劉 婕，徐 俊，張 穎，李文祥，劉 松，黃美娟，黃海泉,2

(1.西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)園林園藝花卉研發(fā)中心，昆明 650224)

【研究意義】百合(Liliumsp.)隸屬百合科百合屬植物，在國內(nèi)外花卉市場中占有舉足輕重的地位[1]。東方百合為最暢銷的鮮切花之一，產(chǎn)值常年位列鮮切花中第二位[2]。近年來從國外引進(jìn)的東方型重瓣百合系列，因其具有花瓣多、花型美觀和無花粉的特點(diǎn)，在市場上深受消費(fèi)者喜愛，種植規(guī)模逐年增加[3]，但是在栽培過程中為了提高其產(chǎn)量及品質(zhì)，需要使用化肥農(nóng)藥，易出現(xiàn)土壤污染、病原菌抗藥性增加等問題，對(duì)人類的健康及生存環(huán)境構(gòu)成極大的威脅[4]。因此，在降低生產(chǎn)成本及環(huán)境污染的同時(shí)，如何提高其產(chǎn)量及優(yōu)等品率，成為研究的新熱點(diǎn)。【前人研究進(jìn)展】植物根際促生菌(PGPR) 屬于存在于植物根際的土壤之中，會(huì)對(duì)植物的生長起到直接或者間接作用的細(xì)菌，具有促進(jìn)植物生長、延緩植物衰老和增強(qiáng)抗逆性等優(yōu)點(diǎn)[5-8]，尤其是具有ACC脫氨酶的PGPR便是直接促生作用的重要體現(xiàn)，可以調(diào)節(jié)植物內(nèi)源乙烯的水平，刺激植物根的生長，緩解其對(duì)植物的傷害并改善植物生長[9-10]。Penrose等[11]研究發(fā)現(xiàn)，具有ACC脫氨酶的PGPR能夠利用存在于萌發(fā)時(shí)期的油菜種子滲出液中的ACC，從而達(dá)到降低植物體內(nèi)的乙烯水平，促進(jìn)植物根系生長的作用；Hontzeas等[12]研究表明，經(jīng)過含有ACC脫氨酶的PGPR處理之后，植物體內(nèi)的乙烯含量明顯降低，提高了植物的抗逆性，并且可以誘導(dǎo)植物根的伸長與增殖，對(duì)其生長起到促進(jìn)作用；王倩倩等[13]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)含ACC脫氨酶的PGPR處理過的高粱種子，在眾多指標(biāo)上均表現(xiàn)出促生效果，促進(jìn)了植株根部營養(yǎng)的吸收，提高高粱的抗鹽性和種子的萌發(fā)力；賀字典等[14]研究表明，含ACC脫氨酶的PGPR可以有效防治黃瓜細(xì)菌性莖軟腐病菌，且對(duì)病害的防治作用有很大一部分原因取決于其產(chǎn)生 ACC 脫氨酶活性的高低?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，國內(nèi)外尚無將含ACC脫氨酶的PGPR菌株應(yīng)用于東方型重瓣百合‘Double Surprise’栽培中的研究。本文以東方型重瓣百合‘Double Surprise’為材料，探討含ACC脫氨酶的PGPR菌株對(duì)重瓣百合生長及生理特性的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究有望篩選出對(duì)東方型重瓣百合‘Double Surprise’具有促進(jìn)作用的優(yōu)良菌株，整理歸納形態(tài)以及生理指標(biāo)之間的相關(guān)性，為進(jìn)一步提高重瓣百合的質(zhì)量及優(yōu)等品率、實(shí)現(xiàn)百合的環(huán)境友好型生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從百合、香石竹、薔薇、月季種植的土壤及根系中篩選獲得9株菌株，均是含ACC脫氨酶活性的PGPR菌株(表1)；東方型重瓣百合‘Double Surprise’(周徑16～18 cm)。采購于云南神州克勞沃園藝有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌懸液制備 將分離篩選出的含ACC脫氨酶的PGPR菌株取100 μL菌液加入50 mL TSB液體培養(yǎng)基中，混勻后振蕩培養(yǎng)24 h(28 ℃、200 r/min)，于4 ℃，8000 r/min離心15 min，收集菌體，棄上清液，用純水搖勻制成OD600為0.5的處理液。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取規(guī)格一致、沒有病蟲害的種球，先用高錳酸鉀溶液進(jìn)行浸泡消毒，于西南林業(yè)大學(xué)日光溫室樹木園內(nèi)進(jìn)行種植試驗(yàn)，栽培基質(zhì)為m(泥炭)∶m(紅土)∶m(珍珠巖)∶m(黃沙)=4∶3∶2∶1，栽培塑料盆規(guī)格為19 cm × 17 cm，百合生根后將處理液施入花盆，試驗(yàn)組50 mL/盆，無菌水作對(duì)照(CK)，每個(gè)處理2盆，每盆2球，重復(fù)3次，生長條件為日光大棚，之后對(duì)百合進(jìn)行常規(guī)水肥管理。

