枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑對辣椒幼苗生長和生理特性的影響

胡晨曦，肖 灑，陳 剛，李子恒，張云虹，祁建波，張 瑛，周如美，張永泰，張永吉*

（1.江蘇里下河地區農業科學研究所，江蘇 揚州225007；2.揚州農科農業發展有限公司，江蘇 揚州225007）

0 引言

【研究意義】辣椒（Capsicum annuumL.）屬茄科辣椒屬一年生或多年生草本植物，適應性強，在世界范圍內廣泛種植，富含維生素C，具有很高的營養價值，是深受消費者喜愛的蔬菜[1]。近年來，由于辣椒產業的快速發展，辣椒已經成為我國種植面積最大的蔬菜，年種植面積保持在150萬～200萬hm2，占蔬菜總種植面積的8%～10%，產值也居各種蔬菜之首[2]。在辣椒育苗移栽的過程中，良好的幼苗質量是確保辣椒高產優質的重要基礎，因此如何在生產中培育健康優質的辣椒壯苗是辣椒生產中亟待解決的關鍵問題[3]。【前人研究進展】種衣劑是以種子為載體，由化學農藥、微量元素肥料、激素、助劑和成膜劑等組成的具有多種功效的復合制劑[4]。研究表明，種衣劑能改善作物的生長狀況，提高作物產量和品質，增強作物抗病蟲害的能力，抑制土傳病蟲害的發生[5?8]。W iatrak[9]的研究表明，采用含有銅、錳、鋅的聚合物來包衣小麥種子能促進養分吸收和提高產量。杜玉寧等[10]在黃瓜上的研究表明，種衣劑處理促進了種子萌發和幼苗生長，用中國農大1號和25 g·L?1咯菌腈懸浮種衣劑處理的提高幅度要大于其他種衣劑處理，同時在種衣劑的使用過程中藥種比不能過大，否則會抑制種子萌發及幼苗生長。李進等[7]在辣椒上的研究表明，種衣劑處理促進了種子萌發，表現在發芽率、發芽勢等的提高，同時改善了幼苗的生長狀況，表現在株高、莖粗、干鮮重等生長指標的提高，此外對立枯病的發生具有良好的抑制效果。綜合各項指標，10%苯醚·嘧菌酯懸浮種衣劑是應用效果最優的種衣劑。張政兵等[11]在辣椒上的研究表明，15%蔬菜種衣劑提高了種子的發芽率并改善了秧苗質量，同時對苗期主要病害具有良好的防治效果，且藥種比1∶30的效果要優于1∶40和1∶50。然而，目前在辣椒生產上應用較多的是化學農藥種衣劑，在抑制田間病蟲害發生的同時也對土壤中的有益生物甚至是辣椒幼苗產生不利影響，如殺死了土壤中的有益微生物以及抑制了種子萌發和阻礙了幼苗生長等[4]。與此相比，生物種衣劑以微生物作為主要成分，對改善作物的生長狀況具有良好的功效，同時能促進土壤養分的轉化，增強土壤養分供應能力，對環境友好，具有成本低、收益好等特點，在辣椒生產中有良好的應用前景[12?14]。枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）是防治植物病害的一種有效生防菌，抑菌范圍較廣泛，適合開發為生物種衣劑[15]。Tu等[16]的研究表明，枯草芽孢桿菌種衣劑能促進棉花種子萌發和幼苗根系生長，從而有利于植株生長。羅振亞等[17]的研究表明，枯草芽孢桿菌丸化種衣劑對棉花立枯病、炭疽病和紅腐病均具有較好的防治效果。Saberi-Rise等[18]的研究表明，枯草芽孢桿菌包衣對立枯絲核菌具有良好的防治效果并能改善大豆的生長狀況。【本研究切入點】目前有關枯草芽孢桿菌種衣劑在辣椒上的應用效果及其適宜的藥種比尚不明確。【擬解決的關鍵問題】本試驗研究了枯草芽孢桿菌種衣劑不同藥種比對辣椒幼苗生長和生理特性的影響，旨在為其在辣椒生產上的合理利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年3月在揚州市區槐泗菜籃子基地的育苗溫室內進行。供試辣椒品種為揚椒2號；供試生物種衣劑為300億芽孢·m L?1枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑（揚州綠源生物化工有限公司）；供試基質為江蘇興農基質科技有限公司生產的育苗專用基質，穴盤為50孔標準穴盤。

1.2 試驗方法

選取大小一致健康飽滿的辣椒種子，按母液與種子不同藥種比[（V/m L）：（m/g）]進行包衣處理（1∶2 T1、1∶4 T2、1∶6 T3、1∶8 T4、1∶10 T5、1∶12 T6），陰干后備用，對照（CK）不做任何處理。辣椒種子包衣后于3月1日播種，每個處理重復3次。其他管理同一般設施蔬菜育苗管理。

