內生菌根菌劑對水稻秧苗生長及生理特性的影響

吳秀紅， 戚厚蕓， 孫 婷， 成 鐘， 張天雨， 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耕地質量保護站，江蘇南京 211500； 3.江蘇省南京市江寧區耕地質量保護站，江蘇南京 211100； 4.江蘇省農業科學院，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部，另一端延伸到土壤中[1]；一方面共生真菌從植物體內獲取必要的碳水化合物及其他營養物質，同時植物也從共生真菌那里得到所需的水分及營養等，并通過菌絲內部的原生質環流迅速地將它們轉運到根系內部供植物生長需要[2]，從而達到一種互通有無、互利互助的高度統一。菌根既具有一般植物根系的特征，又具有共生真菌的特性。由于內生菌根真菌的菌絲之間沒有橫隔，營養物質可以隨原生質向根內環流，運輸阻力小[3]、速度快。此外，菌根真菌還能產生多種植物生長刺激物質從而調控植物生長代謝。

內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發育：一是提高宿主植物對多種礦質養分的吸收；二是提高植物移栽成活率；三是促進植物生長、提高產量并且改善品質，從而在一定程度上增加經濟效益；四是增強植物對逆境的抗性；五是影響植物根系分泌活動，增強植物根系的生長。

我國是水稻生產大國，大米是我國人民的傳統主食，而且水稻是我國種植面積最大的糧食作物之一[4]，加之目前人們對作物品質越來越多的關注，因此水稻產量和品質的提高對解決糧食自給問題和改善生活起著十分重要的作用。

在實際生產中要想提高水稻產量，一靠擴大種植面積，二靠提高單產水平[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步來提高產量。水稻育秧秧苗是水稻生產的起點，要使水稻取得高產，發揮最大的增產優勢，應培育壯秧苗。因此研究內生菌根對水稻育秧苗的生長以及生理特性的影響具有十分重要的理論和現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

采用9優418雜交粳稻為供試材料，種子購于江蘇明天種業科技有限公司。水稻種子經過1個太陽日的晴曬，然后用70%乙醇消毒2 min、1%次氯酸鈉溶液處理 30 min、無菌水沖洗數次，再用清水浸種24 h。采用內生菌根菌劑為供試材料，該菌劑以優質精細的凹凸棒土為原料，內含功效各異的多種復合內生菌根真菌，主要菌種為根內根孢囊霉，適用于糧食作物、蔬菜、果樹、藥用作物和多種經濟作物，該菌劑于2016年年底通過農業部認證并頒發內生菌根菌劑產品登記證，登記證號為農業部微生物肥(2016)臨字(3500)號，本菌劑購自南京翠京元生物科技有限公司。育秧基質購于興化市田緣基質肥料有限公司。本試驗于2016年9月4日在湯山翠谷現代農業產業園植物工廠中開展，同年10月2日取樣送至南京農業大學資源與環境科學學院檢測。

接種內生菌根的處理如下：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；對照處理未添加菌劑。試驗設置3組重復，每個育秧盤添加2 kg育秧基質。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 水稻秧苗出苗率和發芽勢的測定 種子出苗率的計算方法如下：

出苗率=(出苗數/種子數)×100%；

發芽勢(GP)=(前7 d發芽種子數/種子總數)×100%。

1.2.2 水稻秧苗素質測定 秧苗素質測定主要觀察記錄秧苗的基本情況，并對葉片數、苗高、主根數、假莖寬、分蘗數等指標進行測定對比。

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

1.2.4 秧苗植株酶活性的測定 超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)等酶活性測定參照李合生主編的《植物生理生化實驗原理和技術》[6]進行。SOD活性采用氮藍四唑(NBT)法測定，POD活性采用愈創木酚法測定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測定。采樣部分為秧苗的成熟葉去除葉脈，釆樣時間選擇秧苗生長第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定 以考馬斯亮藍染色法[6]測定其可溶性蛋白質含量。采樣部分為秧苗的成熟葉去除葉脈，采樣時間選擇在秧苗生長第27天、晴天的 08：00—09：00。

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

1.3 統計分析

所有的數據都是采用3次重復而取得的平均值，結果以“平均值±標準誤”表示，數據分析采用SPSS 12.0軟件，采用鄧肯測試進行單因素方差分析(ANOVA，one-way analysis of variance)，使用最小顯著差法(LSD，least significant difference)進行差異顯著性分析(α=0.05)。采用Sigmaplot 13.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同濃度內生菌根菌劑處理對水稻秧苗育秧種子發芽率和發芽勢的影響

