枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是芽孢杆菌属的一种,广泛分布在土壤及腐败有机物中,其菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和短杆菌肽等活性物质,对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用,菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶等酶类,及VB1、B2、B6和烟酸等多种B族维生素,具有促生长效果。已有研究[14-15]表明,枯草芽孢杆菌既可以改善土壤微生态环境,也能促进植株生长发育。Shasmita等[16]研究指出,枯草芽孢杆菌可以诱导植株形成木质素,提高植株抗逆性酶活力。杜公福等[17]通过硫酸亚铁与枯草芽孢杆菌配施可以显著改善辣椒抗病能力。黄亚丽等[18]发现,枯草芽孢杆菌可以有效促进甜瓜的生长发育。易有金等[19]研究表明,施用内生枯草芽孢杆菌B-001菌株后使烟草幼苗的鲜重显著增加了43.01%~57.70%;在贵州地区有效微生物菌群已广泛应用于生产,对提高作物产量和改善品质产生了较好的效果[20-21]。
鉴于前人开展采用BR和枯草芽孢杆菌菌剂配施来培育烤烟壮苗的相关研究报道很少,本试验通过0.004% BR和枯草芽孢杆菌菌剂复配,处理4叶1心烟苗,探讨其对烤烟壮苗培育的影响效果,为其在烤烟壮苗培育上的应用提供参考及借鉴。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验在湖南农业大学烟草教学与科研基地（长沙）进行,参试烤烟品种为湘烟5号（由湖南省烟草公司提供）,采用漂浮育苗技术,育苗盘为198孔标准盘,2019年3月25日播种,4月1日出苗。BR为0.004%的水剂（昆明云大科技农化有限公司生产）,枯草芽孢杆菌活菌数≥200亿个菌/g（由北京康源绿洲生物科技公司生产）。
1.2 试验设计
根据作者前期相关研究,试验设7个处理,分别为BR 0.25g+枯草芽孢杆菌7.50g（T1）、BR 0.25g+枯草芽孢杆菌0.00g（T2）、BR 0.20g+枯草芽孢杆菌7.50g（T3）、BR 0.20g+枯草芽孢杆菌0.00g（T4）、BR 0.15g+枯草芽孢杆菌7.50g（T5）、BR 0.15g+枯草芽孢杆菌0.00g（T6）、BR 0.00g+枯草芽孢杆菌0.00g（CK）。重复3次,每个处理对水500g并搅拌均匀,于4叶1心烟苗期喷施。
1.3 测定项目及方法
在8叶1心期,每个重复取生长状况良好且一致的烟苗5株,洗净后用吸水纸吸干烟苗表面游离水,其中4株用剪刀将根系、茎和叶片剪下分开,采用电子分析天平（精度为0.0001g）分别称取根、茎和叶的鲜重,105℃下杀青15min,80℃烘干至恒重并称干重,并采用排水法测定根系体积。
另外1株烟苗取细根0.5g,采用氯化三苯基四氮唑法（TTC法）测定根系活性。采用分光光度法,参照文献[22]方法测定最大叶片的叶绿素含量;使用苏州科铭生物技术有限公司提供的试剂,采用分光光度法测定最大叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、硝酸还原酶（NR）活性及丙二醛（MDA）含量。
1.4 数据处理
使用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0软件进行数据处理及方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理的烟苗干重及鲜干比
从图1a和b可知,不同处理对烟苗各部位干重及鲜干比会产生影响,其中根系干重表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,且T1与T3、T3与T5、T2与T5、T4与T6以及T6与CK处理间无显著差异（P<0.05）。茎干重表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,且除T1与T3处理,T6与T4处理间无显著差异外,其余处理间均有显著性差异（P<0.05）。叶片干重表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,除T2与T5、T3与T5、T4与T6处理间无显著差异外,其余处理间有显著性差异（P<0.05）（图1a）。根鲜干比表现为T6>T4>CK>T2>T5>T3>T1处理,T1与T3、T2与T4、T2与T3及T5间、T2与CK处理间均无显著差异（P<0.05）。茎鲜干比表现为T6>T2>T4>T5>CK>T1>T3处理,且T2、T4与T5处理间均无显著性差异（P<0.05）。叶鲜干比表现为CK>T4>T3>T6>T1>T2>T5处理,且T1、T2、T3与T6处理间,T1、T3、T4与T6处理间,以及T1、T2与T5处理间均无显著差异（P<0.05）。干重根冠比表现为T5>T2>CK>T1>T3>T4>T6处理,且T1、T2、T3、T4、T5与CK处理间,以及T4与T6处理间均无显著差异（P<0.05）（图1b）。
