珠芽蓼內(nèi)生菌ZA1對(duì)馬鈴薯的防病促生研究

暢濤，楊成德，薛莉，楊小利，馮中紅，郝蓉蓉，張振粉，陳秀蓉

(草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州730070)

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珠芽蓼內(nèi)生菌ZA1對(duì)馬鈴薯的防病促生研究

暢濤，楊成德*，薛莉，楊小利，馮中紅，郝蓉蓉，張振粉，陳秀蓉

(草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅 蘭州730070)

利用常規(guī)方法對(duì)莫海威芽孢桿菌ZA1分泌吲哚乙酸(IAA)、固氮、溶磷和產(chǎn)抑菌酶等能力進(jìn)行定性測(cè)定，并在室內(nèi)和大田條件下對(duì)其防治馬鈴薯病害及促生作用進(jìn)行了研究。ZA1在含和不含色氨酸的King培養(yǎng)基中分泌IAA分別為12.17和9.75 mg/L，具有固氮能力并能分泌胞外蛋白酶，但無(wú)溶磷能力，且不能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶；10倍液噴霧對(duì)貯藏期馬鈴薯壞疽病的防效達(dá)85.9%；20倍液拌種對(duì)田間馬鈴薯晚疫病防效為26.56%，但馬鈴薯商品薯增產(chǎn)率達(dá)36.29%，每hm2增產(chǎn)率達(dá)33.88%。采用10倍稀釋液對(duì)馬鈴薯塊莖拌種后盆栽55 d，根、莖及葉綠素含量均高于對(duì)照，其中經(jīng)10倍ZA1處理后，根長(zhǎng)與干、鮮重分別增加8 cm、0.75 g和5.07 g，株高、莖粗及莖干、鮮重分別增加2.74 cm、0.27 cm、0.52 g和5.73 g，干濕根冠比分別增加0.214和0.094，葉綠素含量增加0.54 mg/g；且可誘導(dǎo)馬鈴薯植株內(nèi)的過(guò)氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT )和苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶活性增加。本研究明確了菌株ZA1對(duì)馬鈴薯的防病促生作用及對(duì)其防御酶的誘導(dǎo)，為ZA1開(kāi)發(fā)成為微生物農(nóng)藥及菌肥提供理論依據(jù)。

