尹向田 紀(jì)紹蘭 楊陽(yáng)

摘要 [目的]研究不同類(lèi)型芽孢桿菌對(duì)辣椒的促生作用。[方法]將辣椒種子分別浸泡于3種芽孢桿菌菌懸液中，記錄種子發(fā)芽率及根、芽長(zhǎng)度，研究各菌株對(duì)辣椒種子萌發(fā)的影響；采用浸種和灌根2種方式，測(cè)定幼苗株高、根長(zhǎng)、鮮重指標(biāo)，研究各菌株對(duì)辣椒幼苗的促生作用。[結(jié)果] 3種芽孢桿菌均能促進(jìn)辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)。種子萌發(fā)試驗(yàn)中，稀釋10倍的GS09菌株菌懸液效果最為顯著，相比對(duì)照，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)分別增加了22.74%、15.39%、31.54%、23.33%；幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)中，灌根方式優(yōu)于浸種方式，GS09菌株100倍稀釋液下株高、根長(zhǎng)、鮮重相比對(duì)照分別增加了68.07%、55.56%、65.63%。GS10的促生效果僅次于GS09，GS01促生效果較弱。[結(jié)論] 該研究可為挖掘新型根際促生菌株以及辣椒的綠色生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 芽孢桿菌；種子萌發(fā)；辣椒幼苗；促生作用

中圖分類(lèi)號(hào) S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）01-0055-03

Effect of Three Bacillus Strains on Growthpromoting of Pepper

YIN Xiangtian1，JI Shaolan2，YANG Yang1

（1.Shandong Academy of Grape，Jinan，Shandong 250100；2.Tancheng County Agricultural Bureau of Shandong Province，Tancheng，Shandong 276100）

Abstract [Objective] To explore the effect of different types of Bacillus strains on the growthpromoting of pepper.[Method] After soaking seeds with three kinds of Bacillus strains，the effect of various strains on pepper seed germination was studied by recording the seed germination rate，root and bud length.Seed soaking and watering root were used to study the growthpromoting effect of pepper seedlings，the plant height，root length and plant weight were determined.[Result] The results showed that three kinds of Bacillus strains can promote seed germination and seedling growth of pepper.In the seed germination test，the growthpromoting effect of GS09 with the bacteria liquid diluted ten times was the most significant.Compared with the control，seed germination rate，germination potential，root and bud length under the treatment increased by 22.74%，15.39%，31.54% and 23.33% respectively.The way of watering root was better than seed soaking in the pepper seedlings test，the plant height，root length and fresh weight of seedling increased by 68.07%，55.56% and 65.63% respectively.The growthpromoting effect of GS10 was the second，and the effect of GS01 was the most weak.[Conclusion] This study can provide theoretical basis for excavating new type of plant growthpromoting rhizobacteria and green production of pepper.

Key words Bacillus；Seed germination；Pepper seedling；Growthpromoting effect

辣椒生產(chǎn)中，化肥在提高土壤肥力、提高產(chǎn)量中發(fā)揮了舉足輕重的作用，然而化學(xué)肥料過(guò)量施用給自然環(huán)境帶來(lái)了不良影響和嚴(yán)重危害。因此，尋求安全、優(yōu)質(zhì)、高效的有益肥料資源具有重要意義。芽孢桿菌以其易存活、繁殖能力強(qiáng)、便于生產(chǎn)等特點(diǎn)被各個(gè)領(lǐng)域廣泛研究和利用[1-3]。在植物根際細(xì)菌中，芽孢桿菌對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)也發(fā)揮著重要的作用。芽孢桿菌可通過(guò)自身合成多種不同的生長(zhǎng)激素促進(jìn)植物生長(zhǎng)，且在極低濃度下就可產(chǎn)生明顯的生理效應(yīng)[4-6]。

在對(duì)辣椒具有促生作用的芽孢桿菌研究中，已報(bào)道的主要有枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、多粘類(lèi)芽孢桿菌、短小芽孢桿菌等[7-10]，而對(duì)甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌少有報(bào)道。多粘類(lèi)芽孢桿菌GS01、解淀粉芽孢桿菌GS09、甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌GS10是從辣椒根際土壤中分離得到的極具生防潛力的菌株，筆者就上述3種芽孢桿菌對(duì)辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌對(duì)辣椒具有促生作用，為挖掘新型根際促生菌株提供新資源，并為辣椒的綠色生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試植物與菌株

