哈茨木霉菌不同接種方法對番茄種子萌發(fā)和幼苗生長生理的影響

韓冰 高文瑞 孫艷軍 鄭子松 張曉青 韓琪 張洪永

摘要：以番茄品種千禧為試驗材料，研究6種哈茨木霉菌接種方法對番茄種子萌發(fā)及幼苗生長和生理特性的影響。結(jié)果表明，播種時接種哈茨木霉菌會使番茄種子發(fā)芽時間延長，早期發(fā)芽率降低，幼苗發(fā)芽指數(shù)降低，但對最終發(fā)芽率影響不大；接種400、600倍液和0.05、0.10 g/株哈茨木霉菌的番茄幼苗莖粗和葉長與CK相比均顯著增加（P<0.05），而株高與CK相比顯著降低（P<0.05）；接種0.05、0.10g/株哈茨木霉菌的番茄幼苗地上部和地下部干鮮重及壯苗指數(shù)與CK相比均顯著增加（P<0.05）；接種0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌的番茄幼苗葉片凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度與CK相比均顯著增加（P<0.05）；接種200、600倍液和0.10 g/株哈茨木霉菌的番茄幼苗葉片SOD、POD、CAT活性均顯著高于CK（P<0.05），而葉片MDA含量均顯著低于CK（P<0.05）；其中播種時施用哈茨木霉菌0.05 g/株的番茄幼苗葉柄長、地下部鮮重及葉片胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度均顯著高于其他5種接種方法（P<0.05），株高顯著低于其他5種接種方法（P<0.05）。表明6種哈茨木霉菌接種方法對番茄幼苗生長和抗性均有不同程度的促進作用，其中以播種時施用哈茨木霉菌0.05 g/株的促進作用最明顯。

關(guān)鍵詞：哈茨木霉菌；番茄；光合作用；抗氧化酶

中圖分類號：S182；S641.201? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）05-0165-05

我國是世界上番茄種植面積最大、產(chǎn)量最多的國家。2021年，我國番茄種植面積為111.3萬hm2，產(chǎn)量為6 609萬t，約占世界總產(chǎn)量的1/3［1］。在番茄生產(chǎn)中常會因為不良環(huán)境和病蟲害的影響而降低果實的品質(zhì)和產(chǎn)量。隨著生產(chǎn)中化學(xué)農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境及食品安全的危害加大，以及植物病害抗藥性的日益增加，利用一些生物防治菌劑來防治植物病害成為了研究的熱點問題。哈茨木霉菌防病機制多樣，對多種病原真菌和細菌有拮抗作用［2］，對許多植物病害防治效果顯著。已有研究發(fā)現(xiàn)，哈茨木霉菌可以有效地防治番茄白粉病、灰霉?。?］、西瓜和黃瓜枯萎?。?-5］、辣椒疫病［6］等多種蔬菜病害，有效地減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。研究還發(fā)現(xiàn)，哈茨木霉菌可以明顯地促進植物的生長，對番茄［3］、黃瓜［7］、甜瓜［8］等多種作物有促生作用。然而，目前哈茨木霉菌多用于蔬菜成株期的促生防病，將其應(yīng)用于蔬菜幼苗期以培育壯苗的相關(guān)研究還較少，具體施用時期和施用濃度還有待進一步研究。

本研究采用不同的哈茨木霉菌施用方法來研究其對番茄種子萌發(fā)，幼苗生長、光合和抗氧化酶活性的影響，從而篩選出對番茄幼苗促生、增抗效果最好的哈茨木霉菌施用方法，以期為哈茨木霉菌在蔬菜育苗上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2021年秋季在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研展示溫室內(nèi)進行。供試番茄品種為千禧，供試基質(zhì)為由泥炭、蛭石體積比3 ∶1組成的混合基質(zhì)，采用50孔穴盤進行育苗。試驗共設(shè)7個不同處理：子葉展平時分別施用哈茨木霉菌200、400、600倍液 20 mL/株；播種時分別施用哈茨木霉菌0.05、0.10、0.20 g/株；CK對照，清水20 mL/株。

