解磷菌PW—512菌劑對(duì)玉米苗期防御酶活性的影響

摘 要：以‘天塔五號(hào)’玉米為試驗(yàn)材料，采用室內(nèi)栽培盒培養(yǎng)方法，探討解磷菌PW-512對(duì)玉米苗期防御酶活性的影響。結(jié)果表明：解磷菌PW-512處理的玉米苗期葉片可溶性蛋白含量比對(duì)照及同等劑量滅菌處理的菌劑含量高，且隨著解磷菌PW-512劑量的增加而增加；與同等劑量的滅菌處理的解磷菌PW-512菌劑相比，解磷菌PW-512菌劑可以有效地提高玉米苗期SOD、POD及CAT活性，同時(shí)證明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，解磷菌PW-512菌劑劑量越大，其促進(jìn)效果越好。

關(guān)鍵詞：玉米苗期；解磷菌；保護(hù)酶

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.05.005

促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際微生物（PGPR），是指根際的微生物通過向植物提供營(yíng)養(yǎng)，合成分泌植物激素，防治植物病害等方式促進(jìn)植物生長(zhǎng)[1]。解磷微生物就屬于一類典型的PGPR，它可以將土壤中難以被植物吸收利用的磷素轉(zhuǎn)化為可以被植物吸收利用的形態(tài)，向植物提供磷素，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。其中的一些解磷微生物還具有合成植物激素的能力，如生長(zhǎng)素、赤霉素等，從而起到調(diào)控植物生長(zhǎng)的作用。

目前，關(guān)于玉米保護(hù)酶活性的研究大多是關(guān)于逆境條件下的[2-9]，關(guān)于施肥對(duì)玉米保護(hù)酶活性影響的報(bào)道較少，而施入微生物肥料對(duì)玉米保護(hù)酶活性的研究更少。本試驗(yàn)從接入不同劑量的解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期生理特性及葉片保護(hù)酶活性方面進(jìn)行探討，探究解磷菌PW-512和玉米在相互作用的過程中對(duì)玉米苗期防御反應(yīng)的影響，為玉米苗期的施肥以及解磷菌PW-512作為微生物磷肥提供更為充分的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試菌株 供試菌種為保存于天津師范大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室的解磷菌PW-512。前期試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，該菌種具有解磷功能。

1.1.2 供試植物 天塔五號(hào)玉米，該玉米種子購(gòu)于天津市津潤(rùn)種業(yè)有限公司。

1.1.3 供試培養(yǎng)基 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基：牛肉膏0.3%，蛋白胨1%，氯化鈉0.5%，pH值 7.0～7.2。

1.1.4 供試土壤 采自天津師范大學(xué)生物科技園，土壤類型為輕壤質(zhì)鹽化潮土，pH值7.6，含有機(jī)質(zhì)18.22%，全氮940 mg·kg-1，速效磷18.3 mg·kg-1，速效鉀106 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 玉米種子萌發(fā) 選取顆粒飽滿、大小均一的玉米種子洗凈，清水浸種24 h，置于瓷盤中于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中萌發(fā)，篩選出芽一致的種子移至水培槽培養(yǎng)至剛長(zhǎng)出第一片真葉，篩選生長(zhǎng)健壯且長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗，每個(gè)栽培盒5株，移植栽培前均剝?nèi)ヅ呷椤?/p>

1.2.2 菌株的培養(yǎng) 無(wú)菌操作條件下將解磷菌菌株接種于牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基中，在溫度為37 ℃、轉(zhuǎn)速為140 r·min-1的搖床中振蕩培養(yǎng)39 h，經(jīng)測(cè)定菌數(shù)為1 012 cfu·mL-1以上，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 試驗(yàn)處理 采用自制栽培盒種植。土壤過篩，篩孔直徑為2 mm，80 ℃烘干過夜后備用。每個(gè)栽培盒裝350 g土壤，分為上下兩層，上層150 g，下層200 g，下層拌入不同劑量的解磷菌劑。試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，各處理分別為：CK（空白對(duì)照）；1M、10M、30M（分別加入1，10，30 mL滅菌的解磷菌劑）；1J、10J、30J（分別加入1，10，30 mL滅菌的解磷菌劑）。重復(fù)3次。整個(gè)試驗(yàn)期間不施肥，管理與日常相同。玉米長(zhǎng)至四葉期后收獲取樣。

1.2.4 測(cè)定指標(biāo)與方法 蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定[10]；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定，以抑制NBT光化還原50%為一個(gè)酶活性單位[11]；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，以每min內(nèi)變化0.01為1個(gè)過氧化物酶活性單位[7]；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測(cè)定，以1 min內(nèi)A240減少0.1的酶量為1個(gè)酶活單位（U）[12]。

1.2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 使用SPSS17.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，單因素方差分析（ANOVA）采用Duncan法，以P<0.05作為差異顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義界限。使用Microsoft Excel 2003 對(duì)所得數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期葉片可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白是細(xì)胞基質(zhì)主要組成成分，在細(xì)胞生理代謝過程中有重要的催化功能。因而可溶性蛋白的多少，在一定程度上能夠反映植物內(nèi)部代謝的活躍程度[13]。為了解解磷菌PW-512對(duì)玉米苗期葉片可溶性蛋白含量的影響，取葉片進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期葉片可溶性蛋白含量的增加具有促進(jìn)作用。其中，30J處理組的接種效應(yīng)最佳，其葉片可溶性蛋白含量為1.31 mg·g-1，分別較CK高了96.72%，差異顯著。同時(shí)，各劑量解磷菌菌劑處理下的葉片可溶性蛋白含量均比對(duì)應(yīng)劑量菌劑滅菌處理的偏高。結(jié)果表明，接種解磷菌PW-512菌劑有利于提高玉米苗期葉片可溶性蛋白含量。