1.1.1 供試植物。牛角椒種子，購(gòu)自北京市農(nóng)林科學(xué)院。

1.1.2 供試菌株。多粘類(lèi)芽孢桿菌GS01、解淀粉芽孢桿菌GS09、甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌GS10由山東省葡萄研究院良種與栽培研究室分離保存。

1.2 方法

1.2.1 芽孢桿菌菌懸液的制備。

挑取菌株單菌落于NB培養(yǎng)基中，28 ℃、160 r/min培養(yǎng)24 h，培養(yǎng)液10 000 r/min離心10 min，所得菌體用無(wú)菌水清洗3次，再用無(wú)菌水將菌體重懸并調(diào)節(jié)濃度至1×107 CFU/mL，將1×107 CFU/mL菌懸液用無(wú)菌水分別稀釋得到10倍、100倍菌懸液。

1.2.2 辣椒種子的萌發(fā)試驗(yàn)。挑選大小、飽滿(mǎn)程度一致的辣椒種子，用5%的次氯酸鈉溶液消毒5 min，經(jīng)無(wú)菌水漂洗后，分別置于各稀釋倍數(shù)的芽孢桿菌菌懸液中浸種，以無(wú)菌水作對(duì)照（CK），室溫條件下浸種4 h。將處理過(guò)的種子置于鋪有滅菌濾紙的滅菌培養(yǎng)皿中，加入無(wú)菌水保濕，每皿放置50粒種子，每個(gè)處理重復(fù)3次，25 ℃的光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)，以胚根突破種皮作為種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)，每天定時(shí)記錄種子萌發(fā)數(shù)。第6天結(jié)束時(shí)計(jì)算各組平均發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)，10 d時(shí)測(cè)定鮮重，記錄平均芽長(zhǎng)及根長(zhǎng)。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(shì)=規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=（Gt/Dt）

式中，Gt為處理后第t天的發(fā)芽率；Dt為不同的發(fā)芽試驗(yàn)天數(shù)。

1.2.3 辣椒幼苗的生長(zhǎng)試驗(yàn)。

采用浸種及灌根2種芽孢桿菌菌懸液施用方式。浸種方式是將辣椒種子浸于不同稀釋倍數(shù)的芽孢桿菌菌懸液中4 h，然后播入盛有滅菌土的100 mm×100 mm穴盤(pán)中。灌根方式為不經(jīng)過(guò)浸種處理，直接播入穴盤(pán)中，出苗后，每盆保留3株，待長(zhǎng)出4片真葉時(shí)，每盆灌根接種不同稀釋倍數(shù)的芽孢桿菌菌懸液6 mL。以無(wú)菌水處理作對(duì)照，每處理重復(fù)5次，30 d后將辣椒苗拔出，測(cè)量平均株高、根長(zhǎng)，并測(cè)定鮮重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析由Excel和DPS 7.05 版軟件完成，其中顯著性分析采用Duncans新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 芽孢桿菌對(duì)辣椒種子萌發(fā)的影響

種子處理后第3天，對(duì)照組日發(fā)芽數(shù)達(dá)到最高峰，以該天為基準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)。由表1可知，辣椒種子經(jīng)3種芽孢桿菌不同濃度菌懸液處理后第6天，相比對(duì)照，發(fā)芽率明顯提高。其中，GS09處理的種子發(fā)芽率最高，其次為GS10、GS01。根據(jù)不同濃度菌懸液處理的結(jié)果可以看出，稀釋10倍GS09菌懸液處理下種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)在各處理中最高，分別為9608%、85.71%，相比對(duì)照分別提高了22.74%和1539%；GS10中，未經(jīng)稀釋的菌懸液更適合種子萌發(fā)，發(fā)芽指數(shù)在各處理中最高（1312），相比對(duì)照提高了2775%，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)相比對(duì)照提高了15.04%和1155%；GS01中，稀釋100倍菌懸液處理的發(fā)芽率僅提高了7.38%，隨著濃度的增加，菌懸液對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生了抑制作用，未稀釋菌懸液處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)分別較對(duì)照降低了4.15%、38.46%、19.77%。

