印度梨形孢發(fā)酵液對番茄種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

王慧俐

(浙江特殊教育職業(yè)學院，浙江 杭州 310023)

蔬菜生產中因為大量施用化肥，嚴重妨礙了土壤微生物的生長與繁殖，破壞了蔬菜生長的土壤結構，造成蔬菜中硝酸鹽積累嚴重，嚴重危害蔬菜的食用安全。為從根本上消除化肥對農業(yè)的消極影響，保障食品安全，必須減少化肥的施用量，大力發(fā)展生物制劑如生物菌肥、生物防治劑和生物殺菌劑等，建立可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)農業(yè)體系。

印度梨形孢(Piriformosporaindica,P.indica)是一種能進行純培養(yǎng)的類菌根真菌，能和多種植物互作，具有促進植物生長、改善作物品質、誘導植物系統抗性、增強植物抗逆性等特性[1]，作為生物菌肥已在農業(yè)、林業(yè)、園藝、藥用和重要的經濟作物上得到廣泛應用[2]。P.indica能促進番茄、茄子、芹菜、菠菜、生菜、花椰菜、甘藍和小白菜等多種蔬菜作物的生長[3-6]。P.indica發(fā)酵培養(yǎng)液能顯著提高3個煙草品種幼苗的生長[7]。目前，尚未見P.indica發(fā)酵液對番茄萌發(fā)和其幼苗期生長影響的研究報道。本試驗用P.indica發(fā)酵過濾液處理番茄種子，通過種子萌發(fā)和幼苗生長指標的檢測，分析P.indica發(fā)酵液對番茄種子萌發(fā)和幼苗生長的效應，為該菌在蔬菜生產上的實際應用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

P.indica來自德國耶拿大學Ralf Oelmuller教授實驗室。供試番茄種子杭雜1號由杭州市農業(yè)科學研究院育成。

1.2 處理設計

1.2.1P.indica發(fā)酵過濾稀釋液制備

將P.indica菌塊接種到馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)平板中，培養(yǎng)箱中25 ℃黑暗條件下培養(yǎng)1周，用孔徑0.5 cm滅菌打孔器接種菌塊5個到裝有50 mL馬鈴薯肉湯培養(yǎng)基(PDB)的三角瓶(250 mL)中，25 ℃，150 r·min-1，黑暗培養(yǎng)1周，4 000 r·min-1離心10 min除去菌絲體，菌液用孔徑為0.22 μL細菌過濾器過濾。加滅菌的純凈水，制備成5、10、20和50倍的過濾稀釋液，原液不稀釋直接備用[8]。

1.2.2 番茄種子處理

在超凈臺上洗凈并浸泡種子4 h，除去漂浮的癟粒種子，控干水分后用0.2%次氯酸鈉溶液浸洗5 min，再用滅菌水沖洗3～5次，瀝干。用鑷子挑取大小和飽滿程度一致的種子30粒，播種在預先畫好格子并放有濾紙的直徑12 cm的培養(yǎng)皿中，再倒入5 mL已配好的不同稀釋倍數的發(fā)酵過濾液，蓋上皿蓋，貼上標簽，對照組添加相同體積的無菌水，每處理3次重復。置于25 ℃、相對濕度為90%的光照培養(yǎng)箱中，光照12 h·d-1。每天定時打開培養(yǎng)皿，噴灑少量滅菌水以確保種子濕潤，待幼苗生長到快齊平培養(yǎng)皿蓋時打開皿蓋[8]。

1.2.3 種子萌發(fā)和幼苗生長指數測定

種子發(fā)芽以胚根探出種皮1 mm為基準。以發(fā)芽試驗開始那天記為0 d，8 d后統計發(fā)芽勢，10 d后計算發(fā)芽率[9]。每個稀釋倍數選取5株有代表性幼苗，測量幼苗株高、地上鮮質量、植株鮮質量、根鮮質量、根長和側根數，并計算發(fā)芽指數和活力指數[10]。