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 不同濃度內生菌根菌劑處理對秧盤出苗的影響

不同濃度處理的內生菌根菌劑對水稻種子發芽效果不同，T3處理效果最佳，即最適濃度為2 g/盤，在不同菌劑處理下，水稻種子的發芽勢均有所提升，與對照相比差異明顯，在第27天，分別比對照提高25.87%、37.65%、51.77%、40.12%(圖1)。這可能與內生菌根菌劑中所含的活性生物菌有關，因為育秧溫度適宜，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 不同濃度內生菌根菌劑處理對水稻秧苗素質的影響

從表2可以看出，在秧齡為23 d時，葉齡、假莖寬、干物質質量均以T3處理效果最佳，不同濃度內生菌根菌劑處理與對照相比在苗高、葉齡、假莖寬、根數、干物質質量、分蘗數方面皆達到顯著差異，其中部分濃度內生菌根菌劑處理間差異不顯著。從秧苗素質的綜合分析表明，葉齡比對照增加 0.46～1.17 d，單株分蘗數比對照增加0.08～0.24個，根數比對照增加 1.1～2.2條，差異均達到顯著水平，各處理間差異不大。對各形態指標綜合分析得出，使用菌劑處理對秧苗素質的提高有一定的促進作用，其中T3處理效果最佳。

表2 不同濃度內生菌根菌劑處理對水稻秧苗素質的影響

注：同列數據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 不同濃度內生菌根菌劑處理對水稻秧苗根系活力的影響

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

根系活力測定結果顯示，隨著時間的推移，不同處理的水稻根系活力總的趨勢是持續上升的，在整個處理中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 不同濃度內生菌根菌劑處理對水稻秧苗生理指標的影響

2.4.1 不同濃度內生菌根菌劑處理對水稻秧苗脯氨酸含量的影響 脯氨酸是水稻生理的一個重要指標，正常的水稻花藥含有豐富的脯氨酸，它的含量與花粉的發育有密切聯系，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，而且能促進花粉萌發和花藥伸長[8]。由圖3得出，不同濃度內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，分布規律為根>莖>葉，而根部是植物吸收養分和抵抗不良環境最主要的器官。在不同處理下，其脯氨酸含量明顯高于對照，T1～T4處理根部脯氨酸含量比對照分別提高0.02%、122.65%、125.69%、46.33%，與對照差異均達到顯著水平。

2.4.2 不同濃度內生菌根菌劑處理對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的生理指標之一[9]。可溶性蛋白含量可以影響其他生理代謝。在外界環境脅迫的條件下，可溶性蛋白的增加能夠增強植物的適應能力，維持正常的代謝，其與脯氨酸的分布規律極為相似[10]。不同濃度內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 不同濃度內生菌根菌劑處理對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系統中的重要組成成分[11]，由圖5可知，施用內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照。其中根部酶活性與對照差異均達到顯著水平，分別比對照提高了25.42%、37.52%、74.89%和37.12%，以T3處理效果最佳。

出現該現象的原因極有可能是因為內生菌根菌劑在土壤中接觸到根系分泌物后，會迅速與根細胞結合，形成共生體，菌根通過根外菌絲吸收更多的養分和水分，因此水稻秧苗的各器官中酶活性也大大提高。

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

3 討論和結論

內生菌根菌劑對水稻育苗生長過程產生了顯著影響，每盤施用2 g可在一定程度上促進種子的萌發，提高秧苗的整齊度和秧苗素質，苗高、葉齡、假莖寬、根數、干物質質量、分蘗數皆優于對照，此外，使用內生菌根菌劑處理的水稻秧苗根系活力極大提高，可減輕秧苗發病，增強秧苗對不良環境的抵抗能力。

內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，未使用菌劑處理的水稻秧苗，生長緩慢，根系活性較弱，秧苗出苗整齊度不高，對不良環境的抵抗能力較差，其保護酶活性不強。造成以上結果的主要原因可能是由于育秧基質中酸堿度適宜、溫度適中，極大地促進了內生菌根菌劑中微生物的繁殖，提高其活性[14-16]。

結合檢測分析結果，并運用綜合評價方法可得出，使用內生菌根菌劑對水稻育秧出苗率、秧苗素質、酶活性等都具有良好的使用效果，從而進一步提高了水稻秧苗的綜合素質，這對實際生產中提高水稻育秧秧苗素質具有重要的現實意義。