鏈霉菌和殼寡糖對辣椒幼苗生長發(fā)育的影響

朱 清，范鶴齡，孫雪冰，王 位，黃小龍，李長江，張榮萍

（1.海南大學 熱帶作物學院，?？?570228; 2.海南大學 生命科學與藥學院，海口 570228）

辣椒（Capsicum annuumL.）原產(chǎn)于中南美洲熱帶雨林地區(qū)的墨西哥、秘魯?shù)鹊?，是茄科辣椒屬一年或多年生草本植物，辣椒亦稱番椒、茄椒或海椒。培育辣椒壯苗是實現(xiàn)辣椒優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培的前提條件，直接關(guān)系到菜農(nóng)的經(jīng)濟收入，對辣椒種植具有重要意義[1]。然而，冬季低溫弱光，夏季高溫高濕，很容易造成幼苗徒長，主要表現(xiàn)為莖細弱、節(jié)間長、根系不發(fā)達、抗逆性差等[2]，使辣椒幼苗的商品性大大降低，同時也影響辣椒幼苗移栽后的田間生長和辣椒產(chǎn)量。鏈霉菌屬（Streptomyces）是放線菌中最大的一類成員，也是產(chǎn)抗生素最多的放線菌菌屬[3]。大部分鏈霉菌對植物具有促進生長、增強營養(yǎng)吸收、提高抵御生物與非生物逆境等作用[4]。研究表明，鏈霉菌主要通過分泌植物生長調(diào)節(jié)劑如IAA、嗜鐵素等發(fā)揮促進植物生長[5]，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用價值[6]。鏈霉菌30702，從筆者所在的實驗室熱帶藥用植物粗框根際土壤中分離得到。接種鏈霉菌30702的擬南芥表現(xiàn)為根增長，根毛數(shù)目增多，葉片厚而發(fā)綠，植株生長茂盛[7]。殼寡糖（Chitosan oligosaccharide）一般是指2～10個氨基葡萄糖以β-1,4糖苷鍵連接組成的低分子量殼聚糖。殼寡糖具有低粘度、高水溶性、高生物相容性及可生物降解等性質(zhì)，目前已被廣泛應(yīng)用于食品加工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖等領(lǐng)域，是一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑[8]。在植物遭遇逆境時低分子量的殼聚糖能發(fā)揮積極作用，提高凈光合作用速率，抵抗?jié)B透物質(zhì)的合成，提高植物體抗氧化酶活性，增強清除自由基的能力，保護膜系統(tǒng)，增強植物體的自身抗性，促進植物生長[9]。鏈霉菌30702復合殼寡糖對辣椒幼苗生理指標影響的研究較少，筆者利用鏈霉菌30702和殼寡糖對辣椒種子進行浸種，用出苗率、株高、莖粗、葉面積、壯苗指數(shù)、根長等指標闡明其作用，旨在探討其對辣椒幼苗生長發(fā)育的影響，為鏈霉菌和殼寡糖在辣椒綠色高效栽培上的研究和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料本試驗使用的辣椒種子為“辣豐五十三號”（深圳市永利種業(yè)有限公司生產(chǎn)），鏈霉菌30702為筆者所在課題組提供，殼寡糖98%原粉（連云港福隆農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)），其他實驗試劑均為分析純。

1.2 試驗設(shè)計2020 年 11 月，在海南省海口市海南大學海甸校區(qū)校內(nèi)實踐教學基地開始進行試驗。使用50穴的育苗盤，共6個處理，每個處理3次重復，1個重復1個育苗盤，每個處理150株辣椒幼苗。試驗設(shè)計為殼寡糖2水平（0、100 g·L-1）；鏈霉菌濃度 3 水平（0、1.2×106cfu·mL-1、1.2×107cfu·mL-1），完全設(shè)計（表1）。土壤為自制營養(yǎng)土（V生土∶V有機肥∶V椰糠=1∶1∶1）。辣椒種子浸種10 h后播種，進行苗期試驗。

表 1 殼寡糖和鏈霉菌對辣椒幼苗影響研究的試驗設(shè)計

1.3 測定項目與測定方法

1.3.1 不同處理下形態(tài)指標測定播種后每天觀察出苗的情況，直到出苗的數(shù)量不再變化，統(tǒng)計整齊度、出苗率。于播種第 15 、25 、35 、45 天取樣，每個處理取15株。使用直尺測量株高、莖粗、根長，計算葉面積；使用分析天平測質(zhì)量；于120 ℃殺青 30 min 后，用烘箱在 80 ℃ 條件下烘 48 h 后測量其干質(zhì)量。計算壯苗指數(shù)、生長速率。