1.3 統計分析

數據用平均值±標準誤差表示，各項指標采用SPSS 15.0 軟件進行單因素方差分析(LSD,P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 對番茄種子萌發(fā)的影響

由圖1可知：與對照相比，加入不同稀釋倍數發(fā)酵液對番茄種子發(fā)芽率無顯著影響，發(fā)芽率均接近100%。過濾原液和稀釋倍數低于10倍的發(fā)酵稀釋液處理的番茄種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數均顯著低于對照；說明種子活力受到一定程度的抑制，而20倍和50倍稀釋液處理的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數與對照無顯著差異。

柱間無相同小寫字母表示組間0.05水平差異顯著(圖2～3同)圖1 P. indica發(fā)酵液對番茄種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數和活力指數的影響

過濾原液和20倍稀釋液均能顯著提高番茄種子活力指數，其活力指數分別比對照高0.11和0.06，而5倍、10倍和50倍稀釋液對活力指數沒有影響(圖1)。總之，與對照相比，50倍稀釋液對番茄種子發(fā)芽活力指數影響不大，而20倍稀釋液能顯著提高番茄種子發(fā)芽活力指數，并且對發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數等指標均沒有不良影響。可見，P.indica發(fā)酵液20倍稀釋液最有利于番茄種子萌發(fā)。

2.2 對番茄幼苗地上部分生長的影響

從圖2可看出，P.indica過濾原液和5倍稀釋液對番茄幼苗的株高均有顯著促進作用，并且過濾原液的促進作用最強，稀釋倍數超過10倍的稀釋液對幼苗株高無促進作用；但不同稀釋倍數發(fā)酵液對幼苗地上部分鮮質量均有顯著促進作用，過濾原液促進作用最顯著。

2.3 對番茄幼苗根生長的影響

由表1可知，5倍、10倍發(fā)酵稀釋液對根的伸長生長有顯著促進作用，對番茄幼苗側根數和根鮮質量均沒有影響。原液、20倍和50倍稀釋液對根生長的所有指標均沒有顯著影響。

2.4 對番茄幼苗植株鮮質量的影響

從圖3可看出，P.indica培養(yǎng)過濾原液、5倍、10倍和20倍稀釋液對番茄幼苗植株鮮質量均有顯著促進作用，并且過濾原液的促進作用最好，其他幾個稀釋液對番茄幼苗植株鮮質量的影響差異不顯著。50倍稀釋液對植株鮮質量影響不顯著。

圖2 P. indica發(fā)酵液對番茄幼苗株高和 地上部分鮮質量的影響表1 P. indica培養(yǎng)過濾液對番茄幼苗根 生長的影響

處理根長/cm側根數/cm根鮮質量/g原液8.07±1.11 b2.2±0.1 a0.009 0±0.000 8 a稀釋5倍10.03±0.65 a1.9±0.3 a0.009 7±0.000 2 a稀釋10倍10.23±0.46 a2.9±0.4 a0.008 9±0.000 3 a稀釋20倍9.87±0.25 ab2.5±0.2 a0.009 1±0.000 7 a稀釋50倍8.77±0.59 b2.8±0.3 a0.007 8±0.000 7 a對照8.73±1.01 b1.7±0.2 a0.008 1±0.000 3 a

注：數據均為3次重復的平均值±標準誤差，同列后無相同字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖3 不同稀釋倍數發(fā)酵液對番茄幼苗地上部分鮮質量的影響

3 小結與討論

種子萌發(fā)和幼苗生長早期是植物生長最敏感的時期。研究表明，種子萌發(fā)和幼苗生長受包括溫度[11]、光照[12-13]、土壤[14]、逆境脅迫[15-16]、外源物質[17-19]、輻射[20]、微生物[21-22]和微生物發(fā)酵液[7,23-27]等諸多因素的影響。本研究采用內生真菌印度梨形孢發(fā)酵過濾液對番茄種子進行處理。眾多對真菌發(fā)酵液的研究表明，很多真菌發(fā)酵液中均含有對農作物種子發(fā)芽和幼苗生長有促進作用的活性物質[23-25]。陶波等[23]發(fā)現5 g·L-1青霉菌發(fā)酵液能明顯提高大豆的株高、根長、植株鮮質量和根鮮質量，增強幼苗根系活力，提高莖葉中的葉綠素含量。張雨竹等[24]研究表明，桃色頂孢霉發(fā)酵液能夠促進大豆種子萌發(fā)，并且種子的抗氧化酶活性升高。