2.2 芽孢桿菌對(duì)辣椒種子根芽生長(zhǎng)的影響

由表2可知，經(jīng)芽孢桿菌不同濃度菌懸液處理后，種子鮮重及根、芽長(zhǎng)度均有提高，其中對(duì)GS09生長(zhǎng)作用顯著，稀釋10倍菌懸液處理的鮮重、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)在各處理中最高，相比對(duì)照分別增加了50.00%、31.54%和23.33%；GS10中，未稀釋處理的種子鮮重、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)也較對(duì)照分別增加了33.33%、28.46%、2233%，并且隨著菌懸液濃度的降低，根、芽長(zhǎng)度也有所下降；GS01菌株在不同的稀釋倍數(shù)下對(duì)種子鮮重的影響沒(méi)有差異，隨著菌懸液濃度降低，根、芽長(zhǎng)度也隨之增加，其中對(duì)根生長(zhǎng)作用明顯，對(duì)芽生長(zhǎng)作用不顯著。

2.3 芽孢桿菌對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)的影響

由表3可知，浸種和灌根方式下，3種芽孢桿菌對(duì)苗期辣椒生長(zhǎng)均有明顯的促進(jìn)作用，灌根方式較浸種方式促生效果較好。經(jīng)不同濃度和不同施用方式處理的辣椒幼苗，株高、根長(zhǎng)、鮮重均有明顯提高。浸種方式下，不同菌株的促生效果由強(qiáng)到弱依次為GS10、GS09、GS01。3個(gè)菌株均為100倍稀釋液下的促生效果最為顯著，隨著菌懸液濃度的增加，促生效果有所降低。GS10菌株100倍稀釋液下，株高、根長(zhǎng)、鮮重相比對(duì)照分別增加了36.14%、26.67%、40.63%。灌根方式下，不同菌株的促生效果由強(qiáng)到弱依次為GS09、GS10、GS01。3個(gè)菌株均為100倍稀釋液效果最好，GS09菌株100倍稀釋液下，株高、根長(zhǎng)、鮮重相比對(duì)照分別增加了68.07%、55.56%、65.63%。隨著菌懸液濃度的增加，株高、根長(zhǎng)也有所下降。

3 結(jié)論與討論

根際促生菌具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、增強(qiáng)植物抗逆性、增加作物產(chǎn)量的特性，其對(duì)于降低化肥用量、減少農(nóng)藥污染具有重要作用[11]。試驗(yàn)結(jié)果表明，3種芽孢桿菌對(duì)辣椒的生長(zhǎng)作用不同。其中，解淀粉芽孢桿菌GS09及甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌GS10對(duì)辣椒的促生作用較強(qiáng)，多粘類(lèi)芽孢桿菌GS01能夠促進(jìn)辣椒種子根芽及幼苗生長(zhǎng)，但是隨著菌懸液濃度增加，種子萌發(fā)受到抑制。研究表明，植物根際促生菌可以通過(guò)合成某些對(duì)植物生長(zhǎng)有直接作用的物質(zhì)，或者通過(guò)固氮、解磷等方式改變土壤中某些元素的形態(tài)利于植物吸收來(lái)發(fā)揮作用[12-15]。部分根際促生菌產(chǎn)生的過(guò)量生長(zhǎng)素類(lèi)物質(zhì)可抑制植物生長(zhǎng)，這稱(chēng)為根際促生菌的負(fù)效應(yīng)[16]。在影響根際促生菌的作用因子中，除了菌株不同之外，土壤條件及農(nóng)藝措施也有較大的影響[17-18]。

解淀粉芽孢桿菌和甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌對(duì)植物的促生作用已經(jīng)被證實(shí)[19-20]，但是尚未見(jiàn)其對(duì)辣椒促生作用的報(bào)道。該試驗(yàn)結(jié)果初步驗(yàn)證了解淀粉芽孢桿菌和甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌對(duì)辣椒的促生作用。解淀粉芽孢桿菌GS09及甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌GS10均可以作為優(yōu)良的植物根際促生菌，具備潛在的應(yīng)用價(jià)值。由于室內(nèi)與田間的差異比較大，要將該菌株引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，還應(yīng)當(dāng)將菌株真正應(yīng)用到大田中，并有針對(duì)性地篩選出適合該菌株的農(nóng)作物。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)菌株對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性研究，從而真正實(shí)現(xiàn)根際促生菌增產(chǎn)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]

SWAIN M R，RAY R C.Biocontrol and other beneficial activities of Bacillus subtilis isolated from cow dung microflora [J].Microbiological research，2009，164（2）：121-130.