葉面積測定:在辣椒幼苗播種后的第35天，用直尺測量其葉長、葉寬[11]，如公式2計算葉面積。

式中，N葉片、N葉寬為第N片葉的長和寬，N為葉片數(shù)，0.573 8為辣椒葉片葉面積計算公式的矯正系數(shù)。

壯苗指數(shù)計算：在出苗后的第35天，如公式(3)計算其壯苗指數(shù)[12]。

相對生長速率計算：在低溫期（移栽后的25～35 d）計算各處理的株高、莖粗、根長、干質(zhì)量的相對生長速率[13]。

式中，W1、W2為相隔一段時間的株高或莖粗等；t1、t2為相隔的一段時間。

1.3.2 不同處理下作物萎蔫指數(shù)測定低溫期（移栽后的25～35 d），分別觀測植株的萎蔫級數(shù)，計算萎焉指數(shù)[14]。萎蔫癥狀的分級標準如下：0正常；1 輕微冷害/干旱，萎蔫葉片不超過 1/3；2 中等冷害/干旱，萎蔫葉片一半左右；3 嚴重冷害/干旱，葉片全部或近乎萎蔫。

1.3.3 不同處理下生理生化指標測定于 45 d 取樣，使用考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白，使用蒽酮比色法測定可溶性糖[15]。葉綠素等的測量[16]乙醇浸泡 0.1 g 鮮葉 48 h，以乙醇作為對照，分別在665、649和470 nm處測量其吸光度，葉綠素a（Ca）/（mg·L-1）=13.95A665-6.88A649，葉綠素 b（Cb）/（mg·L-1）=24.96A649-7.32A665， 類 胡 蘿 卜 素 （Cx）（mg·L-1）=（1 000A470-2.05 葉綠素 a-114.8 葉綠素b）/245，含量/（mg·g-1）=計算值×乙醇體積/(鮮質(zhì)量×1 000)。

1.4 數(shù) 據(jù) 統(tǒng) 計數(shù) 據(jù) 分 析 使 用 Excel 2007 和DPS 9.01，作圖使用 GraphPad Prism 8.0.2。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下的辣椒出苗率分析種子播種后的6～13 d內(nèi)測量其出苗率，結(jié)果見圖1。由圖1可見，除COS和CK外，第6 天的出苗率達85%以上，出苗率最高處理是LM2+COS，在15 d達到了93.3%。結(jié)果表明，殼寡糖和鏈霉菌能夠促進辣椒種子的出苗率。

圖1 殼寡糖和鏈霉菌浸種處理后辣椒的出苗率變化曲線

2.2 不同處理下辣椒幼苗生長指標分析由圖2可知，LM2+COS處理的莖粗顯著高于CK。在25～35 d，經(jīng)歷了低溫期，6個不同處理的株高的相對生長速率為0.36%、1.14%、0.69%、1.18%、0.12%、1.49%；莖粗的相對生長速率為0.58%、1.26%、1.43%、1.44%、1.61%、1.97%。LM2+COS處理的辣椒在處于低溫期時，株高、莖粗較CK高出了1.13%和1.39%。說明在形態(tài)指標上表現(xiàn)出一定的抗冷害的效果。在45 d，LM2+COS處理的株高、莖粗、根長、葉面積顯著高于CK處理。

圖2 不同處理辣椒幼苗株高和莖粗的生長變化

由表2可知，根長中LM1+COS的數(shù)值最大為 15.41 cm，LM2+COS 顯著高出 CK 68.78%；葉面積中LM2+COS顯著高于其他處理；不同處理的地下部干質(zhì)量沒有顯著差異，地上部干質(zhì)量是LM2+COS處理顯著高于CK。