分別對(duì)株高、莖粗、花徑、種球鮮重、種球周徑及種球根長等指標(biāo)進(jìn)行測定并記錄；并于不同時(shí)期對(duì)葉綠素相對(duì)含量、POD、SOD等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測定。

表1 菌株編號(hào)和篩選植物品種名稱

表2 不同處理對(duì)重瓣百合生長的影響

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進(jìn)行制圖，采用SPSS 22軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)重瓣百合生長的影響

從表2可以看出，含ACC脫氨酶的PGPR菌株對(duì)重瓣百合‘Double Surprise’的株高、莖粗、葉面積、花苞數(shù)、花期等均有促進(jìn)作用。G俏W6菌株對(duì)株高促進(jìn)效果最佳，比對(duì)照高13.12%，達(dá)到顯著差異(P<0.05)；M薩W11菌株對(duì)莖粗促進(jìn)效果最佳，比對(duì)照高3.66%，達(dá)到顯著差異(P<0.05)；F菌株對(duì)增加葉面積、延長單朵花期和整株花期效果最佳，分別比對(duì)照高57.17%、16.19%、11.45%，均達(dá)到顯著差異(P<0.05)；SN-2菌株對(duì)增加花苞數(shù)效果最佳，比對(duì)照高19.06%，達(dá)到顯著差異(P<0.05)。從表3可以看出，不同菌株對(duì)于所測量的3個(gè)種球指標(biāo)均有促進(jìn)作用。G卡Wa菌株對(duì)種球直徑促進(jìn)效果最佳，比對(duì)照長23.01%，達(dá)到顯著差異(P<0.05)；XG菌株對(duì)種球重量促進(jìn)效果最佳，比對(duì)照高74.23%，達(dá)到顯著差異(P<0.05)；B菌株對(duì)種球主根長促進(jìn)效果最佳，比對(duì)照長6.49%。說明含ACC脫氨酶的PGPR菌株對(duì)重瓣百合‘Double Surprise’的生長發(fā)育有促進(jìn)作用，選擇合適的菌株可以明顯提高其品質(zhì)及優(yōu)等品率。

2.2 不同處理對(duì)重瓣百合葉綠素相對(duì)含量的影響

從圖1可知，‘Double Surprise’葉綠素相對(duì)含量總體呈先上升后下降的趨勢?，F(xiàn)蕾前，F(xiàn)菌株值最高，比對(duì)照高8.44%；現(xiàn)蕾時(shí)，各菌株均比對(duì)照低；花苞上色和開花時(shí)期均為G俏W6菌株值最高，分別比對(duì)照高8.08%、5.69%；花謝后，各菌株均比對(duì)照低，可見含ACC脫氨酶的不同PGPR菌株對(duì)‘Double Surprise’的葉綠素相對(duì)含量存在一定的促進(jìn)與抑制作用。綜上所述，G俏W6菌株對(duì)‘Double Surpris’葉綠素相對(duì)含量促進(jìn)效果最佳。

2.3 不同處理對(duì)重瓣百合乙烯的影響

從圖2可知，‘Double Surprise’ 30 s乙烯釋放量在各菌株間存在一定的差異。各菌株均比對(duì)照低，F(xiàn)菌株最低，比對(duì)照低72.24%，達(dá)到顯著差異；H菌株次之，比對(duì)照低59.94%，達(dá)到顯著差異。綜上可知，含ACC脫氨酶的不同PGPR菌株對(duì)‘Double Surprise’ 30 s乙烯釋放量均有抑制作用，F(xiàn)菌株效果最佳，H菌株次之。