[2] 程遠(yuǎn)，黃凱，黃秀蕓，等.飼料中添加枯草芽孢桿菌對(duì)吉富羅非魚(yú)幼魚(yú)生長(zhǎng)性能、免疫力和抗氧化功能的影響[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2014，26（6）：1503-1512.

[3] 張艷群，來(lái)航線(xiàn)，韋小敏，等.生物肥料多功能芽孢桿菌的篩選及其作用機(jī)理研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2013，19（2）：489-497.

[4] 郭芳芳，謝鎮(zhèn)，盧鵬，等.一株多粘類(lèi)芽孢桿菌的鑒定及其生防促生效果初步測(cè)定[J].中國(guó)生物防治學(xué)報(bào)，2014，30（4）：489-496.

[5] ISLAM S，AKANDA A M，PROVA A，et al.Isolation and identification of plant growth promoting rhizobacteria from cucumber rhizosphere and their effect of plant growth promotion and disease suppression[J].Front Microbiol，2016，6：1360.

[6] ZHOU C，MA Z Y，ZHU L，et al.Rhizobacterial strain Bacillus megaterium BOFC15 induces cellular polyamine changes that improve plant growth and drought resistance[J].Int J Mol Sci，2016，17（6）：976.

[7] 張揚(yáng)，文春燕，趙買(mǎi)瓊，等.辣椒根際促生菌的分離篩選及生物育苗基質(zhì)研制[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，38（6）：950-957.

[8] 王勇，周冬梅，郭堅(jiān)華.蠟質(zhì)芽孢桿菌AR156對(duì)辣椒的防病促生機(jī)理研究[J].植物病理學(xué)報(bào)，2014，44（2）：195-203.

[9] LAMSAL K，KIM S W，KIM Y S，et al.Application of rhizobacteria for plant growth promotion effect and biocontrol of anthracnose caused by Colletotrichum acutatum on pepper[J].Mycobiology，2012，40（4）：244-251.

[10] JOO G J，KIM Y M，LEE I J，et al.Growth promotion of red pepper plug seedlings and the production of gibberellins by Bacillus cereus，Bacillus macroides and Bacillus pumilus[J].Biotechnol Lett，2004，26（6）：487-491.

[11] 戴梅，王洪嫻，殷元元，等.叢枝菌根真菌與根圍促生細(xì)菌相互作用的效應(yīng)與機(jī)制[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（6）：2854-2860.

[12] 榮良燕，姚拓，趙桂琴，等.產(chǎn)鐵載體PGPR菌篩選及其對(duì)病原菌的拮抗作用[J].植物保護(hù)，2011，37（1）：59-64.

[13] HUANG X F，ZHOU D M，GUO J H，et al.Bacillus spp.from rainforest soil promote plant growth under limited nitrogen conditions[J].Journal of applied microbiology，2015，118（3）：682-684.

[14] 劉曉璐，劉永智，郭濤，等.解鉀細(xì)菌的篩選、鑒定以及高效培養(yǎng)[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，35（4）：551-557.

[15] 胡元森，吳坤，劉娜，等.黃瓜不同生育期根際微生物區(qū)系變化研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（10）：1521-1526.

[16] PERSELLOCARTIEAUX F，NUSSAUME L，ROBAGLIA C，et al.Tales from the underground：Molecular plantrhizobacteria interactions[J].Plant，cell and environment，2003，26（2）：186-199.

[17] 連玲麗，謝荔巖，陳錦明，等.生防菌EN5的定殖能力及其對(duì)根際土壤微生物類(lèi)群的影響[J].植物保護(hù)，2011，37（2）：31-35.

[18] 汪軍，潘江禹，毛超，等.土壤物理因素和栽培方式對(duì)淡紫擬青霉E7在香蕉根際定殖和促生作用的影響[J].果樹(shù)學(xué)報(bào)，2013，30（2）：274-280.

[19] IDRISS E E，MAKAREWICZ O，F(xiàn)AROUK A，et al.Extracellular phytase activity of Bacillus amyloliquefaciens FZB45 contributes to its plantgrowth promoting effect[J].Microbiology， 2002，148（Pt7）：2097-2109.

[20] MADHAIYAN M，POONGUZHALI S，KWON S W，et al.Bacillus methylotrophicus sp.nov.，a methanolutilizing，plantgrowthpromoting bacterium isolated from rice rhizosphere soil[J].International journal of systematic and evolutionary microbiology，2010，60（10）： 2490-2495.