1.2 測定方法

育苗期進行隨機取樣測定光合、生長及生理指標。從出芽開始，每天統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，發(fā)芽率＝（發(fā)芽種子數(shù)／處理種子數(shù)）×100%；發(fā)芽指數(shù)GI=∑（Gt/Dt），式中：Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。于6葉時用便攜式光合儀于09：00—11：30測定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。利用公式WUE=Pn/Tr計算水分利用率；于7葉時進行生長指標測量，株高為幼苗從子葉到生長點的高度，莖粗為幼苗子葉節(jié)處的粗度，葉柄長為從上往下數(shù)第2張復(fù)葉的根部到葉尖的長度，葉長、葉寬為從上往下數(shù)第2張復(fù)葉的頂部葉片的長度和寬度，壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）/總干重［9］；分別取番茄幼苗地上部和地下部，用清水沖洗表面雜物，再用去離子水沖洗干凈，擦干水分后，分別稱鮮重，再于105 ℃殺青15 min，75 ℃烘至恒質(zhì)量，稱干重。于7葉時取各處理的葉片進行超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性及丙二醛（MDA）含量等生理指標的測定，采用硫代巴比妥酸法［10］測定MDA含量；采用焦彥生等的方法［11］測定SOD、POD、CAT活性。試驗重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和方差分析。不同處理平均值用Duncans法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同哈茨木霉菌處理方法對番茄種子發(fā)芽的影響

由圖1可知，在播種時接種哈茨木霉菌會使番茄種子早期（11 d前）發(fā)芽率顯著低于CK對照，發(fā)芽時間比CK對照延長7 d左右；且隨著哈茨木霉菌濃度的提高，早期（7 d前）發(fā)芽率降低，但最終不同哈茨木霉菌接種濃度對番茄幼苗發(fā)芽率影響不大。結(jié)果表明，播種時接種哈茨木霉菌會使番茄幼苗發(fā)芽時間延長，且發(fā)芽率降低。

由圖2可知，在播種時接種哈茨木霉菌會使番茄種子發(fā)芽指數(shù)顯著低于CK對照；播種后9 d前，隨著哈茨木霉菌濃度的提高早期發(fā)芽指數(shù)降低，但之后播種時接種0.20 g/株哈茨木霉菌的處理發(fā)芽指數(shù)高于播種時接種0.05、0.10 g/株的處理。結(jié)果表明， 播種時接種哈茨木霉菌會使番茄幼苗發(fā)芽指數(shù)降低，影響番茄種子萌發(fā)。

2.2 不同哈茨木霉菌處理方法對番茄幼苗生長的影響

由表1可知，接種200、400、600倍液和0.05、0.10 g/株哈茨木霉菌番茄幼苗的株高與CK相比顯著降低，且接種0.05 g/株哈茨木霉菌的最低；接種400、600倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的莖粗與CK相比顯著增加，其中接種0.20 g/株哈茨木霉菌的最大；接種0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的葉柄長與CK相比顯著增加，其中接種 0.05 g/株哈茨木霉菌的最長；接種200、400、600倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的葉長與CK相比顯著增加，其中接種0.05 g/株和0.20 g/株哈茨木霉菌的較大；接種200、400、600倍液和0.05、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的葉寬與CK相比顯著增加。

由表1還可知，接種400倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的地上部鮮重與CK相比顯著增加，且接種0.20 g/株哈茨木霉菌的最大；接種0.05、0.10 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的地下部鮮重與CK相比顯著增加，且接種0.05 g/株哈茨木霉菌的最大；接種400倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌地上部干重與CK相比顯著增加，且接種0.20 g/株哈茨木霉菌的最大；接種0.05、0.10 g/株哈茨木霉菌地下部干重與CK對照相比顯著增加；與CK對照相比，接種400倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌可以顯著提高幼苗的壯苗指數(shù)，且接種0.05 g/株和0.10 g/株哈茨木霉菌的較大。

2.3 不同哈茨木霉菌處理方式對番茄幼苗光合作用的影響

由表2可知，接種400、600倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的凈光合速率Pn與CK相比顯著提高，且接種400倍液和 0.05 g/株哈茨木霉菌的較高；接種600倍液哈茨木霉菌會使番茄幼苗的蒸騰速率Tr與CK對照相比顯著提高；接種0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的胞間CO2濃度Ci與CK相比顯著提高，且接種0.05 g/株哈茨木霉菌的最高；接種200、400、600倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的氣孔導(dǎo)度Gs與CK相比顯著增加，且接種0.05 g/株哈茨木霉菌的最大；接種200、400倍液和0.05、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的水分利用率WUE與CK相比顯著增加，且接種200倍液哈茨木霉菌的最高。