莫海威芽孢桿菌；馬鈴薯；防病促生；防御酶

馬鈴薯(Solannmtuberosum)在全國(guó)種植面積較廣，是農(nóng)民重要的經(jīng)濟(jì)支柱。據(jù)調(diào)查，近年來(lái)，馬鈴薯貯藏期病害發(fā)生嚴(yán)重，其中以馬鈴薯壞疽病菌(Phomafoveata)引起的進(jìn)境檢疫病害馬鈴薯壞疽病最為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響馬鈴薯的品質(zhì)，加之馬鈴薯苗期晚疫病(Phytophthorainfestans)發(fā)病率較高，導(dǎo)致馬鈴薯的商品薯率下降，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。貯藏庫(kù)中，由于不便多次施用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，而生物防治可以1次施用，菌株定殖后較長(zhǎng)時(shí)間有效，因此成為馬鈴薯貯藏期病害防治的更佳途徑。目前，植物內(nèi)生菌[1]作為生防菌的來(lái)源之一，已成為研究熱點(diǎn)。目前，有關(guān)從植物體內(nèi)分離得到可以抑制植物病原菌的內(nèi)生菌[2-9]的文獻(xiàn)較多，且分離得到的部分內(nèi)生菌憑借其生物學(xué)功能可以使植物得到更多的養(yǎng)分補(bǔ)充[10-13]，從而達(dá)到對(duì)植物的促生作用。對(duì)生防菌抑菌機(jī)制的研究更是得到眾多學(xué)者的青睞，劉雪等[14]認(rèn)為，生防菌之所以能夠抑制病原菌，是因?yàn)槠淠軌虍a(chǎn)生胞外分泌型抑菌物質(zhì)；與此同時(shí)，邢介帥等[15]從生防菌T2中分離純化得到了具有抑菌作用的胞外蛋白酶，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，生防菌還可以分泌小分子量的抗菌肽[16]和大分子量的抑菌蛋白[17]等胞外分泌型物質(zhì)；也有學(xué)者從植物誘導(dǎo)抗病性入手研究生防菌的防病機(jī)制，如孫建波等[18]、楊海蓮等[19]通過(guò)試驗(yàn)證明生防菌可誘導(dǎo)植物的防御酶，使其活性增加，從而達(dá)到抵抗病原菌侵染的目的。本課題組從東祁連山高寒草地珠芽蓼(Polygonumviviparum)內(nèi)生細(xì)菌中篩選得到的莫海威芽孢桿菌(Bacillusmojavensis)ZA1對(duì)馬鈴薯壞疽病菌具有明顯的抑制作用，且該菌株對(duì)馬鈴薯貯藏期的多種病害具有較好的抑制作用[20]，雖然莫海威芽孢桿菌ZA1對(duì)P.foveata的室內(nèi)抑制效果明顯，但其對(duì)馬鈴薯在貯藏期及田間的防病促生是否明顯有待于研究，其防病促生的機(jī)制也有待于明確，加之馬鈴薯壞疽病是我國(guó)檢疫性病害，有關(guān)其生物防治國(guó)內(nèi)除本項(xiàng)目組外未見(jiàn)報(bào)道，對(duì)該病害的生物防治研究具有一定的意義。因此，明確菌株ZA1的生物學(xué)功能及其在貯藏期和田間的防病促生作用，為ZA1開(kāi)發(fā)成為微生物菌肥及農(nóng)藥提供理論依據(jù)，以便為馬鈴薯生長(zhǎng)期促生及貯藏期病害防治提供新的途徑和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1供試菌株 供試拮抗菌：莫海威芽孢桿菌(Bacillusmojavensis)ZA1，為珠芽蓼內(nèi)生細(xì)菌；供試病原菌：馬鈴薯壞疽病菌，均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病理實(shí)驗(yàn)室提供。

1.1.2供試農(nóng)藥及馬鈴薯品種 供試農(nóng)藥：75%肟菌·戊唑醇(75% Oxime bacteria·tebuconazole,水分散劑，德國(guó)拜耳集團(tuán))；25%嘧菌酯(25% Azoxystrobin,懸浮劑，英國(guó)先正達(dá)有限公司)；供試品種：新大坪，隴薯3號(hào)。

1.1.3供試培養(yǎng)基 牛肉胨培養(yǎng)基、牛肉胨培養(yǎng)液、馬鈴薯葡萄糖瓊膠培養(yǎng)基、無(wú)機(jī)磷培養(yǎng)基(PKO)、阿須貝培養(yǎng)基、幾丁質(zhì)培養(yǎng)基、葡聚糖培養(yǎng)基和蛋白酶培養(yǎng)基[15,21-23]。

1.2ZA1產(chǎn)IAA、溶磷和固氮能力測(cè)定

1.2.1產(chǎn)IAA的定性及定量測(cè)定 采用Salkowski比色法對(duì)ZA1進(jìn)行產(chǎn)IAA能力測(cè)定，3個(gè)重復(fù)均變紅為陽(yáng)性，表示能分泌IAA，不變色為陰性，表示不分泌IAA。制作純3-IAA標(biāo)準(zhǔn)曲線，配制2組濃度依次為2.5，5.0，7.5，10.0，12.5，15.0，17.5 mg/L和25，50，75，100，125，150，175 mg/L的標(biāo)液，分別取4 mL，在1組中加入PC比色液4 mL，另1組中加入S2比色液4 mL，黑暗靜置30 min，取出后測(cè)其OD530值，制作純3-IAA標(biāo)準(zhǔn)曲線。將培養(yǎng)12 d的ZA1的菌懸浮液和空白對(duì)照離心10 min，轉(zhuǎn)速為10000 r/min，取上清液4 mL分別加入等量比色液，黑暗靜置30 min后測(cè)OD530值，以加了比色液的空白為對(duì)照。用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算菌株分泌IAA的量。

