陳國(guó)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(duì)菜心種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，為利用根圍促生細(xì)菌芽孢桿菌研發(fā)十字花科蔬菜微生物種子包衣技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。[方法]通過(guò)菜心種子萌發(fā)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析其根長(zhǎng)、株高、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，觀察菜心幼苗生長(zhǎng)情況。[結(jié)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(shì)以及促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)的作用。最終篩選出對(duì)菜心幼苗生長(zhǎng)有良好促進(jìn)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(jié)論]根圍促生細(xì)菌芽孢桿菌對(duì)菜心種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)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(guān)鍵詞 根圍促生細(xì)菌;芽孢桿菌;種子萌發(fā);種子丸?；?菜心

中圖分類號(hào) S634.5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）07-0129-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.07.031

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)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(yīng)用廣泛的生防細(xì)菌，具有耐熱性好、抗逆性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，且來(lái)源廣泛等特點(diǎn)。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(duì)植物生長(zhǎng)有直接作用的物質(zhì)來(lái)刺激和調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)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(chóng)害的發(fā)生或減輕植物病蟲(chóng)害對(duì)植物的危害[2]。芽孢桿菌不僅促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而且對(duì)植物病蟲(chóng)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(xì)菌可以通過(guò)多種指標(biāo)達(dá)到促進(jìn)重要農(nóng)作物生長(zhǎng)，如提高種子萌發(fā)率、增加作物產(chǎn)量和改善作物質(zhì)量等，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。1978年首次報(bào)道了從馬鈴薯中分離出的植物根圍促生菌后，現(xiàn)已證實(shí)有20多個(gè)種屬根際微生物具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)和防控病蟲(chóng)害的能力，其中芽孢桿菌屬是研究最多且廣泛應(yīng)用于生物防治的細(xì)菌。目前，有關(guān)促生細(xì)菌對(duì)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(duì)作物種子進(jìn)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(duì)番茄幼苗的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。何紅等[9]篩選出的內(nèi)生枯草芽孢桿菌BS-2對(duì)植物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所[10]分離得到的解淀粉芽孢桿菌B1619對(duì)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育具有促進(jìn)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(duì)煙草的生長(zhǎng)發(fā)育具有促生作用。目前，已報(bào)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(kāi)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(duì)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(xué)研究發(fā)現(xiàn)的“麥豐寧”以及江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)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?guó)研發(fā)的QST71和德國(guó)研發(fā)的KFZB24主要針對(duì)真菌病害的防治。隨著現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)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(lái)微生物制劑研究的重要對(duì)象，也是未來(lái)研究者在微生物學(xué)、植物學(xué)和植物保護(hù)等不同領(lǐng)域的多學(xué)科研究熱點(diǎn)。

微生物種衣劑是種苗健康研究的前沿領(lǐng)域，合適菌株的篩選是微生物種衣劑研發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)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(guān)鍵問(wèn)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(ài)，生長(zhǎng)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(duì)菜心種子的促進(jìn)效果，找出能夠顯著促進(jìn)菜心種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)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(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 種子。試驗(yàn)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(xué);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(shù)有限公司;固體乳酸芽孢桿菌，河北滄州興業(yè)生物技術(shù)有限公司;枯草芽孢桿菌（湖北），湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 試驗(yàn)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(guò)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(fēng)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(gè)處理重復(fù)3次。首先根據(jù)第一個(gè)處理濃度配制母液，然后再按照不同的比例進(jìn)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(gè)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(gè)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(gè)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(kāi)，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(zhǎng)和發(fā)育。

1.3 測(cè)定指標(biāo)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(jì)算播種后3 d的發(fā)芽率（GR）和播種后2 d的發(fā)芽勢(shì)（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(shí)也能夠反映菜心種子本身的質(zhì)量。測(cè)定菜心種子播種后5 d的株高和根長(zhǎng)作為統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。從各芽孢桿菌處理組中的3次重復(fù)中，選取培養(yǎng)皿中的1/4角落的菜心種子用于測(cè)定。

測(cè)定指標(biāo)計(jì)算公式：

發(fā)芽率（GR）=G tT×100%

發(fā)芽勢(shì)（GE）=G 2T×100%

式中，G t表示 t時(shí)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(zhǎng)超過(guò)種子的1/2作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[17]。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 芽孢桿菌對(duì)菜心種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)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(dá)90.00%以上，發(fā)芽勢(shì)大部分達(dá)80.00%以上。地衣芽孢桿菌100 000倍液的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均顯著低于對(duì)照，其余均與對(duì)照無(wú)顯著差異。對(duì)于同一芽孢桿菌，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)并未表現(xiàn)出與芽孢桿菌濃度有明顯相關(guān)關(guān)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(shì)有所提高，但無(wú)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(shì)較高。

2.2 芽孢桿菌對(duì)菜心幼苗根長(zhǎng)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(zhǎng)最短，且株高最矮，但與對(duì)照無(wú)顯著差異;枯草芽孢桿菌（湖北）10 000倍的平均根長(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)8.30 cm，平均株高也較高，達(dá)3.33 cm。差異顯著性分析結(jié)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(duì)照無(wú)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(zhǎng)與對(duì)照差異顯著，均具有明顯的促進(jìn)根長(zhǎng)的作用。

3 討論

該研究篩選出能夠有效促進(jìn)菜心生長(zhǎng)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(chǔ)，雖然大部分芽孢桿菌處理組在試驗(yàn)的第2天能顯著提高菜心種子的發(fā)芽率。但隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加，大部分處理組菜心種子的發(fā)芽率與清水對(duì)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(shì)比清水對(duì)照組高，小部分處理組的發(fā)芽勢(shì)受到抑制。與清水對(duì)照組相比，6種芽孢桿菌各稀釋濃度的處理組大多數(shù)對(duì)菜心幼苗的株高、根長(zhǎng)有促進(jìn)作用但促進(jìn)效果并不協(xié)同。部分芽孢桿菌處理組雖然對(duì)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(shí)顯著提高菜心幼苗的平均根長(zhǎng)。根部的發(fā)展對(duì)于植物生長(zhǎng)極其重要，因?yàn)樗俏諣I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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(yíng)養(yǎng)水分吸收能力不強(qiáng)，抵抗不良環(huán)境的能力差，導(dǎo)致其在實(shí)際生產(chǎn)中效果不好，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也不會(huì)很大。因此需要綜合平均株高、平均根長(zhǎng)和發(fā)芽勢(shì)這3個(gè)形態(tài)指標(biāo)，選出對(duì)菜心生長(zhǎng)發(fā)育有明顯促進(jìn)作用的芽孢桿菌及其最佳濃度。

4 結(jié)論

試驗(yàn)證明根圍促生細(xì)菌芽孢桿菌對(duì)菜心種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有促生作用，可以作為十字花科作物種子丸?；碌奈⑸锘钚跃?。綜合發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、株高和根長(zhǎng)指標(biāo)來(lái)看，最終篩選出對(duì)菜心幼苗生長(zhǎng)有良好的促進(jìn)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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