2.4 不同哈茨木霉菌處理方法對番茄幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

由表3可知，接種200、600倍液和0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的MDA與CK相比顯著降低，且接種600倍液和0.10 g/株哈茨木霉菌的較??；接種200、400、600倍液和0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的SOD活性與CK相比顯著升高，且接種400倍液和600倍液哈茨木霉菌的較大；接種200、400、600倍液和0.05、0.10 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的POD活性與CK相比顯著升高，且接種0.10 g/株哈茨木霉菌的幼苗POD活性最大；接種200、400、600倍液和0.05、0.10、0.20 g/株哈茨木霉菌會使番茄幼苗的CAT活性與CK相比顯著升高。

3 討論

哈茨木霉菌作為植物根際促生菌，可以促進多種植物的生長。已有研究表明，接種哈茨木霉菌可以縮短黃瓜種子的出土時間和出齊時間［12］，提高辣椒種子的發(fā)芽率［13］。然而，本試驗研究表明，播種時接種哈茨木霉菌會使番茄種子發(fā)芽時間延長，早期發(fā)芽率降低，幼苗發(fā)芽指數(shù)降低，但對最終發(fā)芽率影響不大。這可能是由于不同哈茨木霉菌菌種差異和宿主品種差異造成的。

已有研究表明，施用適量的哈茨木霉對多種作物幼苗的生長有一定的促進作用［3，7，14-15］。本試驗研究了不同接種時間和接種濃度對番茄幼苗生長的影響，結(jié)果表明接種哈茨木霉菌可以降低番茄幼苗的株高，提高番茄幼苗的莖粗、葉柄長、葉長、葉寬、地上部/地下部鮮重和干重及壯苗指數(shù)，其中以接種0.05 g/株哈茨木霉菌的促進效果最為明顯。播種時接種哈茨木霉菌對番茄幼苗的促生效果優(yōu)于子葉展平時灌根，這可能是由于播種時接種哈茨木霉菌可以比子葉展平時灌根早接種菌劑10 d左右，從而更有利于根系生長，增強根系的水肥吸收能力，進而促進幼苗生長。

植物通過光合作用可以合成有機物，從而獲得生長發(fā)育所需的能量。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，接種哈茨木霉菌會使番茄幼苗的凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度及水分利用率顯著提高，這與陳雙臣等在番茄上［16］和周曉馥等在黃瓜上［7］的研究結(jié)果是一致的。其中又以接種0.05 g/株哈茨木霉菌的幼苗凈光合速率、胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度較高。這可能是因為接種哈茨木霉菌后，可以擴大葉片的氣孔導(dǎo)度，使胞間CO2濃度增加，從而為光合作用提供更多的原料，增強植物的光合速率，合成更多的碳水化合物供植物生長發(fā)育使用。這與接種0.05 g/株哈茨木霉菌對番茄幼苗生長的促進效果最為明顯是一致的。

抗氧酶系統(tǒng)作為植物體內(nèi)重要的防御體系，可以通過合成抗氧化酶來減輕活性氧對細胞膜的損傷，降低細胞膜內(nèi)不飽和脂肪酸的氧化程度，從而提高植物抗性［17-18］。已有研究發(fā)現(xiàn)，接種哈茨木霉菌可以提高鹽脅迫下玉米的POD、SOD活性，降低MDA含量，從而提高玉米對鹽脅迫的抗性［19］。接種哈茨木霉菌還可以通過提高植物體內(nèi)SOD、POD和CAT活性，降低MDA含量，從而提高黃瓜對枯萎病的抗性［20］，以及番茄對灰霉病的抗性［21］。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，接種哈茨木霉菌會使番茄幼苗的MDA含量顯著降低，SOD、POD、CAT活性顯著升高，其中又以接種0.10 g/株哈茨木霉菌MDA含量最小，POD活性最大；接種0.05 g/株哈茨木霉菌CAT活性最大。說明接種哈茨木霉菌可通過提高植物體內(nèi)的SOD、POD、CAT等抗氧化酶的活性，從而降低植物體內(nèi)MDA的含量，降低膜質(zhì)過氧化程度，進而提高植物的抗性。

綜上所述，接種哈茨木霉菌可以通過促進植物的光合作用，進而促進植株的生長；通過提高抗氧化酶的活性，減少MDA的生成，從而提高植物的抗逆和抗病性。播種時接種0.05 g/株哈茨木霉菌是促進番茄幼苗生長和提高抗性的最佳接種方法。

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