检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2021, 第6期: 217–223 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.06.035

• 种子科技 • 上一篇    下一篇

干旱胁迫下枯草芽孢杆菌对玉米种子抗旱性及生理指标的影响

李安1(), 舒健虹2, 刘晓霞2, 蒙正兵2, 王小利2(), 赵德刚1()   

  1. 1贵州大学生命科学学院（农业生物工程研究院）/山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室/山地生态与农业生物工程协同创新中心,550025,贵州贵阳
    2贵州省农业科学院草业研究所,550006,贵州贵阳
  • 收稿日期:2021-05-27 修回日期:2021-08-23 出版日期:2021-12-15 发布日期:2021-12-16
  • 通讯作者: 王小利,赵德刚
  • 作者简介:李安,研究方向为禾本科根际促生菌筛选与生态菌肥,E-mail： 1964352203@qq.com
  • 基金资助:
    贵州省科技支撑计划(黔科合支撑[2019]2359号);贵州省高层次创新人才(黔科合平台人才[2019]5005号)

Effects of Bacillus subtilis on Drought Resistance and Physiological Indexes of Maize Seeds under Drought Stress

Li An1(), Shu Jianhong2, Liu Xiaoxia2, Meng Zhengbing2, Wang Xiaoli2(), Zhao Degang1()   

  1. 1College of Life Sciences (Institute of Agro-Bioengineering), Guizhou University/Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region (Ministry of Education)/Collaborative InnovationCenter for Mountain Ecology and Agro-Bioengineering, Guiyang 550025, Guizhou, China
    2Institute of GrassIndustry, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006, Guizhou, China
  • Received:2021-05-27 Revised:2021-08-23 Online:2021-12-15 Published:2021-12-16
  • Contact: Wang Xiaoli,Zhao Degang

RichHTML

11

PDF (PC)

326

摘要：

为了寻找有助于增强玉米种子萌发期抗旱性的菌种,研究了干旱胁迫下枯草芽孢杆菌菌种对玉米种子萌发的生理调控作用。以4种来自贵州省不同地点且不同植物根际的枯草芽孢杆菌菌种（R29-1、R9-1、R59、R60）为材料,运用隶属函数和标准差系数赋予权重法分析干旱胁迫下玉米种子发芽指标以及生理生化指标。结果表明,接种4种枯草芽孢杆菌均增强了玉米萌发过程中的抗旱性,抗旱性评价为R60>R9-1>R59>R29-1>CK2（15% PEG）,尤其接种枯草芽孢杆菌R60与R9-1能够更好地提升玉米抗旱性。接种枯草芽孢杆菌能同时提升玉米萌发过程抗逆性与叶片游离脯氨酸含量,降低叶片超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性,从而减轻细胞膜受到的伤害,因此接种枯草芽孢杆菌R60能有效促进玉米的萌发及萌发期的生长。

关键词: 玉米, 干旱胁迫, 种子萌发, 枯草芽孢杆菌, 抗旱性量度值

Abstract:

In order to find strains increasing the drought resistance of maize during germination period under drought condition, we explored the physiological regulation of Bacillus subtilis strains on maize seed germination under drought stress. The experiment used four Bacillus subtilis species (R29-1, R9-1, R59, R60) from different locations and different plant rhizospheres in Guizhou province as materials. Maize seed germination indexes and physiological and biochemical indexes were analyzed by the weighting method of membership function and standard deviation coefficient under drought stress. The results showed that the inoculation of Bacillus subtilis R29-1, R9-1, R59, and R60 all enhanced the drought resistance of maize during germination period. The drought resistance was evaluated as R60 > R9-1 > R59 > R29-1 > CK2 (15% PEG), especially the inoculation of Bacillus subtilis R60 and R9-1 could better improve the drought resistance of maize. Inoculation of Bacillus subtilis could increase the stress resistance and free proline content of leaves during the germination process, and reduce the activities of superoxide dismutase, catalase and peroxidase of leaves so as to effectively reduce the damage of cell membrane. In conclusion, inoculation with Bacillus subtilis R60 could effectively enhance the germination and growth during the germination period.