2.2 解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期葉片保護(hù)酶活性的影響

2.2.1 對(duì)玉米苗期葉片超氧化物歧化酶活性的影響 SOD（超氧化物歧化酶） 在活性氧代謝中處于重要地位，可以防止超氧自由基對(duì)生物膜系統(tǒng)的氧化，對(duì)細(xì)胞的抗氧化、衰老具有重要意義，植物細(xì)胞中SOD活性高低是植物細(xì)胞自身抗衰老能力強(qiáng)弱的重要標(biāo)志[14]。

不同劑量解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期葉片超氧化物歧化酶活性的影響如圖2所示。

從圖2可以看出，接種解磷菌PW-512菌劑能顯著地提高玉米苗期葉片超氧化物歧化酶活性。其中30J處理組的SOD活性最強(qiáng)，分別為CK、30M的1.93倍、1.37倍，且差異顯著；各劑量解磷菌菌劑處理下的葉片超氧化物歧化酶活性均比對(duì)應(yīng)劑量菌劑滅菌處理的活性強(qiáng)。說明解磷菌PW-512菌劑可以提高玉米苗期葉片超氧化物歧化酶的活性，減緩細(xì)胞衰老。

2.2.2 對(duì)玉米苗期葉片過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)擔(dān)負(fù)清除H2O2的主要酶類之一，POD能催化H2O2分解成H2O和O2。它既參與葉綠素的降解和活性氧的產(chǎn)生[15-16]，同時(shí)又是細(xì)胞防御活性氧毒害的酶系統(tǒng)成員之一。一般認(rèn)為，POD活性升高是植物抗性的表現(xiàn)形式[17]。

不同劑量解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期葉片過氧化物酶活性的影響如圖3所示。

從圖3可以看出，與CK相比，各處理組的POD活性逐漸增強(qiáng)，其中30J處理組的POD活性最強(qiáng)，分別為CK、30M的1.84倍、1.27倍，且差異顯著（P<0.05）；10J 處理組的次之，分別為CK、10M的1.55倍、1.22倍，且差異顯著（均為P<0.05）。說明解磷菌PW-512菌劑可以提高玉米苗期葉片過氧化物酶活性，清除體內(nèi)H2O2，提高植物抗性。

2.2.3 對(duì)玉米苗期葉片過氧化氫酶活性的影響 過氧化氫酶（CAT）能清除細(xì)胞內(nèi)過多的H2O2，是生物體內(nèi)極為重要的保護(hù)酶之一，它能使H2O2含量維持在較低水平，從而保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)。

不同劑量解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期葉片過氧化氫酶活性的影響如圖4所示。

從圖4中可以看出，隨著解磷菌PW-512菌劑劑量的增加，葉片過氧化氫酶活性逐漸增加，其中30J 處理組的CAT活性最強(qiáng)，分別為CK、30M的1.48倍、1.09倍，而且各劑量解磷菌菌劑處理下的葉片過氧化氫酶活性均比對(duì)應(yīng)劑量菌劑滅菌處理的活性強(qiáng)。說明解磷菌PW-512菌劑可以提高玉米苗期葉片過氧化氫酶活性，使植物體內(nèi)的H2O2含量維持在一個(gè)較低的水平，利于膜結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)針對(duì)不同劑量解磷菌PW-512菌劑對(duì)玉米苗期防御酶活性的影響進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明，解磷菌PW-512菌劑能提高玉米苗期植株的防御酶活性，主要表現(xiàn)為可溶性蛋白含量增加，SOD、POD、CAT活性顯著增強(qiáng)。

在植物體內(nèi)代謝過程中，可溶性蛋白含量的變化可以反映細(xì)胞內(nèi)蛋白合成、變性和降解等方面的信息[18]。接種解磷菌PW-512菌劑能夠增加葉片蛋白質(zhì)含量，增加細(xì)胞滲透濃度和功能蛋白的數(shù)量，有助于維持細(xì)胞正常代謝。

細(xì)胞在代謝過程中會(huì)產(chǎn)生一些有毒的物質(zhì)，對(duì)自身造成傷害，接種解磷菌PW-512菌劑可以提高植物體內(nèi)保護(hù)酶活性，防止葉片早衰，提高植株抗性和適應(yīng)能力，即解磷菌PW-512菌劑能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生“類似的”防御反應(yīng)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，解磷菌劑的接入不僅可以促進(jìn)玉米苗期植株的生長(zhǎng)發(fā)育，還可以誘導(dǎo)其產(chǎn)生“類似的”防御反應(yīng)，提高植株的抗逆性，為玉米苗期植株的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境，這將為以后的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)發(fā)展綠色無(wú)公害農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)具有非常重要的意義，在實(shí)際生產(chǎn)中有較大的應(yīng)用潛力。

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