图1
图1
不同处理的烟苗干重及鲜干比
不同小写字母表示5%水平下的显著性差异
Fig.1
Dry weight and ratio of fresh to dry weight of different treatments
The different small letters indicate significant difference at the 5% level
初步表明,BR单施或与枯草芽孢杆菌配施对促进烟苗生长发育均有较好作用效果,且配施的作用效果好于单施,并以T1处理作用效果最佳。
2.2 不同处理的烟苗根系活力及最大叶叶绿素含量
由表1可知,不同处理对烟苗根系活力的作用效果表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,处理间均有显著差异（P<0.05）。叶绿素a含量表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,T5和T2、T6和CK处理间有显著差异（P<0.05）。叶绿素b含量表现为T1>T3>T2>T5>T4>T6>CK处理,处理间均有显著差异（P<0.05）。叶绿素（a+b）总量表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,除T5和T2处理间无显著差异外,其余处理间均有显著差异（P<0.05）。
表1 不同处理最大叶叶绿素含量及根系活力
Table 1
| 处理 Treatment | 根系活力 Root vigor [μg/(g·h FW)] | 叶绿素a含量 Chlorophyll a content (mg/g FW) | 叶绿素b含量 Chlorophyll b content (mg/g FW) | 叶绿素(a+b)含量 Chlorophyll (a+b) content (mg/g FW) |
|---|---|---|---|---|
| T1 | 90.30±0.50a | 0.336±0.002a | 0.166±0.010a | 0.502±0.002a |
| T2 | 69.00±0.59d | 0.295±0.002b | 0.123±0.001c | 0.417±0.003c |
| T3 | 81.00±0.13b | 0.326±0.001a | 0.136±0.001b | 0.462±0.001b |
| T4 | 66.90±0.13e | 0.280±0.001bc | 0.110±0.001e | 0.390±0.001d |
| T5 | 74.10±0.15c | 0.319±0.001a | 0.117±0.002d | 0.437±0.002c |
| T6 | 64.10±0.17f | 0.264±0.001c | 0.086±0.001f | 0.351±0.001e |
| CK | 60.10±0.17g | 0.199±0.034d | 0.073±0.001e | 0.273±0.034f |
不同小写字母表示5%水平下的显著性差异,下同
The different small letters indicate significant difference at the 5% level, the same below
初步表明BR单施或与枯草芽孢杆菌配施均有利于显著提高根系活力和叶绿素含量,配施的作用效果好于单施,且以T1处理的作用效果最佳。
2.3 不同处理的烟苗主要酶活性及MDA含量
从表2可知,SOD活性表现为CK>T6>T4>T2>T5>T3>T1处理,T4和T2、T2和T5处理间有显著差异（P<0.05）。POD活性表现为CK>T6>T4>T2>T5>T3>T1处理,除T6和T4、T2和T5处理间无显著差异外,其余处理间均有显著性差异（P<0.05）。CAT活性表现为CK>T6=T4>T2>T5>T3>T1处理,各处理间（除T6与T4处理）均有显著差异（P<0.05）。NR活性表现为T1>T3>T5>T2>T4>T6>CK处理,各处理间均有显著差异（P<0.05）。MDA含量表现为CK>T6>T4>T2>T5>T3>T1处理,各处理间均有显著差异（P<0.05）。
表2 不同处理最大叶酶活性以及MDA含量
Table 2
| 处理 Treatment | SOD活性 SOD activity (U/g FW) | POD活性 POD activity (U/g FW) | CAT活性 CAT activity (U/g FW) | NR活性 NR activity (U/g FW) | MDA含量 MDA content (mg/g FW) |
|---|---|---|---|---|---|
| T1 | 56.5±1.1e | 2714.7±40.7e | 10.0±0.4f | 0.99±0.02a | 8.8±0.0g |
