter sphaeroides）是光合細菌（Photosynthetic bacteria，PSB）的一種，常作為微生物農(nóng)藥，其對植物具有一定的抗病促生作用。通過在番茄生育期對其葉面施用類球紅細菌稀釋菌液，使其在葉面上形成優(yōu)勢菌群，探究類球紅細菌對番茄促進生長、開花、增產(chǎn)、抗病、改善品質(zhì)的效果。結(jié)果表明，施用類球紅細菌的處理組番茄株高較對照組增高5.7%，開花數(shù)量增多12.7%，平均多開1.5朵，番茄單果增重14.57%，且未在番茄生育期內(nèi)發(fā)現(xiàn)灰霉病、疫病及低溫凍害。

關(guān)鍵詞：類球紅細菌;光合細菌;番茄;抗病促生

中圖分類號 TS201.3文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）19-0103-03

光合細菌（Photosynthetic bacteria，PSB）是一種原核生物，為革蘭氏陰性菌，其具有光能合成體系，可在厭氧條件下利用自然界中的有機化合物、氨等作為供氫體兼碳源，以光為能源進行光合作用[1-3]。進入21世紀以后，光合細菌及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了非常大的進展。光合細菌現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于種植業(yè)、漁業(yè)等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及環(huán)保領(lǐng)域。楊芳[4-5]研究表明，一些高效光合細菌菌劑的使用能夠顯著增加番茄的植株高度、莖稈直徑、植株鮮重和干重，同時還可以提番茄紅素與高番茄抗壞血酸的含量。吳小平研究表明，光合細菌可增加大豆植株的葉綠素含量和大豆的根瘤數(shù)，促進大豆的養(yǎng)分吸收，提高產(chǎn)量，改善大豆品質(zhì)[6]。增益波研究發(fā)現(xiàn)，使用光合細菌浸種后，水稻種子萌發(fā)率上升，種子的芽、根以及幼苗長度都明顯增高，葉片葉綠素含量上升，表明光合細菌能促進水稻生長，并可能增強水稻的光合作用能力[7]。趙國勝研究表明，光合細菌具有誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性的潛力，可施用于植物葉片表面并應(yīng)用于植物保護方面，且能提供不同的植物微生物互作模式[8-10]。

番茄是一種常見的蔬菜作物，常在設(shè)施內(nèi)部栽培，其病害發(fā)生頻率較高，危害程度較大，常使用化學(xué)藥劑進行防治。但化學(xué)藥劑的過量使用會使防治對象產(chǎn)生抗藥性，破壞土壤微生物區(qū)系，造成農(nóng)藥殘留和超標問題。近年來，隨著人們對食品安全意識的提高，微生物菌劑已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向[11-14]。大量的研究及實驗結(jié)果利用微生物拮抗作用防治作物病害其可以替代部分化學(xué)農(nóng)藥。研究表明，光合細菌在對同為茄科作物的辣椒的疫病防治上防效明顯，其防效雖略低于化學(xué)藥劑烯酰嗎啉，但差異并不顯著[15]。

番茄灰霉病是番茄生產(chǎn)中常見的重要病害之一，一旦感染番茄灰霉病會使番茄產(chǎn)量急劇下降，病情嚴重時甚至能導(dǎo)致減產(chǎn)20%～60%，同時會對番茄的品質(zhì)和經(jīng)濟效益也產(chǎn)生了巨大的影響。春季時溫度不穩(wěn)定、變化大，早春時節(jié)容易遇見倒春寒天氣，會導(dǎo)致溫度驟然降低，溫度變化大會導(dǎo)致玻璃溫室中越冬茬的番茄和冷棚春番茄灰霉病的發(fā)生與盛行，給種植戶帶來了巨大的經(jīng)濟損失。

為此，筆者開展了類球紅細菌作為一種生物肥料其施用在大棚番茄上對番茄抗病性的影響和番茄促生的作用研究，以期進一步明確類球紅細菌對番茄生長發(fā)育的影響，為種植無公害番茄提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試番茄品種為京番粉星2號。施用藥劑為助友寶SOD微生物菌劑，由無錫中科活力生物技術(shù)有限公司提供，有效活菌數(shù)≥2.0億/mL。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗地點為北京市昌平區(qū)百善鎮(zhèn)牛房圈村北京銀黃農(nóng)業(yè)園番茄種植日光溫室，定植時間為8月31日。驗選取番茄長勢均勻，種植條件和管理水平較高的日光溫室作為試驗用棚，種植面積約667m2，定植番茄數(shù)量約1200株。試驗共設(shè)置3個處理組、1個對照組（見表1）。施用方法全部采用100倍液濃度葉面噴霧。分別進行番茄病害發(fā)生情況、開花情況、番茄長勢、番茄產(chǎn)量調(diào)查。