1.2.2溶磷能力的定性測(cè)定 將ZA1點(diǎn)接于PKO(或蒙金娜)平板培養(yǎng)基上，置于28℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5 d后，觀察菌株在培養(yǎng)基平板上形成的溶磷圈，有溶磷圈的記為陽(yáng)性。

1.2.3固氮能力的定性測(cè)定 將ZA1點(diǎn)接于阿須貝培養(yǎng)基上，同時(shí)將200 μL ZA1菌懸液接入阿須貝液體培養(yǎng)基中，重復(fù)3次，以無(wú)菌水接種做對(duì)照，28℃培養(yǎng)，在第3，5，7天目測(cè)其生長(zhǎng)狀況，在阿須貝培養(yǎng)基上明顯生長(zhǎng)者和能使液體培養(yǎng)基變渾濁的記為陽(yáng)性，繼代培養(yǎng)3代仍為陽(yáng)性，則認(rèn)為具有固氮能力。

1.3抑菌酶類的定性測(cè)定

ZA1分別點(diǎn)接于各培養(yǎng)基，在幾丁質(zhì)培養(yǎng)基30℃下培養(yǎng)3～5 d，葡聚糖培養(yǎng)基28℃下培養(yǎng)7 d，蛋白酶培養(yǎng)基37℃下培養(yǎng)5 d，若菌落周圍出現(xiàn)透明圈，則定性認(rèn)為ZA1具有分泌這些酶的能力。

1.4室內(nèi)貯藏期藥效試驗(yàn)

活化馬鈴薯壞疽病菌后制成濃度約1×106孢子懸液待用。選大小均勻且無(wú)病的新大坪薯塊200個(gè)，用昆蟲(chóng)針在塊莖上造表面為1 cm2、深度為0.2 cm的傷口，后將懸浮液均勻噴在薯塊表面，100%保濕48 h。設(shè)置處理拮抗菌發(fā)酵液稀釋10，20，30倍，以75%肟菌·戊唑醇4000倍液和25%嘧菌酯1800倍液藥劑對(duì)照，以清水為空白對(duì)照。將處理液均勻噴在薯塊表面。15℃下黑暗處理，待其發(fā)病后，對(duì)發(fā)病情況進(jìn)行分級(jí)，計(jì)算病情指數(shù)并測(cè)定ZA1的防治效果。

病情指數(shù)=[∑(各級(jí)病斑數(shù)×對(duì)應(yīng)級(jí)數(shù))/(總調(diào)查數(shù)×最高級(jí)數(shù))]×100 防效(%)=[(對(duì)照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對(duì)照病情指數(shù)]×100

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí)，不發(fā)病；1級(jí)，病斑邊緣無(wú)擴(kuò)展，腐爛深度0.1～0.2 cm；3級(jí)，病斑邊緣無(wú)擴(kuò)展，腐爛深度0.2～0.5 cm；5級(jí)，病斑邊緣有擴(kuò)展，腐爛深度0.5 cm以內(nèi)；7級(jí)，病斑邊緣有擴(kuò)展，腐爛深度0.5～1.0 cm；9級(jí)，病斑邊緣有擴(kuò)展，腐爛深度1 cm以上。

1.5盆栽促生能力測(cè)定

活化ZA1 24 h后，將其發(fā)酵液(3.8×108CFU/mL)稀釋10，20，30倍，取未發(fā)芽的馬鈴薯切塊進(jìn)行拌種，種植于花盆中，并按土壤質(zhì)量(g)與發(fā)酵液體積(mL)比為35∶1進(jìn)行灌根。溫室下管理55 d后，測(cè)定馬鈴薯根長(zhǎng)與株高、干濕重、莖直徑及葉綠素a、b含量，并計(jì)算根冠比。