| T2 | 69.7±0.5c | 3110.8±61.5c | 32.9±0.2c | 0.54±0.01d | 12.1±0.0d |
| T3 | 59.2±2.0de | 2934.7±47.4d | 12.6±0.2e | 0.86±0.01b | 10.4±0.0f |
| T4 | 79.4±1.6b | 3566.7±50.4b | 36.9±0.2b | 0.49±0.01e | 12.9±0.0c |
| T5 | 61.7±1.0d | 3039.3±131.2cd | 13.7±0.2d | 0.76±0.01c | 11.4±0.0e |
| T6 | 82.0±0.7ab | 3680.6±59.4b | 36.9±0.3b | 0.47±0.01f | 13.6±0.1b |
| CK | 84.7±2.6a | 4219.6±30.0a | 41.0±0.2a | 0.43±0.01g | 15.9±0.1a |
初步表明,BR单施或与枯草芽孢杆菌配施对促进烟苗的生长发育均有较好作用效果,且配施的作用效果好于单施,T1处理的作用效果最佳。
2.4 不同指标间相关性分析
2.4.1 干物质积累量与酶活性及MDA含量间的相关性分析
由表3可知,烟苗根、茎、叶干重与SOD、POD、CAT活性和MDA含量间有极显著负相关关系,但与NR活性有极显著正相关关系（P<0.01）。
表3 干物质积累量与酶活性及MDA含量间的相关关系
Table 3
| 部位Position | SOD活性 SOD activity | POD活性 POD activity | CAT活性 CAT activity | NR活性 NR activity | MDA含量 MDA content |
|---|---|---|---|---|---|
| 根干重Root dry weight | -0.9637** | -0.9348** | -0.9608** | 0.9153** | -0.9032** |
| 茎干重Stem dry weight | -0.8947** | -0.8224** | -0.7940* | 0.8907** | -0.9528** |
| 叶干重Leaf dry weight | -0.9136** | -0.9748** | -0.9161** | 0.9689** | -0.8610** |
“**”表示极显著相关（P < 0.01）,“*”表示显著相关（P < 0.05）,下同
“**”shows extremely significant correlation at the 0.01 level,“*”shows significant correlation at the 0.05 level, the same below
2.4.2 叶绿素含量与酶活性及MDA含量间的相关关系分析
由表4可知,叶绿素a含量与SOD活性有极显著正相关关系（P<0.01）,与CAT、POD和NR活性及MDA含量有显著正相关关系（P<0.05）。叶绿素b含量与CAT活性有显著正相关关系（P<0.05）,与SOD、POD和NR活性及MDA含量有极显著正相关关系（P<0.01）。叶绿素(a+b)含量与CAT活性有显著正相关关系（P<0.05）,与SOD、POD和NR活性及MDA含量有极显著正相关关系（P<0.01）。
表4 最大叶叶绿素含量和酶活性及MDA含量间的相关关系
Table 4
| 指标 Index | 叶绿素a含量 Chlorophyll a content | 叶绿素b含量 Chlorophyll b content | 叶绿素(a+b)含量 Chlorophyll (a+b) content |
|---|---|---|---|
| SOD活性 SOD activity | 0.903** | 0.899** | 0.925** |
| POD活性 POD activity | 0.869* | 0.932** | 0.918** |
| CAT活性 CAT activity | 0.826* | 0.831* | 0.851* |
| NR活性 NR activity | 0.838* | 0.892** | 0.883** |
| MDA含量 MDA content | 0.862* | 0.956** | 0.922** |
3 讨论
根系活性的强弱和干物质积累量的多少是评价烟苗素质优劣的重要指标之一[23]。前人研究[6,8-9]表明,BR在促进植物根茎叶生长发育的同时,通过调节植物细胞内酶等生理活性物质,提高其抗寒抗旱等抗逆境能力,有利于棉花[11-12,24]、大豆[7]、玉米[8-9]、小麦[13]及水稻[10,24]根系及茎和叶的生长,提高干物质积累量及干鲜比,增加NR活性及叶绿素含量,促进植株生长发育。枯草芽孢杆菌通过其菌体自身生长与繁殖,分泌产生多种具有促生作用的生理活性物质[19],对黄瓜株高、茎粗和根长的生长发育[25]、以及对促进凤眼莲植株生长和养分吸收等均有较好的作用效果[26]。本研究同样表明,BR单施或与枯草芽孢杆菌菌剂配施,通过提高烟苗根系活力,增加烟苗根系对养分的吸收,提高NR活性和叶绿素含量,促进其光合作用的提高和氮素的吸收利用来提高抗逆性,确保正常生长发育。