1.2.2 調(diào)查內(nèi)容及方法 每處理采用5點取樣法，每點取3株長勢基本一致的番茄進行調(diào)查。每株番茄苗懸掛標牌，跟蹤調(diào)查，測產(chǎn)時間取當時成熟的番茄果計算產(chǎn)量，分析類球紅細菌對番茄產(chǎn)量的影響。病害調(diào)查也采用5點取樣法，每點取2株長勢基本一致番茄，調(diào)查番茄上、中、下3個部分葉片各2片，統(tǒng)計病情指數(shù)。調(diào)查數(shù)據(jù)主要包括番茄生長狀況、開花情況、產(chǎn)量以及全生長期病害的發(fā)生情況。

番茄灰霉病病害按病斑面積占整片葉面積的百分比分級：0級無病斑、1級為病斑面積占整片葉面積的5%以下、3級為病斑面積占整片葉面積的6%～10%、5級為病斑面積占整片葉面積的11%～20%、7級為病斑面積占整片葉面積的21%～40%、9級為病斑面積占整片葉面積的40%以上，記錄各級病葉數(shù)。相關(guān)計算公式如下：

發(fā)病率（%）=發(fā)病數(shù)/調(diào)查總數(shù)×100;

病情指數(shù)=[∑（各級病葉數(shù)×相對病級數(shù)）]/（調(diào)查總?cè)~數(shù)×9）×100;

防治效果（%）=（對照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對照區(qū)病情指數(shù)×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對苗期株高和葉片數(shù)的影響 由表2可知，番茄定植后采用葉面噴施的方式開始施用類球紅細菌100稀釋液，施用類球紅細菌的處理組番茄株高和葉片數(shù)量高于未施用組，說明類球紅細菌對番茄具有促進生長的作用效果。施用類球紅細菌的處理組1、2番茄株高和葉片數(shù)量均高于處理3及對照組，處理組1、2番茄平均株高為22.4cm，較對照組20.4cm，增高9.8%，處理組1、2番茄平均葉片數(shù)量9.5片，較對照組8.2片，增多15.9%。田間調(diào)查中并未發(fā)現(xiàn)番茄灰霉病、疫病發(fā)生。

2.2 不同處理對生長期株高和開花數(shù)量的影響 由表3可知，番茄生育期內(nèi)施用類球紅細菌的番茄株高和開花數(shù)量均高于未施用組，說明類球紅細菌對番茄具有促進生長和促進開花的作用效果。施用類球紅細菌2個處理組的番茄平均株高為169.9cm，較未施用類球紅細菌的番茄平均株高160.7cm，增高5.7%。處理組1、2的平均開花數(shù)量為14.2朵，較未施用類球紅細菌番茄的開花數(shù)量12.6朵，增多12.7%。在田間調(diào)查中并未發(fā)現(xiàn)番茄灰霉病、疫病發(fā)生，但因秋季煙粉虱發(fā)生嚴重，導(dǎo)致田間番茄黃化曲葉病毒病普遍發(fā)生，各處理組內(nèi)番茄黃化曲葉病毒病的病株率達到10%～15%。番茄黃化曲葉病毒病為害番茄頂部葉片，導(dǎo)致植株矮化、生長緩慢，對試驗數(shù)據(jù)有一定影響。田間調(diào)查結(jié)果顯示，類球紅細菌對病毒病無預(yù)防及防治作用效果。

2.3 不同處理對采收期產(chǎn)量性狀的影響 12月30日番茄陸續(xù)開始采收，田間調(diào)查中對番茄單果重、單果直徑進行測量，試驗結(jié)果見表4。由表4可知，處理組1和2番茄單果重、單果直徑均高于對照組，其中以處理組1番茄增產(chǎn)效果最好。處理組1番茄的單果重最高為29.1g，較對照組平均24.7g，增14.57%，處理組1番茄單果直徑37mm，較對照組平均35mm提高4.01%。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在棚室下風(fēng)口處的番茄，對照組內(nèi)個別番茄出現(xiàn)嚴重的寒害現(xiàn)象，番茄植株生長緩慢，葉片皺縮，并出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，番茄長勢弱，極易發(fā)生灰霉病、疫病等病害。而類球紅細菌處理組在下風(fēng)口處的番茄長勢正常，這一結(jié)果說明類球紅細菌能促進番茄生長，使番茄植株健壯，誘導(dǎo)作物抵抗不良環(huán)境。

2.4 不同處理對抗病性的影響 分別在10月28日、11月16日、12月4日和12月22日在番茄生長期、花期及采收期對其進行灰霉病病害調(diào)查。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，生長期沒有灰霉病發(fā)生，在發(fā)現(xiàn)番茄坐果期及采收期有灰霉病發(fā)生，灰霉病各處理病株率及病情指數(shù)如表5所示。由表5可知，助友寶SOD微生物菌劑100倍液處理組番茄病情指數(shù)明顯較低，說明類球紅細菌對番茄灰霉病防治效果較為顯著。11月4日使用類球紅細菌菌液處理的處理組病情指數(shù)均為0，與對照組病情指數(shù)0.69相比降低0.69。12月22日使用類球紅細菌菌液處理的處理組較對照組病情指數(shù)下降2.96。