1.6田間防病促生測(cè)定

本試驗(yàn)于甘肅定西市岷縣麻子川鄉(xiāng)完成，試驗(yàn)地共設(shè)9個(gè)小區(qū)，四周無(wú)保護(hù)行，每小區(qū)20 m2。將ZA1發(fā)酵液稀釋20倍后與新大坪進(jìn)行拌種，25%嘧菌酯1800倍液藥劑對(duì)照，清水為空白對(duì)照。于2013年4月15日播種，8月29日進(jìn)行病害調(diào)查并測(cè)產(chǎn)。每小區(qū)按“Z”字型五點(diǎn)取樣，每點(diǎn)調(diào)查2株，每株取上中下共20片葉，對(duì)地上部晚疫病進(jìn)行分級(jí)并計(jì)算病情指數(shù)和防效。測(cè)產(chǎn)時(shí)，每小區(qū)選中心5 m2，測(cè)其產(chǎn)量，并根據(jù)大小情況對(duì)其分類，得出商品薯和每hm2的增產(chǎn)率。

晚疫病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí)，無(wú)病斑；1級(jí)，病斑面積占整片葉面積的5%以下；3級(jí)，病斑面積占整片葉面積的6%～10%。5級(jí)，病斑面積占整片葉面積的11%～20%；7級(jí)，病斑面積占整片葉面積的21%～50%；9級(jí)，病斑面積占整片葉面積的50%以上。

1.7ZA1對(duì)馬鈴薯植株體內(nèi)幾種酶活性的影響

1.7.1接種與取樣方法 活化ZA1 24 h后，將其發(fā)酵液(CFU=3.8×108)稀釋20倍，采用噴霧法分別將發(fā)酵液均勻噴于生長(zhǎng)60 d后的馬鈴薯盆栽苗子上。每隔6 h在植株上、中、下分別取2片葉子，于-20℃保存。

1.7.2粗酶提取 將處理葉片剪碎，放入預(yù)冷研缽中，加入 3.0 mL 硼酸緩沖液(0.1 mol/L pH 8.8 內(nèi)含0.2% PVP 1 mmol/L EDTA-Na2)冰浴條件下研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入2.0 mL 離心管，l0000 r/min、4℃離心 20 min，上清液即為所需的酶粗提取液，于-20℃保存。

1.7.3酶活測(cè)定 參考文獻(xiàn)[24]的方法對(duì)馬鈴薯的過(guò)氧化物酶(peroxidase, POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過(guò)氧化氫酶(catalase, CAT)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase, PAL)進(jìn)行酶活測(cè)定，以各酶的相對(duì)活性(處理酶活減去對(duì)照酶活)衡量ZA1對(duì)馬鈴薯的誘導(dǎo)抗性。

1.7.4可溶性蛋白含量測(cè)定 采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法，用牛血清蛋白配制成0～1000 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液，595 nm 比色制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，吸取各樣品提取液0.1 mL，加入考馬斯亮藍(lán)5 mL，振蕩器充分混勻、放置2 min后在595 nm下比色，記錄吸光值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算各樣品蛋白質(zhì)的含量。

1.8統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，并使用SPSS 16.0軟件的新復(fù)極差法(Duncan)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1ZA1產(chǎn)IAA、溶磷和固氮能力測(cè)定

2.1.1IAA的定性測(cè)定 結(jié)果表明，含100 mg/L色氨酸的培養(yǎng)液在比色反應(yīng)中呈紅色，與對(duì)照差異顯著(圖1)，說(shuō)明在King培養(yǎng)基中加入100 mg/L的色氨酸能夠促進(jìn)ZA1合成IAA。

2.1.2IAA的定量測(cè)定 結(jié)果表明，不含色氨酸的King培養(yǎng)液中分泌IAA的濃度為9.75 mg/L；含100 mg/L色氨酸的King培養(yǎng)液中分泌IAA的濃度為12.17 mg/L，后者IAA的合成量是前者的1.25倍，說(shuō)明色氨酸的存在能較明顯地增加ZA1合成IAA的量，即外源色氨酸可以作為ZA1合成IAA的前體物質(zhì)。