SOD、POD、CAT活性和MDA含量是评价其抗逆能力的重要生理指标[27-28],BR和枯草芽孢杆菌对调节植物细胞内生理活性物质,提高抗逆性能等具有重要作用[9,19,25]。本研究表明,BR单施或与枯草芽孢杆菌菌剂配施,SOD、POD、CAT活性和MDA含量均低于对照,这与前人研究[8,29]一致。进一步通过对烟苗干物质积累量和叶绿素含量与保护性酶及MDA含量间的相关性分析表明,在适宜的浓度范围内,BR单施或与枯草芽孢杆菌菌剂配施,SOD、POD、CAT活性和MDA含量与干物质积累量呈极显著负相关关系,而与叶绿素含量呈不同程度的显著正相关关系。NR活性与干物质积累量及叶绿素含量间,则呈现不同程度的显著正相关关系。由此可见,BR单施或与枯草芽孢杆菌菌剂配施,可以提高烟苗的抗逆性,确保其正常生长发育,这与前人的相关研究报道[11,13,25]基本一致。
烤烟育苗是烟叶生产的重要环节之一,为了提高烟苗素质,生产上常通过剪叶处理来控上促下、防止徒长和保持均匀一致,但该措施既增加了劳动力用工成本,也增加了烟叶感病风险,因此,探讨通过使用生物调节剂来实现烟苗的控上促下、防止徒长和保持均匀一致,实现不剪叶或者少剪叶,从而提高烟苗素质,无疑不失为一种有意义的探索。
本研究结果初步表明,BR单施或与枯草芽孢杆菌菌剂配施有利于促进烟苗素质的提高,但烟叶的生长发育同时受环境条件及栽培技术措施的影响,因此,本试验处理后良好的烟苗素质优势能否在大田生长发育进程中可持续性发挥,以及发挥的程度等,仍需要继续进行相关研究。
4 结论
在适宜浓度下,无论BR单施还是和枯草芽孢杆菌配施,均有利于促进烟苗素质的提高,配施的效果好于单施,以浓度为0.004%芸苔素内酯水剂与0.25和7.50g的枯草芽孢杆菌配施的效果最佳。
参考文献
Brassinolide application improves the drought tolerance in maize through modulation of enzymatic antioxidants and leaf gas exchange
DOI:10.1111/j.1439-037X.2010.00459.x URL [本文引用: 4]
Comparative analysis of different biotic and abiotic agents for growth promotion in rice (Oryza sativa L.) and their effect on induction of resistance against Rhizoctonia solani:A soil borne pathogen
有效微生物菌群在贵州喀斯特地区农业生产中的应用前景展望
DOI:10.13304/j.nykjdb.2019.0134
[本文引用: 1]
喀斯特石漠化是一种生态系统退化现象,可导致土壤退化、土地养分锐减、土地生产力低下和水体污染等生态环境问题,严重威胁我国喀斯特地区生态环境安全及社会经济发展。以中国西南典型喀斯特地区——贵州喀斯特为例介绍了喀斯特地区农业生产的特点,综述了有效微生物菌群（effective microorganisms,EM）在非常规饲料资源开发、畜牧业、水产养殖及种植业中的应用,并展望了EM在喀斯特地区农业生产中的应用前景,旨在为贵州喀斯特地区生态农业的可持续发展提供一些参考。
混合接种3种微生物对凤眼莲吸附铀的影响
DOI:10.11869/j.issn.100-8551.2018.09.1864
[本文引用: 1]
为探究微生物对植物修复铀(U)污染效果的影响,获得更好的放射性重金属生物修复模式。采用大棚水培试验,研究不同U浓度(5、15、25 mg·L<sup>-1</sup>)下混合接种3种微生物(枯草芽孢杆菌、胶质芽胞杆菌和黑曲霉)对凤眼莲的生物量及其U富集特征的影响。结果表明,微生物能够促进凤眼莲根系生长,其中以接种枯草芽胞杆菌与黑曲霉效果最好,5 mg·L<sup>-1</sup>时,凤眼莲根系干重最高增加了75.8%;接种胶质芽胞杆菌与黑曲霉能增强凤眼莲在较高的U浓度下的抗胁迫能力;3种微生物均降低了凤眼莲的根系U富集浓度,但促进了茎叶富集浓度,其中同时接种3种微生物的组合对根系富集浓度的降低效果最小,接种胶质芽胞杆菌与黑曲霉的组合在25 mg·L<sup>-1</sup>时茎叶富集浓度达到最大,为3.097 mg·L<sup>-1</sup>;枯草芽孢杆菌、胶质芽胞杆菌和黑曲霉均提高了凤眼莲在15、25 mg·L<sup>-1</sup>下的转运能力,5 mg·L<sup>-1</sup>时转运系数最高达0.28。综上,接种枯草芽胞杆菌与黑曲霉整体修复效果最佳。本研究为水体中重金属的生物修复提供了理论参考。