1.3 測定項目和方法

于播種后第15天統計出苗數（每處理使用150粒種子），并計算出苗率，出苗率/%=（出苗數/播種數）×100。

于播種后第30天，每個處理隨機選取10株幼苗，測定株高、莖粗和葉面積等指標，并將地上和地下部分開于105℃殺青10m in后75℃烘干至恒重，測定各部分干重，計算根冠比和壯苗指數，其中根冠比=地下部干重/地上部干重，壯苗指數=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）。

于播種后第30天，每個處理隨機選取10株幼苗，選取辣椒幼苗生長點下方第1片功能葉，采用便攜式光合速率測定儀LI-6400（美國LI-COR公司）測定葉片的光合參數。取對應葉片，進行生理指標測定，測定基準為鮮重（FW）。葉綠素含量測定參考柴文臣等[19]的方法；可溶性蛋白含量參考測定頡建明等[20]的方法；丙二醛（MDA）含量和超氧（O2?）陰離子產生速率測定參考王水霞等[21]的方法；抗氧化物酶（SOD、POD和CAT）活性測定參考周靜等[22]的方法。

1.4 數據處理

采用Excel 2007對數據進行處理，SPSS 19.0對數據進行方差分析和差異顯著性檢驗，并采用SigmaPlot12.5作圖。

2 結果與分析

2.1 辣椒幼苗生長

與種子不包衣（CK）相比較，種衣劑處理顯著提高了辣椒幼苗出苗率、株高、莖粗、葉面積、植株干重和壯苗指數，且提高幅度隨藥種比的降低呈先上升后下降的趨勢，以藥種比1∶8（T4）處理的提高幅度最大（表1）。T1～T6處理較CK株高提高1.75%～11.77%，莖粗提高2.79%～11.82%，葉面積提高4.11%～14.94%，植株干重提高2.91%～15.87%，壯苗指數提高7.18%～29.45%。同時，辣椒幼苗的根冠比在種衣劑處理的條件下有所增加，表明種衣劑處理對地下部的促進作用（地下部干重提高6.99%～29.14%）大于地上部（地上部干重提高2.34%～14.02%）。以上結果表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑能夠促進辣椒幼苗的生長，以藥種比1∶8（T4）的效果最佳。

表1 枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比對辣椒幼苗生長的影響Table 1 Effect of seed-coating app lications on grow th of chili pepper seed lings

2.2 辣椒幼苗葉片光合參數

與種子不包衣（CK）相比較，種衣劑處理顯著提高了辣椒幼苗葉片凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率，降低了辣椒幼苗葉片胞間CO2濃度，且提高（降低）幅度隨藥種比的降低呈先上升（下降）后下降（上升）的趨勢，以藥種比1∶8（T4）處理的提高（降低）幅度最大（圖1）。T1～T6處理較CK葉片凈光合速率提高5.78%～19.80%，氣孔導度提高2.80%～19.56%，蒸騰速率提高4.15%～14.71%，胞間CO2濃度降低1.57%～9.06%。以上結果表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑能夠提高辣椒幼苗葉片的光合能力，從而有利于植株生長，以藥種比1∶8（T4）的效果最佳。

圖1 枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比對辣椒幼苗葉片光合參數的影響Fig. 1 Effect of seed-coating app lications on photosynthesisof chili pepper seed ling leaves

2.3 辣椒幼苗葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量

與種子不包衣（CK）相比較，種衣劑處理顯著提高了辣椒幼苗葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量，且提高幅度隨藥種比的降低呈先上升后下降的趨勢，以藥種比1∶8（T4）處理的提高幅度最大（圖2）。T1～T6處理較CK葉片葉綠素含量提高4.75%～14.97%，可溶性蛋白含量提高1.61%～13.10%。以上結果表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑能夠改善辣椒幼苗葉片的營養狀況，從而有利于增強葉片的光合能力，以藥種比1∶8（T4）的效果最佳。

圖2 枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比對辣椒幼苗葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量的影響Fig.2 Effectsof seed-coating app lications on chlorophyll and soluble protein contents in chili pepper seed ling leaves

2.4 辣椒幼苗葉片膜脂過氧化程度

與種子不包衣（CK）相比較，種衣劑處理顯著降低了辣椒幼苗葉片丙二醛含量和超氧陰離子產生速率，且降低幅度隨藥種比的降低呈先下降后上升的趨勢，以藥種比1∶8（T4）處理的降低幅度最大（圖3）。T1～T6處理較CK葉片丙二醛含量降低3.20%～10.05%，超氧陰離子產生速率降低0.94%～10.41%。以上結果表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑能夠緩解辣椒幼苗葉片的膜脂過氧化程度，從而維持葉片較強的光合能力，以藥種比1∶8（T4）的效果最佳。