2.1.3溶磷能力的定性測(cè)定 結(jié)果表明，ZA1在PKO無(wú)機(jī)磷培養(yǎng)基和蒙金娜培養(yǎng)基上(有機(jī)磷培養(yǎng)基)分別培養(yǎng)沒(méi)有溶磷圈出現(xiàn)，說(shuō)明ZA1沒(méi)有溶解有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷的能力。

2.1.4固氮能力的定性測(cè)定 結(jié)果表明，ZA1點(diǎn)接于阿須貝培養(yǎng)基后，在第3天時(shí)形成菌落，第5天時(shí)形成明顯的菌落；接種于液體培養(yǎng)基后，5 d后培養(yǎng)液變渾。連續(xù)培養(yǎng)3代后，ZA1在第5天時(shí)同樣能形成菌落并能使培養(yǎng)液變渾，說(shuō)明ZA1具有固氮能力。

2.2抑菌酶類的定性測(cè)定

ZA1接種于培養(yǎng)基上培養(yǎng)后，幾丁質(zhì)培養(yǎng)基與葡聚糖培養(yǎng)基上無(wú)透明圈產(chǎn)生，蛋白酶培養(yǎng)基上有透明圈產(chǎn)生(圖2)，直徑為3.2 cm，說(shuō)明ZA1不能分泌幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶，但能夠分泌胞外蛋白酶，且胞外蛋白酶的作用效果明顯。

圖1 ZA1比色反應(yīng)

圖2 ZA1分泌胞外蛋白酶

2.3室內(nèi)貯藏期藥效試驗(yàn)

貯藏期接種P.foveata后，對(duì)照病情指數(shù)為37.87%，75%肟菌·戊唑醇4000倍液和25%嘧菌酯1800倍液處理后病情指數(shù)分別為7.83%和8.33%，ZA1發(fā)酵液稀釋10，20和30倍處理后，病情指數(shù)依次為4.80%,8.12%和11.44%。ZA1發(fā)酵液稀釋隨著稀釋倍數(shù)的增加，防效依次下降，當(dāng)稀釋20倍時(shí)，其防效與75%肟菌·戊唑醇4000倍液和25%嘧菌酯1800倍液的防效差異不顯著(圖3)，說(shuō)明菌株ZA1在馬鈴薯貯藏期對(duì)馬鈴薯壞疽病具有較好的防效，可以替代化學(xué)藥劑在貯藏期對(duì)馬鈴薯壞疽病進(jìn)行防治。

2.4盆栽促生能力測(cè)定

2.4.1馬鈴薯生物量測(cè)定 ZA1發(fā)酵液拌種馬鈴薯塊莖后，10，20，30倍液處理依次出苗，均先于對(duì)照出苗，說(shuō)明ZA1具有促進(jìn)馬鈴薯塊莖發(fā)芽的作用。55 d后在10，20，30倍液處理的根部可明顯觀察到較小的馬鈴薯塊莖，但對(duì)照沒(méi)有發(fā)現(xiàn)；不同處理下，根的長(zhǎng)度分別增加8.00，5.20和0.34 cm，根的干重分別增加0.72，0.50和0.34 g，根的濕重分別增加5.07，2.81和1.62 g，株高分別增加2.74，3.40和2.74 cm，莖的干重分別增加0.52，0.47和0.25 g，莖的濕重分別增加5.73，2.10和1.03 g，莖直徑分別增加0.17，0.11和0.10 cm(表1)；且馬鈴薯的根冠比與對(duì)照相比有明顯的增加(圖4)，說(shuō)明ZA1對(duì)馬鈴薯的促生作用明顯。

表1 馬鈴薯的生物量測(cè)定Table 1 The determination of biomass of potato

注：不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:The different capital letters mean the significant difference atP<0.01, the different small letters mean the significant difference atP<0.05.The same below.

