芽孢桿菌對菜心種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

陳國軍 李鵬燕 劉麗媛 陳桂賢 韓群鑫 陳偉平 胡君易 林慶勝

摘要 [目的]研究芽孢桿菌對菜心種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，為利用根圍促生細菌芽孢桿菌研發(fā)十字花科蔬菜微生物種子包衣技術提供科學依據(jù)。[方法]通過菜心種子萌發(fā)試驗，統(tǒng)計分析其根長、株高、發(fā)芽率和發(fā)芽勢，觀察菜心幼苗生長情況。[結果]采用的6種芽孢桿菌均具有提高菜心種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及促進幼苗生長的作用。最終篩選出對菜心幼苗生長有良好促進效果的芽孢桿菌以及其最適處理濃度是枯草芽孢桿菌（湖北）10 000倍液和枯草芽孢桿菌（河北）10 000倍液。[結論]根圍促生細菌芽孢桿菌對菜心種子萌發(fā)和幼苗生長有促生作用，可以作為十字花科蔬菜種子丸粒化包衣的材料。

關鍵詞 根圍促生細菌;芽孢桿菌;種子萌發(fā);種子丸?；?菜心

中圖分類號 S634.5? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）07-0129-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.07.031

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Bacillus on Seed Germination and Seedling Growth of Flowering Cabbage

CHEN Guo-jun1， LI Peng-yan2， LIU Li-yuan3 et al

（1.Zhongshan Agricultural Science and Technology Extension Center， Zhongshan， Guangdong 528400; 2. Plant Protection Research Institute， Guangdong Academy of Agricultural Science， Guangzhou， Guangdong 510640;3.Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou， Guangdong 510225）

Abstract [Objective] Effects of Bacillus on seed germination and seedling growth of flowering cabbage were studied，in order to provide a scientific basis for the development of the coating technology of cruciferous vegetable seeds by the plant growth-promoting rhizobacteria Bacillus. [Method]Through the seed germination test of Chinese cabbage， the root length， plant height， germination rate and germination potential of Chinese cabbage were statistically analyzed， the growth of Chinese cabbage seedlings was observed. [Result]The six Bacillus strains used in the experiment all had the effects of increasing the germination rate and germination potential of Chinese cabbage seeds and promoting the growth of seedlings.Finally， Bacillus which could promote the growth of cabbage seedlings and its optimum treatment concentration were 10 000 times of Bacillus subtilis （Hubei） and 10 000 times of Bacillus subtilis （Hebei） [Conclusion]The plant growth-promoting rhizobacteria Bacillus can promote the seed germination and seedling growth of Brassica campestris and can be used as the coating material for the seeds of cruciferous vegetables.

Key words Plant growth-promoting rhizobacteria;Bacillus;Seed germination;Seeding growth;Flowering cabbage

芽孢桿菌是植物根圍促生菌中應用廣泛的生防細菌，具有耐熱性好、抗逆性強、穩(wěn)定性高，且來源廣泛等特點。芽孢桿菌具有固氮活性和解磷活性，可以改變土壤中氮和磷元素的形態(tài)，以便于植物的吸收，還可以合成植物激素等對植物生長有直接作用的物質來刺激和調節(jié)植物的生長狀況[1];間接作用是某些芽孢桿菌可以產(chǎn)生抗生素等抑制病蟲害的發(fā)生或減輕植物病蟲害對植物的危害[2]。芽孢桿菌不僅促進植物生長，而且對植物病蟲害的防控也有較好的效果，是優(yōu)良的生防菌株。