Key words: Maize, Drought stress, Seed germination, Bacillus subtilis, Drought resistance measurement value

表1

试验菌种来源及编号

编号
Number		 菌株名
Strain name		 鉴定种类
Identification type		 寄主
Host		 采样地
Sampling site
A R29-1 Bacillus megaterium 野木豆 望谟麻山
B R9-1 Bacillus aryabhattai 多花木蓝 紫云火花
C R59 Bacillus megaterium 葛藤 荔波小七孔
D R60 Bacillus simplex 葛藤 荔波水浦

表2

不同处理对玉米种子萌发及幼苗含水量的影响

处理
Treatment		 发芽率
Germination rate		 发芽势
Germination potential		 发芽指数
Germination index		 活力指数
Vitality index		 幼苗含水量
Seedling moisture content (%)
CK1 0.5407±0.0485b 0.5185±0.0606a 26.897±1.041a 86.905±24.587ab 87.926±1.960a
A1 0.6963±0.0392a 0.6741±0.0518a 24.256±3.126ab 67.343±15.146b 88.129±0.848a
B1 0.6222±0.0256ab 0.5926±0.0322a 21.771±3.212b 85.964±8.405ab 89.655±0.433a
C1 0.7111±0.0256a 0.6518±0.0196a 27.605±2.138a 116.878±24.331a 89.818±0.562a
D1 0.6963±0.0074a 0.6815±0.0196a 26.854±0.237a 92.677±12.588ab 87.720±1.454a
CK2 0.5734±0.0569b 0.4582±0.0369b 17.841±1.834bc 24.764±2.305b 82.682±0.898a
A2 0.7731±0.0541a 0.7442±0.0698a 23.309±2.428a 30.262±6.146b 82.369±2.543a
B2 0.6724±0.0328ab 0.6354±0.0399a 17.242±0.782c 28.392±1.659b 85.005±0.913a
C2 0.7924±0.0366a 0.7106±0.0260a 18.082±0.417bc 25.673±5.573b 82.438±2.607a
D2 0.7704±0.0103a 0.7505±0.0266a 22.482±4.933ab 40.305±5.189a 85.464±0.536a

表3

不同处理对玉米生长相关指标影响

处理
Treatment		 芽长
Bud length
(cm)		 根长
Root length
(cm)		 根数
The number
of root		 总生物量干重
Total biomass
dry weight (g)		 芽干重
Bud dry
weight (g)		 根干重
Root dry
weight (g)		 根冠比
Root shoot
ratio		 芽鲜重
Bud fresh
weight (g)		 根鲜重
Fresh root
weight (g)
CK1 5.12±0.52c 5.08±1.14c 7.067±1.10ab 0.36±0.03b 0.18±0.02c 0.18±0.01a 0.99±0.07a 1.61±0.20b 0.86±0.09b
A1 5.88±0.77bc 6.02±1.28bc 5.867±0.46b 0.33±0.02b 0.20±0.01bc 0.13±0.01b 0.64±0.03c 1.90±0.17b 0.96±0.06b
B1 6.44±0.14ab 8.04±0.82ab 6.933±0.70ab 0.41±0.02a 0.22±0.02ab 0.19±0.01a 0.84±0.09b 2.53±0.30a 1.42±0.06a
C1 6.84±0.78ab 9.95±1.84a 7.133±0.95ab 0.43±0.03a 0.24±0.02a 0.19±0.02a 0.76±0.07b 2.50±0.05a 1.44±0.31a
D1 7.18±0.35a 8.07±0.18ab 8.467±0.81a 0.42±0.02a 0.24±0.01a 0.18±0.02a 0.78±0.07b 2.47±0.11a 1.07±0.20b
CK2 4.01±0.29a 4.57±0.65bc 6.100±0.46a 0.23±0.00bc 0.12±0.00c 0.11±0.00ab 0.90±0.03a 0.93±0.11a 0.40±0.01d
A2 3.38±0.21b 3.72±0.37c 5.133±0.12a 0.23±0.01c 0.12±0.01c 0.10±0.00b 0.83±0.08a 0.83±0.10a 0.47±0.04cd
B2 3.95±0.18a 5.25±0.67b 5.667±1.36a 0.25±0.01ab 0.14±0.00ab 0.11±0.00ab 0.83±0.16a 0.98±0.05a 0.68±0.08b
C2 3.88±0.45a 5.08±0.42b 5.667±0.42a 0.25±0.01ab 0.13±0.01bc 0.12±0.02ab 0.92±0.16a 0.95±0.04a 0.57±0.09bc
D2 4.09±0.08a 6.19±0.37a 5.267±0.23a 0.26±0.02a 0.14±0.01a 0.12±0.01a 0.87±0.04a 0.95±0.11a 0.80±0.07a