表3 不同處理對(duì)重瓣百合種球的影響

圖1 不同處理對(duì)重瓣百合葉綠素相對(duì)含量的影響Fig.1 Effects of different treatments on relative chlorophyll content of double-flower lily

圖2 不同處理對(duì)重瓣百合乙烯的影響Fig.2 Effects of different treatments on ethylene of double-flower lily

圖3 不同處理對(duì)重瓣百合SOD活性的影響Fig.3 Effects of different treatments on SOD activity of double-flower lily

2.4 不同處理對(duì)重瓣百合氧化酶活性的影響

從圖3可以看出，各菌株的SOD活性變化分為2種，G俏W6、M薩W11和SN-2菌株呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，其余菌株呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢。現(xiàn)蕾前，H菌株的SOD活性最高；現(xiàn)蕾時(shí)，G俏W6菌株的SOD活性最高；開花時(shí)和花謝后，均為G卡Wa菌株SOD活性最高。

從圖4可以看出，各菌株的POD活性均呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢，開花后快速上升，其中G卡Wa菌株的上升幅度最大，H菌株次之。

SOD和POD都是與植物抗性相關(guān)的重要酶類，SOD和POD活性的提高有利于消除植物體內(nèi)的自由基對(duì)膜的傷害。綜合比較來看，G卡Wa菌株對(duì)提高SOD和POD活性效果最佳，H菌株次之。

圖4 不同處理對(duì)重瓣百合POD活性的影響Fig.4 Effects of different treatments on POD activity of double-flower lily

圖5 不同處理對(duì)重瓣百合MDA含量的影響Fig.5 Effects of different treatments on MDA content of double-flower lily

2.5 不同處理對(duì)重瓣百合MDA含量的影響

從圖5可以看出，各菌株MDA含量均呈先下降后上升的趨勢。現(xiàn)蕾前，各菌株均高于對(duì)照；現(xiàn)蕾時(shí)，各菌株MDA含量均明顯下降，表明，現(xiàn)蕾時(shí)，營養(yǎng)生長旺盛需要吸取大量水分和養(yǎng)分，使得膜損傷情況有所緩解，其中BG菌株最低，B次之；開花后，植物開始衰老，各菌株均呈現(xiàn)上升趨勢；花謝后，各菌株均低于對(duì)照組，XG菌株最低，F(xiàn)菌株次之。綜上可知，含ACC脫氨酶的PGPR菌株對(duì)重瓣百合‘Double Surprise’MDA含量降低有促進(jìn)作用，其中XG菌株效果最佳，F(xiàn)菌株次之。

2.6 不同處理對(duì)重瓣百合各項(xiàng)生長指標(biāo)的相關(guān)性分析

從表4可以看出，含ACC脫氨酶的PGPR菌株處理下，重瓣百合‘Double Surprise’的種球重量與株高呈顯著負(fù)相關(guān)，與單朵花期和整株花期呈極顯著負(fù)相關(guān)；乙烯與葉面積呈極顯著負(fù)相關(guān)；整株花期與單朵花期呈極顯著正相關(guān)。綜上可知，株高越高、花期越長，種球重量越?。蝗~面積越大，乙烯釋放量越大。