植物根圍促生細菌可以通過多種指標達到促進重要農(nóng)作物生長，如提高種子萌發(fā)率、增加作物產(chǎn)量和改善作物質量等，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展作出貢獻。1978年首次報道了從馬鈴薯中分離出的植物根圍促生菌后，現(xiàn)已證實有20多個種屬根際微生物具有促進植物生長和防控病蟲害的能力，其中芽孢桿菌屬是研究最多且廣泛應用于生物防治的細菌。目前，有關促生細菌對植物促生作用的研究主要在水稻[3]、小麥[4]、菜心[5]、馬鈴薯[6]等農(nóng)作物中。澳大利亞研發(fā)的B.subtilis A13對作物種子進行處理后，可以顯著增加胡蘿卜、燕麥以及花生的產(chǎn)量[7]。郭芳芳等[8]研究發(fā)現(xiàn)多黏芽孢桿菌對番茄幼苗的生長具有促進作用。何紅等[9]篩選出的內(nèi)生枯草芽孢桿菌BS-2對植物的生長有促進作用。江蘇省農(nóng)業(yè)科學院植保所[10]分離得到的解淀粉芽孢桿菌B1619對番茄的生長發(fā)育具有促進作用。朱忠彬等[11]研究的煙草根際生防菌株短芽孢桿菌DZQ3，對煙草的生長發(fā)育具有促生作用。目前，已報道用于生物防治的芽孢桿菌主要有枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌等[12]。有生物防治潛力的這些芽孢桿菌最后通常被開發(fā)成某種生防制劑。最早用于商業(yè)生產(chǎn)的枯草芽孢桿菌能有效抑制植物的病原菌，在防治土傳病害中有良好的效果。尹漢文等[13]對枯草芽孢桿菌的研究中發(fā)現(xiàn)其可以很好地提高黃瓜的耐鹽性。由南京農(nóng)業(yè)大學研究發(fā)現(xiàn)的“麥豐寧”以及江蘇省農(nóng)業(yè)科學院植保所研究的B916[14]，均具有促生、防治小麥紋枯病，且?guī)椭参锾岣呖鼓嫘缘哪芰?。美國研發(fā)的QST71和德國研發(fā)的KFZB24主要針對真菌病害的防治。隨著現(xiàn)代生物科學技術的發(fā)展，像芽孢桿菌這些有益的植物資源微生物將是未來微生物制劑研究的重要對象，也是未來研究者在微生物學、植物學和植物保護等不同領域的多學科研究熱點。

微生物種衣劑是種苗健康研究的前沿領域，合適菌株的篩選是微生物種衣劑研發(fā)的關鍵問題，該研究篩選合適的十字花科作物促生菌株，解決十字花科作物微生物種衣劑研究中的關鍵問題。

菜心（Brassica campestris L.）又稱菜薹，屬十字花科蕓薹屬，其食用口感好而深受大眾喜愛，生長周期較短，且一年四季均可播種，是廣東等地的主產(chǎn)蔬菜之一。筆者選用6種芽孢桿菌，研究其各稀釋濃度菌處理組對菜心種子的促進效果，找出能夠顯著促進菜心種子萌發(fā)及幼苗生長的芽孢桿菌及其濃度，以期為芽孢桿菌在十字花科作物種子丸粒化包衣加工中的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 種子。試驗所用菜心為45 d油青甜菜心。

1.1.2 芽孢桿菌。6種芽孢桿菌分別為解淀粉芽孢桿菌，500億CFU/g，用量105CFU/g土壤，華南農(nóng)業(yè)大學;膠凍樣類芽孢桿菌，100億CFU/g，河北保定綠谷生物科技有限公司;地衣芽孢桿菌，1 000億CFU/g，100倍稀釋，河北保定綠谷生物科技有限公司;枯草芽孢桿菌（河北），河北滄州興業(yè)生物技術有限公司;固體乳酸芽孢桿菌，河北滄州興業(yè)生物技術有限公司;枯草芽孢桿菌（湖北），湖北農(nóng)業(yè)科學院。

1.2 試驗方法

1.2.1 菜心種子處理。選取成熟飽滿的菜心種子，用18目的篩子篩過后，再用0.2 %高錳酸鉀溶液消毒15 min，最后用清水清洗2次后風干待用[15]。

1.2.2 芽孢桿菌懸液制劑的配制。每種芽孢桿菌各稀釋1 000、10 000、100 000倍，每個處理重復3次。首先根據(jù)第一個處理濃度配制母液，然后再按照不同的比例進行梯度稀釋。

1.2.3 播種。采用先播種再加藥的方法，堆疊2層濾紙，并使用0.2 mL 96孔半裙式PCR板按壓濾紙打孔，將圓滑的種子固定在濾紙上。取足夠數(shù)量的培養(yǎng)皿，在每個培養(yǎng)皿中放置2張壓孔后的濾紙，完全覆蓋培養(yǎng)皿。在每個培養(yǎng)皿中分別有序地、均勻地放置80粒菜心種子，然后向每個培養(yǎng)皿中加入10 mL混合溶液或水，最后分別蓋上培養(yǎng)皿。將所有種子放置在恒溫箱中（溫度25 ℃，濕度65%，光照12 h∶12 h）。3 d后，將培養(yǎng)皿的蓋子掀開，然后每天往培養(yǎng)皿中加2次水，以在培養(yǎng)皿中保持適量的水，保持幼苗的正常生長和發(fā)育。