本研究發(fā)現，采用P.indica發(fā)酵過濾原液、5倍稀釋液和10倍稀釋液等低倍稀釋液處理番茄種子時，其發(fā)芽勢和發(fā)芽指數均顯著低于對照，而稀釋倍數高于10倍的稀釋液對番茄種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數均無顯著影響。這表明低倍稀釋培養(yǎng)液不利于番茄種子的發(fā)芽，表現為番茄種子發(fā)芽速度慢，初期發(fā)芽不整齊。果然等[7]的研究結果則表明滅菌的發(fā)酵液處理對3個煙草品種的發(fā)芽勢和發(fā)芽率都沒有影響。這可能是因為本試驗采用的是P.indica在PDB培養(yǎng)基的發(fā)酵過濾液，PDB中含有土豆汁、葡萄糖，P.indica發(fā)酵液經過濾后還存在部分沒有被利用的葡萄糖和可溶性淀粉，稀釋倍數越低殘?zhí)菨舛仍礁撸蚨鴿B透壓越高，而高滲透勢阻止了胚對水分的吸收，延緩并阻止了種子的萌發(fā)[15]，導致番茄種子發(fā)芽能力低和整齊度差；而果然等[7]采用的是滅菌的PDB培養(yǎng)液，在滅菌過程中發(fā)酵液中的殘?zhí)谴蟛糠直环纸猓蚨鴮煵莘N子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢沒有影響。同樣，高倍稀釋液(即稀釋倍數高于10倍)因為殘?zhí)菨舛鹊停瑵B透壓不高，因而對番茄種子的發(fā)芽力影響不明顯。20倍稀釋液可顯著提高番茄種子活力指數，主要表現為種子發(fā)芽快、出苗整齊，且苗壯，種子萌發(fā)時的發(fā)芽率和發(fā)芽勢都不受影響。

不同稀釋倍數的P.indica發(fā)酵液對番茄幼苗的生長均有一定的促進作用，并且發(fā)酵液濃度越高，越能促進番茄種子胚芽的生長，這與果然等[7]等報道相似，即印度梨形孢培養(yǎng)液能提高3種煙草的植株鮮質量。這可能與培養(yǎng)液中含有生長素有關，因為據Sirrenberg等[28]報道，P.indica液體培養(yǎng)的過濾液中含有微量的IAA，并且依據Woodward等[29]等報道，生長素能促進植物的伸長生長和細胞分裂，促進組織與器官的分化，促進根系的形態(tài)建成。本試驗中5倍和10倍稀釋液均顯著促進了番茄根的伸長生長，也可能與稀釋液中含有的一定量的生長素促進了根系的生長有關，但稀釋倍數太高，生長素濃度低，對根的生長促進作用就不明顯了，而過濾液原液因為含有比較高濃度的殘?zhí)欠炊鴮ΩL沒有促進作用。上述表明，適當濃度的P.indica培養(yǎng)液不僅不會影響番茄種子的發(fā)芽能力，而且能提高番茄種子活力，促進番茄幼苗的生長。與程春振等[25]用印度梨形孢發(fā)酵孢子液處理龍眼種子能有效提高種子萌發(fā)率，同時對龍眼幼苗生長有顯著的促進作用基本一致，但對龍眼種子萌發(fā)和幼苗起作用的主要是印度梨形孢孢子在根部的定植。本試驗使用的發(fā)酵過濾液，其中不含孢子，起作用的應該與印度梨形孢發(fā)酵液中產生的激素有關。另外，發(fā)酵液對番茄幼苗的促生作用還可能與P.indica菌絲分泌的其他非生長素類物質有關[30]。