2.5 不同處理對產(chǎn)量的影響 由表6可知，處理1平均單果重量較對照組增加14.57%、單果直徑較處理組增加4%。處理2較對照組平均單果重量增加7.08%，單果直徑較處理組增加1.98%。在5%水平下差異不顯著。類球紅細菌100倍液濃度葉面噴霧，處理1比處理2單果增重效果更為明顯。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果顯示，施用類球紅細菌對番茄生長勢、誘導(dǎo)抗病性、促進開花和產(chǎn)量4個方面均有明顯的促進作用。在田間水肥管理相同條件下，處理組1番茄株高較對照組增高5.7%，開花數(shù)量增多12.7%，平均多開1.5朵，且未在番茄生育期內(nèi)發(fā)現(xiàn)灰霉病、疫病和低溫寒害，番茄單果增重14.57%。

但秋季煙粉虱發(fā)生嚴重，類球紅細菌對煙粉虱沒有防治效果，且對病毒病也無防效。田間番茄黃化曲葉病毒病普遍發(fā)生，各處理組內(nèi)番茄黃化曲葉病毒病病株率達到10%～15%，番茄黃化曲葉病毒病為害番茄頂部葉片，導(dǎo)致植株矮化、生長緩慢。

在田間試驗中發(fā)現(xiàn)，生育期內(nèi)連續(xù)多次使用類球紅細菌，對番茄作物具有促生等作用效果，但是大大提高了人工勞動成本，并未真正達到農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)肥的目的。

本實驗使用的是葉面噴施的方法，導(dǎo)致冬季棚內(nèi)下風(fēng)口番茄凍害嚴重，試實驗結(jié)果造成了一定影響。賀廣生[16-18]等的研究使用土壤施肥的方式施用光合細菌菌液，未發(fā)生凍害等現(xiàn)象，且其試驗對番茄葉片全氮、全磷、全鉀及葉綠素含量都進行了測定。而本試驗未對番茄葉片元素含量及番茄品質(zhì)進行檢測，在接下來的工作中可對其進行進一步深入研究，完成光合細菌對番茄元素含量及營養(yǎng)成分的影響。

本試驗僅研究了同一濃度，不同施藥間隔對番茄抗病促生的影響，確定了間隔7d施用類球紅細菌100倍稀釋液對抗病促生作用比間隔10d施藥更為明顯，但未對最適宜的類球紅細菌菌液稀釋倍數(shù)進行對照實驗。在接下來的研究，應(yīng)對不同濃度菌液對番茄抗病促生效果進行進一步研究。

參考文獻

[1]Clayton R，Sistrom W.The Photosynthetic Bacteria[M].New York：Plenum Press，1978：305-312.

[2]Olson J M.Chlorophyll organization and function in green photosynthetic bacteria[J].Photochemistry & Photobiology，2010，67（1）：61-75.

[3]Idi A，Nor M H M，Wahab M F A，et al.Photosynthetic bacteria：an eco-friendly and cheap tool for bioremediation[J].Reviews in Environmental Science & Biotechnology，2015，14（2）：271-285.

[4]李彥芹，闞振榮，穆淑梅，等.光合細菌研究進展[J].河北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，25（5）：554-560.

[5]楊芳，田俊嶺，楊盼盼，等.高效光合細菌菌劑對番茄品質(zhì)、土壤肥力及微生物特性的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014（01）：49-54.

[6]吳小平，鄭耀通，曹榕彬，等.大豆田間施用光合細菌的效果[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2003，32（1）：117-119.

[7]曾益波，劉駿，趙國盛，等.光合細菌PSB06浸種對水稻促生作用研究[J].雜交水稻，2018，33（03）：50-53，85.

[8]趙國盛，張德詠，劉勇，等.光合細菌在植物誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性中的應(yīng)用前景[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（11）：53-56.

[9]徐成斌，孟雪蓮，馬溪平，等.光合細菌的特性及其在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（09）：11-12.

[10]陳琳，李祖明.類球紅細菌應(yīng)用進展[J].微生物學(xué)雜志，2016，36（3）：105-108.

[11]張夕林.當前春季大棚蔬菜病蟲害的發(fā)生與防治[J].農(nóng)藥市場信息，2020（06）：53.

[12]周婷.露地番茄晚疫病的發(fā)生與防治[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2019（07）：24.

[13]李翠英.番茄早疫病的癥狀識別與防治[N].農(nóng)資導(dǎo)報，2019-10-11（004）.

[14]史娜艷，劉芳潔，張思雨，等.番茄潰瘍病的接種方法及微生物防治菌劑篩選[J].中國蔬菜，2018，（9）：42-46.

[15]羅源華，陳冰，張卓，等.光合細菌對辣椒疫病的田間防治試驗[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013，44（10）：1658-166.

[16]谷軍，楊旭.光合細菌菌肥在番茄、黃瓜上的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，30（4）：592-593.

[17]Tangprasittipap A & Prasertsan P.5-Aminolevulinic acid from photosynthetic bacteria and its applications[J].Songklanakarin J.Sci.Technol.，2002，24（4）：717-25.

[18]賀廣生，楊盼盼，楊芳，等.高效光合細菌菌劑對番茄和土壤肥力的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，42（01）：56-60，72.

（責(zé)編：張宏民）