1.3 測定指標與方法 播種后，每天記錄菜心種子的發(fā)芽數(shù)。根據(jù)公式計算播種后3 d的發(fā)芽率（GR）和播種后2 d的發(fā)芽勢（GE），判斷發(fā)芽速度和整齊度，這既能夠表示菜心種子本身的生活能力[16]，同時也能夠反映菜心種子本身的質量。測定菜心種子播種后5 d的株高和根長作為統(tǒng)計標準。從各芽孢桿菌處理組中的3次重復中，選取培養(yǎng)皿中的1/4角落的菜心種子用于測定。

測定指標計算公式：

發(fā)芽率（GR）=G tT×100%

發(fā)芽勢（GE）=G 2T×100%

式中，G t表示 t時間內(nèi)發(fā)芽的種子總數(shù)，T表示供試種子總數(shù)，G 2表示前2 d的發(fā)芽數(shù)，以芽長超過種子的1/2作為發(fā)芽標準[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理 用SPSS 19.0軟件統(tǒng)計分析所得數(shù)據(jù)，用Duncan’s檢驗方差的顯著性差異，用Excel和GraphPad Prism 6.0軟件制作表格。

2 結果與分析

2.1 芽孢桿菌對菜心種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

由表1可知，不同芽孢桿菌溶液處理2 d后，菜心種子的發(fā)芽率大部分達90.00%以上，發(fā)芽勢大部分達80.00%以上。地衣芽孢桿菌100 000倍液的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著低于對照，其余均與對照無顯著差異。對于同一芽孢桿菌，發(fā)芽率和發(fā)芽勢并未表現(xiàn)出與芽孢桿菌濃度有明顯相關關系，但總體而言，經(jīng)芽孢桿菌處理后的大部分種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢有所提高，但無顯著差異。從數(shù)值上看，枯草芽孢桿菌（湖北）10 000倍液、枯草芽孢桿菌（河北）10 000倍液和膠凍樣類芽孢桿菌1 000倍液的發(fā)芽率和發(fā)芽勢較高。

2.2 芽孢桿菌對菜心幼苗根長和株高的影響

由表2可知，不同芽孢桿菌溶液處理5 d后，地衣芽孢桿菌100 000倍液的平均根長最短，且株高最矮，但與對照無顯著差異;枯草芽孢桿菌（湖北）10 000倍的平均根長最長，達8.30 cm，平均株高也較高，達3.33 cm。差異顯著性分析結果表明，除固體乳酸芽孢桿菌1 000倍液外，其他處理平均株高與對照無顯著差異，膠凍樣類芽孢桿菌（100 000倍液）、固體乳酸芽孢桿菌（1 000倍液、10 000倍液）、枯草芽孢桿菌（河北）、枯草芽孢桿菌（湖北）的平均根長與對照差異顯著，均具有明顯的促進根長的作用。

3 討論

該研究篩選出能夠有效促進菜心生長的芽孢桿菌及其最適濃度，為十字花科作物微生物種衣劑的研究提供理論基礎，雖然大部分芽孢桿菌處理組在試驗的第2天能顯著提高菜心種子的發(fā)芽率。但隨著試驗時間的增加，大部分處理組菜心種子的發(fā)芽率與清水對照組差異不顯著，甚至有小部分處理組的發(fā)芽率受到抑制。大部分芽孢桿菌處理組菜心種子的發(fā)芽勢比清水對照組高，小部分處理組的發(fā)芽勢受到抑制。與清水對照組相比，6種芽孢桿菌各稀釋濃度的處理組大多數(shù)對菜心幼苗的株高、根長有促進作用但促進效果并不協(xié)同。部分芽孢桿菌處理組雖然對菜心幼苗的平均株高起到顯著提高的作用，但未能成功同時顯著提高菜心幼苗的平均根長。根部的發(fā)展對于植物生長極其重要，因為它是吸收營養(yǎng)物質和水分的部位，所以即使株高提高，但根部發(fā)展不好，植物的營養(yǎng)水分吸收能力不強，抵抗不良環(huán)境的能力差，導致其在實際生產(chǎn)中效果不好，其經(jīng)濟價值也不會很大。因此需要綜合平均株高、平均根長和發(fā)芽勢這3個形態(tài)指標，選出對菜心生長發(fā)育有明顯促進作用的芽孢桿菌及其最佳濃度。

4 結論

試驗證明根圍促生細菌芽孢桿菌對菜心種子萌發(fā)和幼苗生長有促生作用，可以作為十字花科作物種子丸粒化包衣的微生物活性菌株。綜合發(fā)芽率、發(fā)芽勢、株高和根長指標來看，最終篩選出對菜心幼苗生長有良好的促進效果的芽孢桿菌以及其最適處理濃度：枯草芽孢桿菌（湖北）10 000倍液和枯草芽孢桿菌（河北）10 000倍液。

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