內(nèi)生菌根菌劑對(duì)水稻秧苗生長(zhǎng)及生理特性的影響

吳秀紅， 戚厚蕓， 孫 婷， 成 鐘， 張?zhí)煊辏?張振華

(1.南京翠京元生物科技有限公司，江蘇南京 210014； 2.江蘇省南京市六合區(qū)耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇南京 211500； 3.江蘇省南京市江寧區(qū)耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇南京 211100； 4.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇南京 210014)

菌根是指土壤中的真菌菌絲與高等植物根系形成的一種互惠共生體，即真菌菌絲的一端著生在植物根系的內(nèi)部，另一端延伸到土壤中[1]；一方面共生真菌從植物體內(nèi)獲取必要的碳水化合物及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)植物也從共生真菌那里得到所需的水分及營(yíng)養(yǎng)等，并通過菌絲內(nèi)部的原生質(zhì)環(huán)流迅速地將它們轉(zhuǎn)運(yùn)到根系內(nèi)部供植物生長(zhǎng)需要[2]，從而達(dá)到一種互通有無、互利互助的高度統(tǒng)一。菌根既具有一般植物根系的特征，又具有共生真菌的特性。由于內(nèi)生菌根真菌的菌絲之間沒有橫隔，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以隨原生質(zhì)向根內(nèi)環(huán)流，運(yùn)輸阻力小[3]、速度快。此外，菌根真菌還能產(chǎn)生多種植物生長(zhǎng)刺激物質(zhì)從而調(diào)控植物生長(zhǎng)代謝。

內(nèi)生菌根作為植物根系與真菌形成的互惠共生體，從多方面影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育：一是提高宿主植物對(duì)多種礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收；二是提高植物移栽成活率；三是促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量并且改善品質(zhì)，從而在一定程度上增加經(jīng)濟(jì)效益；四是增強(qiáng)植物對(duì)逆境的抗性；五是影響植物根系分泌活動(dòng)，增強(qiáng)植物根系的生長(zhǎng)。

我國(guó)是水稻生產(chǎn)大國(guó)，大米是我國(guó)人民的傳統(tǒng)主食，而且水稻是我國(guó)種植面積最大的糧食作物之一[4]，加之目前人們對(duì)作物品質(zhì)越來越多的關(guān)注，因此水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的提高對(duì)解決糧食自給問題和改善生活起著十分重要的作用。

在實(shí)際生產(chǎn)中要想提高水稻產(chǎn)量，一靠擴(kuò)大種植面積，二靠提高單產(chǎn)水平[5]。然而，受耕地和水資源的雙重限制，唯一的途徑是通過科技進(jìn)步來提高產(chǎn)量。水稻育秧秧苗是水稻生產(chǎn)的起點(diǎn)，要使水稻取得高產(chǎn)，發(fā)揮最大的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)培育壯秧苗。因此研究?jī)?nèi)生菌根對(duì)水稻育秧苗的生長(zhǎng)以及生理特性的影響具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用9優(yōu)418雜交粳稻為供試材料，種子購(gòu)于江蘇明天種業(yè)科技有限公司。水稻種子經(jīng)過1個(gè)太陽日的晴曬，然后用70%乙醇消毒2 min、1%次氯酸鈉溶液處理 30 min、無菌水沖洗數(shù)次，再用清水浸種24 h。采用內(nèi)生菌根菌劑為供試材料，該菌劑以優(yōu)質(zhì)精細(xì)的凹凸棒土為原料，內(nèi)含功效各異的多種復(fù)合內(nèi)生菌根真菌，主要菌種為根內(nèi)根孢囊霉，適用于糧食作物、蔬菜、果樹、藥用作物和多種經(jīng)濟(jì)作物，該菌劑于2016年年底通過農(nóng)業(yè)部認(rèn)證并頒發(fā)內(nèi)生菌根菌劑產(chǎn)品登記證，登記證號(hào)為農(nóng)業(yè)部微生物肥(2016)臨字(3500)號(hào)，本菌劑購(gòu)自南京翠京元生物科技有限公司。育秧基質(zhì)購(gòu)于興化市田緣基質(zhì)肥料有限公司。本試驗(yàn)于2016年9月4日在湯山翠谷現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園植物工廠中開展，同年10月2日取樣送至南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院檢測(cè)。

接種內(nèi)生菌根的處理如下：T1，每盤1 g菌劑；T2，每盤 1.5 g 菌劑；T3，每盤2 g菌劑；T4，每盤2.5 g菌劑；對(duì)照處理未添加菌劑。試驗(yàn)設(shè)置3組重復(fù)，每個(gè)育秧盤添加2 kg育秧基質(zhì)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1 水稻秧苗出苗率和發(fā)芽勢(shì)的測(cè)定 種子出苗率的計(jì)算方法如下：

出苗率=(出苗數(shù)/種子數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(shì)(GP)=(前7 d發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù))×100%。