表4

干旱胁迫下玉米萌发抗旱综合评价

处理
Treatment		 加权抗旱指数
Weighted drought resistance index		 隶属函数均值
Membership function mean		 抗旱性量度值(D)
Drought resistance measure (D)		 排名
Ranking
CK2 0.1523 0.3528 0.2296 5
A2 0.1604 0.3427 0.3587 4
B2 0.1538 0.5079 0.5288 2
C2 0.1507 0.4807 0.4314 3
D2 0.1605 0.6913 0.8026 1

表5

干旱胁迫下玉米萌发指标相关性分析

指标
Index		 芽长
Bud
length		 根长
Root
length		 根数
The number
of root		 总生物量干重
Total biomass
dry weight		 芽干重
Bud dry
weight		 根干重
Root dry
weight		 根冠比
Root shoot
ratio		 芽鲜重
Bud fresh
weight		 根鲜重
Fresh
root		 发芽指数
Germination
index		 活力指数
Vitality
index		 幼苗含水量
Seedling moisture
content		 发芽率
Germination
rate		 发芽势
Germination
potential		 抗旱性量度值(D)
Drought resistance
measure (D)
芽长Bud length 1
根长Root length 0.803* 1
根数The number of root 0.656* 0.507 1
总生物量干重
Total biomass dry weight		 0.478 0.387 0.320 1
芽干重Bud dry weigh 0.307 0.223 -0.057 0.142 1
根干重Root dry weight 0.226 0.143 0.229 -0.099 -0.032 1
根冠比Root shoot ratio 0.085 -0.077 0.079 -0.159 -0.388 0.862* 1
芽鲜重Bud fresh weight 0.674* 0.399 0.282 0.535 0.255 0.108 0.054 1
根鲜重Fresh root 0.194 0.338 -0.236 -0.048 0.347 0.103 -0.029 0.216 1
发芽指数Germination index -0.525 -0.264 -0.361 -0.557 -0.341 -0.385 -0.231 -0.668* 0.112 1
活力指数Vitality index 0.015 0.164 -0.201 -0.488 0.198 -0.163 -0.227 -0.289 0.587* 0.705 1
幼苗含水量
Seedling moisture content		 0.497 0.494 0.059 0.045 0.780* -0.091 -0.388 0.268 0.659* -0.107 0.575 1
发芽率Germination rate -0.276 -0.360 -0.138 -0.581* -0.379 -0.471 -0.148 -0.330 -0.187 0.436 0.221 -0.156 1
发芽势Germination potential -0.432 -0.362 -0.286 -0.520 -0.243 -0.580 -0.285 -0.420 -0.178 0.458 0.153 -0.172 0.861* 1
抗旱性量度值(D)
Drought resistance measure (D)		 0.444 0.503* 0.382 0.229 0.131 -0.184 -0.245 0.008 0.488 0.303 0.682* 0.601* 0.347 0.273 1