3 討 論

含ACC脫氨酶的PGPR菌株不僅能有效促進(jìn)植物生長，而且在逆境條件下(重金屬污染、干旱、洪澇、高鹽等)能大大提高植物的抗逆性[14-17]，同時(shí)減少施肥對(duì)于耕地和地下水源的污染，有利于進(jìn)一步改善百合的種植技術(shù)，形成百合栽培的新形式。本研究通過在‘Double Surprise’栽植過程中施入不同品種含ACC脫氨酶的PGPR菌株，發(fā)現(xiàn)其對(duì)‘Double Surprise’生長和生理特性的影響存在一定差異性，表明所使用的單一菌株不能對(duì)百合提供全面的促進(jìn)作用，今后可以考慮篩選多菌株混合使用，或某一菌株針對(duì)百合特定時(shí)期使用，從而使含ACC脫氨酶的PGPR菌株可以更有效的對(duì)百合產(chǎn)生促進(jìn)作用，同時(shí)也對(duì)鮮切花保鮮劑的種類和使用時(shí)期有了新的探索方向。綜合比較來看，F(xiàn)菌株對(duì)‘Double Surprise’的促生效果最好，既能延長花期、減少乙烯釋放量，又能較好的提高切花品質(zhì)，這可能與F菌株分離于百合有關(guān)，同時(shí)也說明含ACC脫氨酶的PGPR在‘Double Surprise’栽培方面有較佳的應(yīng)用前景。

含ACC脫氨酶的PGPR菌株對(duì)‘Double Surprise’的株高、莖粗、花苞數(shù)、花期等方面均有一定促進(jìn)作用，這與龐晨琦等[18]處理東方百合、袁輝林等[19]處理桉樹結(jié)果一致，這可能是因?yàn)镻GPR定殖于植物根系，優(yōu)先占領(lǐng)根際，促進(jìn)植株從根部吸收營養(yǎng)，產(chǎn)生IAA以及ACC脫氨酶，從而調(diào)節(jié)植物體內(nèi)乙烯的含量，延緩植株衰老，提高植物抗逆性[20]。乙烯作為一種重要的植物激素，參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育過程，起到重要的信號(hào)調(diào)節(jié)作用，環(huán)境脅迫會(huì)引起乙烯的增加，是植物對(duì)環(huán)境的一種生理應(yīng)激反應(yīng)[21]。本研究表明，含ACC脫氨酶的PGPR菌株均可以明顯降低重瓣百合‘Double Surprise’乙烯的釋放量，從而延長‘Double Surprise’花期，延緩其衰老過程，提高品質(zhì)和優(yōu)等品率。

表4 各項(xiàng)生長指標(biāo)的相關(guān)性分析

SOD和POD均是抗氧化酶系統(tǒng)清除活性氧的主要酶，SOD是清除自由基的關(guān)鍵酶，減少活性氧和植物大分子物質(zhì)發(fā)生氧化作用對(duì)植物起到的傷害，提高植物的抗性，緩解植物衰老過程；POD可以起到協(xié)助作用，也是檢測植物抗性的重要指標(biāo)[22]。本研究表明G卡Wa菌株對(duì)提高SOD和POD活性效果最佳，可以有效提高SOD和POD活性，這與梁建根等[23]處理黃瓜結(jié)果一致。當(dāng)植物衰老或者受到脅迫時(shí)，會(huì)促使MDA含量的升高，所以觀察MDA含量的變化過程，可以從一定程度上反映出植物的生長發(fā)育狀況[24]。本研究表明，含ACC脫氨酶的PGPR菌株處理‘Double Surprise’均可以明顯降低MDA含量，這與王丹等[25]處理小麥、武沖等[26]處理短枝木麻黃結(jié)果一致。但試驗(yàn)中各菌株變化的趨勢表現(xiàn)和活性高峰不一致，可能是含ACC脫氨酶的PGPR菌株是從不同植物根際中篩選出的，導(dǎo)致運(yùn)用在重瓣百合‘Double Surprise’植株上所表現(xiàn)出的抗逆信號(hào)和調(diào)節(jié)作用在強(qiáng)度和時(shí)間上表達(dá)有差異，引起此現(xiàn)象的原因有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

利用含ACC脫氨酶的不同PGPR菌株處理重瓣百合‘Double Surprise’，對(duì)其生長和生理指標(biāo)進(jìn)行分析總結(jié)。結(jié)果表明合適的菌株可以有效促進(jìn)其株高、莖粗、花苞、種球的生長，提高葉綠素相對(duì)含量，延長花期，提高重瓣百合‘Double Surprise’的品質(zhì)和優(yōu)等品率，其中F菌株對(duì)重瓣百合‘Double Surprise’的促生效果最佳。本研究結(jié)果為環(huán)境友好型百合栽培技術(shù)的推廣及應(yīng)用提供了一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。