圖3 ZA1貯藏期防效

圖4 馬鈴薯苗期根冠比

嘧菌酯：Azoxystrobin； 肟菌·戊唑醇：Oxime bacteria·tebuconazole.不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01)，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。The different capital letters mean the significant differences atP<0.01, the different small letters mean the significant differences atP<0.05，the same below.

2.4.2馬鈴薯葉片葉綠素含量測(cè)定 經(jīng)不同稀釋倍數(shù)的ZA1拌種后，葉綠素含量分別增加0.54，0.26和0.13 mg/g，葉綠素a與葉綠素b分別有不同程度的增加(表2)，但隨稀釋倍數(shù)的增加，葉綠素含量呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明高濃度ZA1可促進(jìn)馬鈴薯的光合作用。

2.5田間防病促生測(cè)定

經(jīng)ZA1拌種后，對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)期的晚疫病防效為26.56%，商品薯率高于對(duì)照，且商品薯的增產(chǎn)率達(dá)到36.29%，折合每hm2產(chǎn)量 (包括商品薯及非商品薯)增產(chǎn)率可達(dá)33.88%，其商品薯及每hm2增產(chǎn)率均比25%嘧菌酯高，說(shuō)明拮抗菌ZA1拌種馬鈴薯后在田間具有防病促生效果(表3)。

2.6ZA1對(duì)馬鈴薯防御酶的影響

2.6.1馬鈴薯葉片防御酶活性測(cè)定 與對(duì)照相比，經(jīng)20倍ZA1發(fā)酵液誘導(dǎo)后，馬鈴薯葉片防御酶中，CAT、SOD和POD整體變化趨勢(shì)為先增后減，但是活性變化與對(duì)照相比較小；PAL和PPO活性變化最大，其中PPO于接種ZA1 6 h后活性小于對(duì)照，隨后開(kāi)始增加，于36 h時(shí)達(dá)到最大值后開(kāi)始減小，PAL活性在36 h達(dá)到最大值后也開(kāi)始減小，但后期有所增加(圖5)。說(shuō)明拮抗菌ZA1誘導(dǎo)馬鈴薯后，可以使馬鈴薯防御酶活性增加，有利于馬鈴薯抵抗病原菌的侵染。

2.6.2馬鈴薯葉片可溶性蛋白含量測(cè)定 經(jīng)ZA1誘導(dǎo)后，馬鈴薯葉片可溶性蛋白含量與對(duì)照相比有所增加，接種ZA1 48 h后，可溶性蛋白達(dá)到最大量(圖6)。說(shuō)明ZA1能夠使馬鈴薯葉片的可溶性蛋白含量增加，可以使馬鈴薯起到防病的作用。

表2 馬鈴薯葉片葉綠素含量測(cè)定Table 2 The determination of chlorophyll content in potato leaf mg/g

表3 ZA1田間防病促生測(cè)定Table 3 The determination of control and growth promotion of ZA1 in the fields %