图1

不同菌种处理对玉米萌发过程中SOD、CAT及POD活性的影响 小写字母代表0.05水平差异显著,下同

图2

不同菌种处理对玉米萌发过程中渗透物质Pro与MDA含量的影响

[1] 焦志丽. 马铃薯干旱危害及提高抗旱性的研究. 哈尔滨:东北林业大学, 2012.
[2] 张飞, 王艳秋, 朱凯, 等. 聚乙二醇引发种子对高粱芽苗耐水分亏缺的生理调节. 中国农业大学学报, 2015, 20(5):39-47.
[3] 王孝先, 赵伟进, 卢玉君, 等. 砂生槐根际促生菌的筛选及干旱胁迫对其种子萌发和幼苗生长的影响. 高原农业, 2020, 4(3):249-258.
[4] 李晶. 黄瓜枯萎病高效拮抗枯草芽孢杆菌的筛选及生防机制研究. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2010.
[5] 黄海婵, 裘娟萍. 枯草芽孢杆菌防治植物病害的研究进展. 农药市场信息, 2005(14):12-13,16.
[6] 刘培福. 枯草芽孢杆菌D221发酵条件优化及对辣椒根腐病防治效果初探. 哈尔滨:东北农业大学, 2011.
[7] 肖小露. 枯草芽孢杆菌BS193对辣椒疫病的生防作用及其抗菌机制初探. 福州:福建农林大学, 2017.
[8] 庞永彬. 枯草芽孢杆菌防治水稻稻瘟病效果研究. 农民致富之友, 2017(11):88.
[9] 李君保, 冉文秀. 枯草芽孢杆菌可湿性粉剂防治水稻穗颈瘟田间试验探讨. 农业与技术, 2019, 39(9):16-18.
[10] 张颖, 尹素改, 许玉彬, 等. 小麦内生枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）T10菌株对小麦纹枯病的生防作用. 河南大学学报（自然科学版）, 2014, 44(4)：456-460.
[11] 刘刚. 枯草芽孢杆菌NJ-18和氟酰胺联合拌种防治小麦纹枯病效果好. 农药市场信息, 2013(22):39.
[12] 张军, 张凯, 王向阳. 井冈霉素·枯草芽孢杆菌混合剂对小麦全蚀病的防效研究. 安徽农学通报, 2013, 19(15)：84,123.
[13] 毛腾霄, 叶华智, 秦玉花. 枯草芽孢杆菌BS-8D防治玉米纹枯病的田间试验效果及作用机理. 湖北农业科学, 2016, 55(20):5252-5255.
[14] 苏博, 顾双月, 丁婷. 枯草芽孢杆菌DZSY21抗玉米纹枯病的研究//中国植物病理学会2016年学术年会论文集. 中国植物病理学会, 2016: 3.
[15] 毛腾霄, 叶华智, 秦玉花. 枯草芽孢杆菌防治玉米纹枯病的初步研究. 中国农学通报, 2016, 32(5):44-48.
[16] Shilts T, Ertǜrk U, Patel N J, et al. Physiological regulation of biosynthesis of indole-3-acetic acid and other indole derivatives by the citrus fungal pathogen Colletotrichum acutatum. Australian Journal of Biological Sciences, 2005, 5(2):205-210.
[17] Cassan F, Bottini R, Schneider G, et al. Azospirillum brasilense and Azospirillum lipoferum hydrolyze conjugates of GA20 and metabolize the resultant aglycones to GA1 in seedlings of rice dwarf mutants. Plant Physiology, 2001, 125:2053-2058.
doi: 10.1104/pp.125.4.2053
[18] 高俊凤. 植物生理学实验指导. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[19] 汪宝卿, 李召虎, 段留生, 等. 干旱胁迫下冠菌素对玉米幼苗光合参数和内源激素含量的影响. 植物生理学通讯, 2007(2):269-272.
[20] 王学奎, 黄见良. 植物生理生化实验原理与技术. 北京: 高等教育出版社, 2015.
[21] 张霞, 谢小玉. PEG胁迫下甘蓝型油菜种子萌发期抗旱鉴定指标的研究. 西北农业学报, 2012, 21(2):72-77.
[22] 崔华威. 低温干旱胁迫对烟草种子发芽和幼苗生长的影响及提高其抗寒抗旱性的研究. 杭州:浙江大学, 2012.
[23] 张志良, 瞿伟菁. 植物生理学实验指导：第3版. 北京: 高等教育出版社, 1980.
[24] 余如刚, 杜雪玲, 陈楚, 等. PEG胁迫对三种豆科牧草种子萌发及幼苗生理影响. 干旱地区农业研究, 2012, 20(5):99-103.
[25] 魏波, 李丹丹, 侯凯, 等. PEG模拟干旱条件下红花种子萌发特性的比较研究. 植物生理学报, 2018, 54(6):1137-1143.
[26] Osakabe Y, Osakabe K, Shinozaki K, et al. Response of plants to water stress. Frontiers in Plant Science, 2014, 5:86.
doi: 10.3389/fpls.2014.00086 pmid: 24659993
[27] Bohnert H J, Jensen R G. Strategies for engineering water-stress tolerance in plants. Trends in Biotechnology, 1996, 14(3):89-97.