圖3 枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比對辣椒幼苗葉片丙二醛含量和超氧陰離子產生速率的影響Fig.3 Effectsof seed-coating applicationson MDA content and O2

2.5 辣椒幼苗葉片抗氧化物酶活性

與種子不包衣（CK）相比較，種衣劑處理顯著提高了辣椒幼苗葉片超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性，且提高幅度隨藥種比的降低呈先上升后下降的趨勢，以藥種比1∶8（T4）處理的提高幅度最大（圖4）。T1～T6處理較CK葉片超氧化物歧化酶活性提高1.09%～14.34%，過氧化物酶活性提高4.24%～16.71%，過氧化氫酶活性提高3.00%～15.38%。以上結果表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑能夠提高辣椒幼苗葉片抗氧化物酶活性，有利于維持葉片較強的光合能力，以藥種比1∶8（T4）的效果最佳。

圖4 枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比對辣椒幼苗葉片超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性的影響Fig.4 Effectsof seed-coating app lications on SOD,POD,and CAT activitiesof chili pepper seed ling leaves

2.6 辣椒幼苗壯苗指數與光合參數間的相關性分析

枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比處理下辣椒幼苗壯苗指數與凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率呈顯著正相關，與胞間二氧化碳濃度呈顯著負相關（圖5）。以上結果表明，葉片光合能力的增強是辣椒壯苗形成的重要原因。

圖5 枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比處理下辣椒幼苗壯苗指數與光合參數間的相關性分析Fig.5 Correlation between seed ling grow th index and photosynthetic param eters of chili pepper seed lings under varied seedcoating app lications

3 討論與結論

本研究結果表明，與對照（種子不包衣CK）相比，種衣劑處理提高了辣椒幼苗出苗率、株高、莖粗、葉面積和植株干重，從而促進了幼苗生長，這與前人在玉米、南瓜等上的研究結果相類似[4,23]。不同藥種比處理對生長指標的提高幅度存在顯著差異，提高幅度隨著藥種比的降低呈先上升后下降的趨勢，以藥種比1∶8（T4）的提高幅度最大。同時，辣椒幼苗的根冠比在種衣劑處理的條件下有所增加，表明枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑對地下部的促進作用大于地上部。此外，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑不同藥種比處理的壯苗指數分別提高了7.18%（T1）、10.98%（T2）、19.04%（T3）、29.45%（T4）、25.37%（T5）和11.12%（T6），表明藥種比1∶8（T4）是培育辣椒壯苗的最佳藥種比。

植物正常的生長發育離不開光合作用產生的同化產物，因此葉片光合能力的大小是限制辣椒壯苗形成的重要因素之一[24]。本研究結果表明，種衣劑處理顯著提高了辣椒幼苗葉片凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率，降低了胞間CO2濃度，從而增強了葉片的光合能力，有利于光合產物的積累和植株生長發育。葉綠素是植物光合作用的光敏催化劑，參與光能的吸收、傳遞以及轉化，因此其含量能夠在一定程度上反映葉片光合能力的強弱，葉片較高的葉綠素含量，有利于光合產物的積累和植株生長[25]。同時，核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是植物光合碳同化的關鍵酶，也是植物葉片中可溶性蛋白含量的主要成分，占比達50%以上，因此，葉片中可溶性蛋白含量的高低是決定葉片光合性能強弱的重要指標之一[26]。本研究表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑處理顯著提高辣椒幼苗葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量，改善辣椒幼苗葉片的營養狀況，從而有利于增強葉片的光合能力，以藥種比1∶8（T4）的效果最佳。

植物在受到逆境脅迫之后，細胞內活性氧就會顯著增加，進而會對細胞的細胞膜、蛋白質、DNA產生傷害甚至是破壞，最終阻礙了植物正常的代謝過程，不利于植物的生長發育[27]。SOD、POD和CAT是植物體內具有重要功能的抗氧化物酶，三者共同維持細胞內活性氧的動態平衡，因此這三種酶被認為是植物抗逆境脅迫的關鍵酶，其活性的高低是反應植物抗逆能力大小的重要指標[28]。本研究結果表明，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑處理降低了葉片MDA含量和O2?產生速率，提高了SOD、POD和CAT活性，增強了辣椒幼苗的抗逆能力，有利于維持葉片較高的葉綠素含量和可溶性蛋白含量，進而提高植株的光合能力。同時，本研究發現，在枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑處理的條件下，辣椒幼苗壯苗指數與凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率呈顯著正相關，與胞間二氧化碳濃度呈顯著負相關，表明葉片光合能力的增強是辣椒壯苗形成的重要原因。

綜上所述，枯草芽孢桿菌懸浮種衣劑通過降低膜脂過氧化程度和提高抗氧化物酶活性來維持葉片較強的光合能力，從而有利于辣椒壯苗的形成，以藥種比1∶8的效果最佳。