圖5 馬鈴薯葉片防御酶的相對(duì)活性變化

圖6 馬鈴薯葉片蛋白質(zhì)含量的變化

3 討論

內(nèi)生菌可通過(guò)分泌IAA、解溶磷和聯(lián)合固氮作用對(duì)植物達(dá)到促生的作用[6-12]，其中分泌IAA可以促進(jìn)植物種子的發(fā)芽[25]。珠芽蓼內(nèi)生菌ZA1具有分泌IAA和固氮的能力，但無(wú)解溶磷能力，經(jīng)盆栽促生測(cè)定表明，馬鈴薯塊莖拌種ZA1后，其出苗速度快于對(duì)照，說(shuō)明ZA1分泌IAA后可促進(jìn)馬鈴薯塊莖的發(fā)芽，這與前人報(bào)道一致。ZA1對(duì)馬鈴薯的促生作用不僅體現(xiàn)在促進(jìn)發(fā)芽上，經(jīng)其拌種后，馬鈴薯根、莖的長(zhǎng)度及干、濕重均高于對(duì)照，根冠比和葉綠素含量也比對(duì)照高，說(shuō)明ZA1對(duì)馬鈴薯具有促生作用。田間拌種ZA1后，馬鈴薯的商品薯增產(chǎn)率與每hm2產(chǎn)量增產(chǎn)率比對(duì)照高出36.29%和33.88%，表明ZA1對(duì)馬鈴薯在田間的增產(chǎn)作用極其明顯。目前，還沒(méi)有測(cè)定ZA1對(duì)其他植物有無(wú)促生作用及其促生機(jī)制，對(duì)此有待于進(jìn)一步研究。

邢介帥等[15]報(bào)道生防菌T2產(chǎn)生的胞外蛋白酶具有抑菌能力，通過(guò)與T2產(chǎn)生的胞外蛋白酶的性質(zhì)對(duì)比，ZA1產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)與T2產(chǎn)生的胞外蛋白酶在耐酸堿及耐高溫等部分性質(zhì)上不符合，說(shuō)明ZA1產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)除胞外蛋白酶之外，還可能具有其他類型的抑菌物質(zhì)，如耐酸耐堿耐高溫的抗菌肽，且室內(nèi)抑菌能力測(cè)定結(jié)果表明ZA1對(duì)馬鈴薯貯藏期病害如馬鈴薯壞疽病、炭疽病及褐腐病均具有良好的抑制效果[20]，加之馬鈴薯貯藏期病害不方便化學(xué)農(nóng)藥的防治，因此本項(xiàng)目組篩選得到的拮抗菌ZA1對(duì)馬鈴薯貯藏期的病害進(jìn)行生物防治具有一定的意義。本試驗(yàn)經(jīng)貯藏期防效測(cè)定，10倍ZA1發(fā)酵液對(duì)馬鈴薯壞疽病的防效可達(dá)85.9%，顯著高于75%肟菌·戊唑醇4000倍液和25%嘧菌酯1800倍液的防效，表明ZA1是馬鈴薯壞疽病的有效生防菌。張鵬等[26]報(bào)道藥劑對(duì)馬鈴薯晚疫病的防效均在79%以上，雖然ZA1對(duì)田間晚疫病的防效僅為26.56%，但與25%嘧菌酯1800倍液的防效差異不顯著，由于馬鈴薯晚疫病屬氣傳病害，僅在播種時(shí)進(jìn)行拌種，而未在馬鈴薯苗期噴霧可能是造成其防效較差的原因，因此ZA1對(duì)馬鈴薯晚疫病及它病害的防效試驗(yàn)還需進(jìn)一步研究。

拮抗菌能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生病程相關(guān)的苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶與過(guò)氧化物酶的活性發(fā)生變化[18,27-29]，可使植物的抗性增加。本研究中，于馬鈴薯葉片噴施20倍ZA1后，使得5種防御酶的活性均有增加，整體表現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)，與文獻(xiàn)[18,27-29]報(bào)道一致； PAL與PPO的活性變化與文獻(xiàn)報(bào)道的略有差別，這可能與處理時(shí)間僅為72 h有關(guān)，由于每次取樣對(duì)植株可能造成不同程度的損傷，可能是導(dǎo)致其部分酶活變化與文獻(xiàn)[18,27-29]中酶活變化趨勢(shì)不一致的原因，具體原因還有待于進(jìn)一步研究。植物的可溶性蛋白也可作為衡量抗性的指標(biāo)[30]，本試驗(yàn)中馬鈴薯經(jīng)ZA1誘導(dǎo)后，60 h內(nèi)蛋白含量均高于對(duì)照，說(shuō)明噴施ZA1后可誘導(dǎo)提高馬鈴薯抗性。經(jīng)室內(nèi)和大田防試驗(yàn)研究，證明珠芽蓼內(nèi)生菌ZA1對(duì)馬鈴薯壞疽病具有較強(qiáng)的抑制作用，并對(duì)馬鈴薯具有較好的防病促生能力，同時(shí)，可誘導(dǎo)馬鈴薯獲得抗性。因此，ZA1可開(kāi)發(fā)成為高效的微生物農(nóng)藥及菌肥。