1.2.2 水稻秧苗素質(zhì)測(cè)定 秧苗素質(zhì)測(cè)定主要觀察記錄秧苗的基本情況，并對(duì)葉片數(shù)、苗高、主根數(shù)、假莖寬、分蘗數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定對(duì)比。

1.2.3 秧苗根系活力的測(cè)定 根系活力釆用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定[6]。采樣部位是秧苗的根系，釆樣時(shí)間選擇晴天的 08：00—09：00。

1.2.4 秧苗植株酶活性的測(cè)定 超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)等酶活性測(cè)定參照李合生主編的《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[6]進(jìn)行。SOD活性采用氮藍(lán)四唑(NBT)法測(cè)定，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定。采樣部分為秧苗的成熟葉去除葉脈，釆樣時(shí)間選擇秧苗生長(zhǎng)第27天、晴天的08：00—09：00[6]。

1.2.5 秧苗植株可溶性蛋白含量的測(cè)定 以考馬斯亮藍(lán)染色法[6]測(cè)定其可溶性蛋白質(zhì)含量。采樣部分為秧苗的成熟葉去除葉脈，采樣時(shí)間選擇在秧苗生長(zhǎng)第27天、晴天的 08：00—09：00。

1.2.6 秧苗植株脯氨酸含量的測(cè)定 脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法[6]測(cè)定。采樣部分為秧苗的成熟葉去除葉脈，采樣時(shí)間選擇在秧苗生長(zhǎng)第27天、晴天的08：00—09：00。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

所有的數(shù)據(jù)都是采用3次重復(fù)而取得的平均值，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，數(shù)據(jù)分析采用SPSS 12.0軟件，采用鄧肯測(cè)試進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA，one-way analysis of variance)，使用最小顯著差法(LSD，least significant difference)進(jìn)行差異顯著性分析(α=0.05)。采用Sigmaplot 13.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗育秧種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響

由表1可知，與未使用菌劑處理的水稻種子相比，菌劑處理的種子在出苗時(shí)間、出苗率以及出苗的整齊度上都具有明顯的差異，即在一定程度上提前出苗且較對(duì)照更為整齊，其中出苗率以T3處理效果最佳。

表1 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)秧盤出苗的影響

不同濃度處理的內(nèi)生菌根菌劑對(duì)水稻種子發(fā)芽效果不同，T3處理效果最佳，即最適濃度為2 g/盤，在不同菌劑處理下，水稻種子的發(fā)芽勢(shì)均有所提升，與對(duì)照相比差異明顯，在第27天，分別比對(duì)照提高25.87%、37.65%、51.77%、40.12%(圖1)。這可能與內(nèi)生菌根菌劑中所含的活性生物菌有關(guān)，因?yàn)橛頊囟冗m宜，pH值控制得較好，其活性微生物可大量繁殖，且活性較高。

2.2 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

從表2可以看出，在秧齡為23 d時(shí)，葉齡、假莖寬、干物質(zhì)質(zhì)量均以T3處理效果最佳，不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理與對(duì)照相比在苗高、葉齡、假莖寬、根數(shù)、干物質(zhì)質(zhì)量、分蘗數(shù)方面皆達(dá)到顯著差異，其中部分濃度內(nèi)生菌根菌劑處理間差異不顯著。從秧苗素質(zhì)的綜合分析表明，葉齡比對(duì)照增加 0.46～1.17 d，單株分蘗數(shù)比對(duì)照增加0.08～0.24個(gè)，根數(shù)比對(duì)照增加 1.1～2.2條，差異均達(dá)到顯著水平，各處理間差異不大。對(duì)各形態(tài)指標(biāo)綜合分析得出，使用菌劑處理對(duì)秧苗素質(zhì)的提高有一定的促進(jìn)作用，其中T3處理效果最佳。

表2 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。秧齡為第23天。

2.3 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗根系活力的影響

根系活力能表現(xiàn)出秧苗對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，水稻的根系不僅是吸水吸肥和支持地上部的器官，同時(shí)也是稻株物質(zhì)代謝循環(huán)中許多重要物質(zhì)的合成場(chǎng)所[7]。由圖2可以看出，使用內(nèi)生菌根菌劑處理的水稻秧苗根系活力與對(duì)照相比明顯增強(qiáng)，且差異達(dá)到顯著水平。其中T3處理效果最佳，在第15天較對(duì)照增強(qiáng)了45.61%，第21天增強(qiáng)了75.65%，第27天較對(duì)照增強(qiáng)了86.97%。不同處理間T1、T2、T4與T3相比差異基本達(dá)到顯著水平，T1、T2、T4處理間差異基本不顯著。

根系活力測(cè)定結(jié)果顯示，隨著時(shí)間的推移，不同處理的水稻根系活力總的趨勢(shì)是持續(xù)上升的，在整個(gè)處理中T3菌劑處理的根系活力均高于其他處理，且上升速度最快。