doi: 10.1016/0167-7799(96)80929-2
[28] 汤学军, 傅家瑞. 植物胚胎发育后期富集(LEA)蛋白的研究进展. 植物学报, 1997, 14(1):13-18.
[29] McCue K F, Hanson D. Drought and salt tolerance:towards understanding and application. Trends Biotechnology, 1990, 8(90):358-362.
doi: 10.1016/0167-7799(90)90225-M
[30] Bowler C, Montagu M, Inze D. Superoxide dismutase and stress tolerance. Annual Review of Plant Biology, 1992, 43(4):83-116.
[31] Mittler R. Oxidative stress antioxidants and stress tolerance. Trends in Plant Science, 2002, 7(9):405-410.
pmid: 12234732
[32] Han H S, Lee K D. Plant growth promoting rhizobacteria effect on antioxidant status,photosynthesis,mineral uptake and growth of lettuce under soil salinity. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 2005, 1(3):210-215.
[33] Ashraf M, Foolad M R. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 2007, 59(2):206-216.
doi: 10.1016/j.envexpbot.2005.12.006
[34] 田利. 叶面喷施尿素提高玉米抗旱性的生理机制. 杨凌:西北农林科技大学, 2015.
[1] 黄莉群, 马玥, 戚新蕾, 孙秋玉, 董佳玉, 李冠甲, 马占鸿. 玉米品种对不同地区玉米南方锈菌的抗性评价[J]. 作物杂志, 2021, (6): 205–210
[2] 刘威, 周剑雄, 谢媛圆, 张旭, 熊又升, 徐祥玉, 袁家富, 熊汉锋. 氮肥一次性基施对夏播鲜食甜玉米产量、品质和氮素利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2021, (5): 134–139
[3] 张艳茹, 杨子和, 杨荣, 韩建, 焦金龙, 赵丽, 吴元奇. 对热带玉米种质群体控制双亲混合选择适应性的评价[J]. 作物杂志, 2021, (5): 14–19
[4] 陈芳, 谷晓平, 于飞, 胡家敏, 左晋, 胡欣欣, 刘宇鹏, 胡锋. 贵州辣椒光合生理特性对干旱胁迫的响应[J]. 作物杂志, 2021, (5): 160–165
[5] 吕伟, 任果香, 韩俊梅, 文飞, 王若鹏, 刘文萍. 干旱胁迫对芝麻幼苗生理生化指标的影响[J]. 作物杂志, 2021, (5): 172–175
[6] 曹丽茹, 王国瑞, 张新, 魏良明, 魏昕, 张前进, 邓亚洲, 王振华, 鲁晓民. 玉米HSP90基因家族的全基因组鉴定与分析[J]. 作物杂志, 2021, (5): 28–34
[7] 裴志超, 周继华, 徐向东, 兰宏亮, 王俊英, 郎书文, 张伟强. 干旱处理对不同玉米品种叶片光合速率和抗氧化特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2021, (5): 95–100
[8] 王庆彬, 聂振田, 卢洁春, 彭春娥, 张民, 孟慧, 刘治国, 耿全政. 宛氏拟青霉提取物对夏玉米产量及氮素利用的影响[J]. 作物杂志, 2021, (4): 166–171
[9] 闫锋, 李清泉, 董扬, 季生栋, 韩业辉, 于运凯, 王立达, 赵锁. 60Co-γ辐射对糜子种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 作物杂志, 2021, (4): 202–205
[10] 宋瑞娇, 冯彩军, 齐军仓. 富氢水对干旱胁迫下大麦种子萌发及幼苗生物量分配的影响[J]. 作物杂志, 2021, (4): 206–211
[11] 冯艳飞, 杨威, 任国鑫, 邓杰, 李文龙, 高树仁. 黑龙江省部分玉米杂交种的综合评价[J]. 作物杂志, 2021, (4): 46–50
[12] 陶志强, 闫鹏, 张学鹏. 不同年代玉米品种灌浆期的光合特征对高温适应性的初步研究[J]. 作物杂志, 2021, (4): 73–79
[13] 刘天昊, 张翼飞, 王怀鹏, 杨克军, 张津松, 孙逸珊, 肖珊珊, 徐荣琼, 杜嘉瑞, 李佳宇, 彭程, 王宝生. 叶面喷施硅肥对寒地玉米干物质积累分配及产量品质的调控效应[J]. 作物杂志, 2021, (4): 112–117
[14] 梁茜, 吴清山, 葛均筑, 吴锡冬, 杨永安, 侯海鹏, 张垚, 马志琪. 播期对华北平原雨养夏玉米产量形成与资源利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2021, (4): 136–143
[15] 高鹏, 郭美俊, 杨雪芳, 董淑琦, 温银元, 郭平毅, 原向阳. 谷子和玉米叶片光合荧光参数对烟嘧磺隆胁迫的响应差异[J]. 作物杂志, 2021, (3): 70–77
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!