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Effects of disease control and growth promotion ofPolygonumviviparumendophytic bacteriaBacillusmojavensison potato

CHANG Tao, YANG Cheng-De*, XUE Li, YANG Xiao-Li, FENG Zhong-Hong, HAO Rong-Rong, ZHANG Zhen-Fen, CHEN Xiu-Rong

KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,GansuAgriculturalUniversity,MinistryofEducation,CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity,PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince,Sino-U.S.CenterforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China

This research was to study the effects of disease prevention, growth promotion and defense enzymes induction ofBacillusmojavensisZA1 on potato, and provide a theoretical basis for microbial fungicide and fertilizer use.The abilities of IAA secretion, nitrogen fixation, phosphate solubilization and inhibition enzyme production of ZA1 have been researched qualitatively by general methods.The effects of controlling disease and growth promotion of ZA1 on potatoes were studied under the condition of indoors and fields.The concentration of IAA secreted by ZA1 in the King medium with and without tryptophan were 12.17 and 9.75 mg/L.ZA1 possessed the capacity of nitrogen fixation and extracellular proteases, chitinase and glucanase production, but without the ability of phosphate solubilization.The control efficiency of ZA1 was 85.9% by spraying 10 times diluting fermentation broth on potato tubes in storage-period against potato gangrene, and was 26.56% by seed dressing fermentation broth with diluting for 20 times on potato tubes under field condition against potato late blight.In field condition, the production ratios of commodity potato were increased by 36.29% and 33.88% per hectare, respectively.Pot experiments with the seed dressing potatoes showed that the content of roots, stems and chlorophyll were higher than the control group.After treatment by ZA1 20 times fermentation broth on potato tubes, the length of the root and wet and dry weight were increased by 8 cm, 0.75 g and 5.07 g, respectively.In the same time, the plant height, stem diameter, stem wet and dry weight and the content of chlorophyll were increased by 2.74 cm, 0.27 cm, 0.52 g, 5.73 g and 0.54 mg/g, respectively.The root-shoot ratios of wet and dry weight were increased by 0.214 and 0.094, respectively.When spraying diluting fermentation broth of ZA1 on potato leaves, the results indicated that the activity of catalase (CAT), polyphenol oxidase (PPO), phenylalanine ammonialyase (PAL), SOD and POD of potatoes were increased.ZA1 possessed the biological function of disease prevention and growth promotion under indoor and field conditions obviously, which showed that ZA1 had the potential to become microbial fungicide and fertilizer.

Bacillusmojavensis; potatoes; disease control and growth promotion; defense enzymes

10.11686/cyxb2014233

http://cyxb.lzu.edu.cn

2014-05-09；改回日期：2014-08-15

國(guó)家自然科學(xué)基金(No.31160122)和盛彤笙基金(GASU-STS-1418)資助。

暢濤(1986-), 男, 甘肅白銀人, 在讀碩士。E-mail:changt1986@126.com

*通信作者Corresponding author.E-mail:yangcd@gsau.edu.cn

暢濤, 楊成德, 薛莉, 楊小利, 馮中紅, 郝蓉蓉, 張振粉, 陳秀蓉.珠芽蓼內(nèi)生菌ZA1對(duì)馬鈴薯的防病促生研究.草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(12):83-91.

CHANG Tao, YANG Cheng-De, XUE Li, YANG Xiao-Li, FENG Zhong-Hong, HAO Rong-Rong, ZHANG Zhen-Fen, CHEN Xiu-Rong.Effects of disease control and growth promotion ofPolygonumviviparumendophytic bacteriaBacillusmojavensison potato.Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(12):83-91.