2.3 不同處理下辣椒生理指標、萎蔫指數(shù)和壯苗指數(shù)如表3 可知,在移栽后的 35 d 測量其葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、可溶性糖和可溶性蛋白。 在葉綠素a中除LM1外，其余4個處理的含量均顯著CK，分別較CK高出了20.97%、30.64%、80.64%、90.32%；在葉綠素 b中，只有LM1+COS、LM2+COS顯著高于CK，分別較CK高出了100%、84.37%；在類胡蘿卜素中，除LM1外，其余4個處理的含量均顯著CK，分別較CK高出了100%、57.14%、114.28%和114.28%。在可溶性糖中，除CK外的5個處理均顯著高于CK；在可溶性蛋白中，只有LM1、LM2、LM2+COS顯著高于CK，分別較CK高出了30.53%、35.11%、30.53%。

在移栽后的45 d，計算其萎蔫指數(shù)、壯苗指數(shù)。在低溫期，CK的萎蔫指數(shù)達 64.77%，而LM2+COS處理的萎蔫指數(shù)為1.27%，說明處理后的辣椒種子能夠提高其抗寒能力。LM2+COS處理的壯苗指數(shù)也與CK具有顯著差異。

2.4 鏈霉菌與殼寡糖之間的交互作用分析不同處理方式對辣椒幼苗生長發(fā)育的影響的雙因素方差分析結(jié)果表明（表4），LM單因素除總干質(zhì)量外對其余指標均也具有顯著影響的效果，COS單因素除總干質(zhì)量外對其余指標均具有顯著影響的效果。COS復合LM除總干質(zhì)量和壯苗指數(shù)外對其他指標具有顯著影響的效果。研究結(jié)果表明鏈霉菌和殼寡糖有較好的交互作用，對辣椒幼苗生長有較好的影響，且LM×COS在P＜0.001水平下的有葉面積、葉綠素a、葉綠素b及萎蔫指數(shù)；P＜0.01水平下只有根長一個指標；P＜0.05水平下的有株高、莖粗、類胡蘿卜素、可溶性糖、可溶性蛋白。

表 2 不同處理對辣椒幼苗根長、葉面積、生物質(zhì)量的比較分析

表 3 殼寡糖和鏈霉菌浸種處理第35天辣椒生理指標分析

表 4 鏈霉菌和殼寡糖交互作用分析

2.5 不同處理下辣椒幼苗質(zhì)量的綜合評價由圖3可知，進行主成分分析后，第一主成分占比74.92%，第二主成分占比11.72%，前2個主成分占比86.64%，大于80%，因此選取前2個主成分構(gòu)建2維 PCA圖；LM2+COS和 LM1+COS在 PC 1上為正值，其余均為負值，表明這兩個處理的各種指標均有較好的表現(xiàn)；LM2、LM2和LM2+COS在PC 2上為正值，表明3個處理在第二主成分上各種指標有較好的變現(xiàn)。綜合判斷，LM2+COS在2個主成分上均為正值，說明該處理綜合變現(xiàn)最好，LM2+COS浸種辣椒種子對辣椒幼苗的生長最好。

圖3 不同處理對辣椒幼苗生長的主成分分析

3 討 論

鏈霉菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。本實驗利用鏈霉菌菌懸液對辣椒種子進行浸種后，與對照組相比其出苗率、株高、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白等顯著提升，這與付學鵬[17]和CHEN[18]的研究結(jié)果基本相似。殼寡糖可促進植株的生長發(fā)育。利用殼寡糖對辣椒種子進行浸種處理后，與對照組相比其出苗率、株高、莖粗、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白等得到了顯著提升，這與扈學文[19]和匡銀近[20]的研究結(jié)果基本相符。利用鏈霉菌30702和殼寡糖對辣椒種子進行浸種，目的是探討其兩者對辣椒幼苗生長發(fā)育的共同影響。研究結(jié)果表明，鏈霉菌和殼寡糖浸種后，辣椒的出苗率、株高、莖粗、根長、葉面積、壯苗指數(shù)、總干質(zhì)量、可溶性糖、可溶性蛋白等含量顯著提高，而萎蔫指數(shù)顯著降低。促生長效果隨鏈霉菌濃度的增加而增大，鏈霉菌 30702 的濃度為 1.2×107cfu·mL-1和殼寡糖100 mg.mL-1的復合處理的生長發(fā)育最佳，萎蔫指數(shù)最低；經(jīng)主成分分析后，該復合處理的綜合得分最高；經(jīng)交互作用分析得出，除總干質(zhì)量和壯苗指數(shù)外，鏈霉菌和殼寡糖均有顯著的交互作用。鏈霉菌與殼寡糖在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上都有較大的潛力，最適宜的鏈霉菌使用方法還有待進一步探索。