2.4 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗生理指標(biāo)的影響

2.4.1 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗脯氨酸含量的影響 脯氨酸是水稻生理的一個(gè)重要指標(biāo)，正常的水稻花藥含有豐富的脯氨酸，它的含量與花粉的發(fā)育有密切聯(lián)系，碳水化合物與脯氨酸相互配合，在受精過程中有提供能量的作用，而且能促進(jìn)花粉萌發(fā)和花藥伸長(zhǎng)[8]。由圖3得出，不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理下的水稻秧苗，在不同器官中，根部脯氨酸含量最高，分布規(guī)律為根>莖>葉，而根部是植物吸收養(yǎng)分和抵抗不良環(huán)境最主要的器官。在不同處理下，其脯氨酸含量明顯高于對(duì)照，T1～T4處理根部脯氨酸含量比對(duì)照分別提高0.02%、122.65%、125.69%、46.33%，與對(duì)照差異均達(dá)到顯著水平。

2.4.2 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗可溶性蛋白含量的影響 可溶性蛋白也是作物抗逆性表現(xiàn)的生理指標(biāo)之一[9]。可溶性蛋白含量可以影響其他生理代謝。在外界環(huán)境脅迫的條件下，可溶性蛋白的增加能夠增強(qiáng)植物的適應(yīng)能力，維持正常的代謝，其與脯氨酸的分布規(guī)律極為相似[10]。不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理下的水稻秧苗，在不同器官中，根部可溶性蛋白含量最高，分別比對(duì)照增加了13.41%、38.62%、53.75%、42.07%(圖4)。其中以T3處理效果最佳，說明適宜濃度的內(nèi)生菌根菌劑使用量能更為有效地提高水稻秧苗的可溶性蛋白含量。

2.4.3 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗超氧化物歧化酶活性的影響 超氧化物歧化酶是植物酶保護(hù)系統(tǒng)中的重要組成成分[11]，由圖5可知，施用內(nèi)生菌根菌劑處理的水稻秧苗在根和莖中的超氧化物歧化酶的活性均明顯高于對(duì)照。其中根部酶活性與對(duì)照差異均達(dá)到顯著水平，分別比對(duì)照提高了25.42%、37.52%、74.89%和37.12%，以T3處理效果最佳。

出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因極有可能是因?yàn)閮?nèi)生菌根菌劑在土壤中接觸到根系分泌物后，會(huì)迅速與根細(xì)胞結(jié)合，形成共生體，菌根通過根外菌絲吸收更多的養(yǎng)分和水分，因此水稻秧苗的各器官中酶活性也大大提高。

2.4.4 不同濃度內(nèi)生菌根菌劑處理對(duì)水稻秧苗過氧化氫酶活性的影響 過氧化物酶作為植物細(xì)胞內(nèi)重要的組成成分，在植物生長(zhǎng)過程中具有許多非常重要的生理功能[12]，對(duì)植物組織分化、植物抗性等有重要的作用[13]。由圖6可以看出，各器官中使用內(nèi)生菌根菌劑處理的水稻秧苗與對(duì)照相比，其過氧化氫酶的活性存在一定差異，但未達(dá)到極顯著水平，各處理間差異也不明顯。

3 討論和結(jié)論

內(nèi)生菌根菌劑對(duì)水稻育苗生長(zhǎng)過程產(chǎn)生了顯著影響，每盤施用2 g可在一定程度上促進(jìn)種子的萌發(fā)，提高秧苗的整齊度和秧苗素質(zhì)，苗高、葉齡、假莖寬、根數(shù)、干物質(zhì)質(zhì)量、分蘗數(shù)皆優(yōu)于對(duì)照，此外，使用內(nèi)生菌根菌劑處理的水稻秧苗根系活力極大提高，可減輕秧苗發(fā)病，增強(qiáng)秧苗對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力。

內(nèi)生菌根菌劑處理下的水稻秧苗，其脯氨酸和可溶性蛋白的含量顯著提高，超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性增強(qiáng)，未使用菌劑處理的水稻秧苗，生長(zhǎng)緩慢，根系活性較弱，秧苗出苗整齊度不高，對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力較差，其保護(hù)酶活性不強(qiáng)。造成以上結(jié)果的主要原因可能是由于育秧基質(zhì)中酸堿度適宜、溫度適中，極大地促進(jìn)了內(nèi)生菌根菌劑中微生物的繁殖，提高其活性[14-16]。

結(jié)合檢測(cè)分析結(jié)果，并運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)方法可得出，使用內(nèi)生菌根菌劑對(duì)水稻育秧出苗率、秧苗素質(zhì)、酶活性等都具有良好的使用效果，從而進(jìn)一步提高了水稻秧苗的綜合素質(zhì)，這對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中提高水稻育秧秧苗素質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。