煙苗生長發(fā)育對蕓苔素內(nèi)酯與微生物菌劑配施的響應

李迪秦 彭媛媛 王 艷 李思軍 彭田偉 王 青 李 強 謝會雅

（1湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，410128，湖南長沙；2湖南省煙草公司郴州市公司，423000，湖南郴州；3湖南省煙草公司株洲市公司，412000，湖南株洲）

煙草作為重要的經(jīng)濟作物之一，在我國社會與經(jīng)濟發(fā)展中具有重要作用，煙苗素質(zhì)是影響煙葉產(chǎn)質(zhì)量和煙草生產(chǎn)及卷煙加工的重要因素。烤煙壯苗培育是確保煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[1-2]，利用植物生長調(diào)節(jié)劑培育烤煙壯苗，是提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要栽培措施[3-5]。

蕓苔素內(nèi)酯（brassinolide，BR）是一種新型綠色環(huán)保植物生長調(diào)節(jié)劑。已有研究[6]表明，適宜濃度浸種和莖葉噴施處理可以調(diào)節(jié)植物維管束分化，促進生長發(fā)育，提高其抗逆性，改善作物品質(zhì)和提高產(chǎn)量。外施BR能提高作物凈光合速率，促進生長發(fā)育[7]。外施一定濃度的BR，可以緩解干旱脅迫對玉米幼苗的傷害[8]，尤其是噴施BR，可以增強幼苗根系活力和光合能力，提高其氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和光合色素含量，降低丙二醛（MDA）含量，清除活性氧，提高玉米幼苗抗寒能力[9]。此外，BR對水稻[10]、棉花[11-12]和小麥[13]等作物同樣具有促進生長發(fā)育和提高抗逆性的作用。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）是芽孢桿菌屬的一種，廣泛分布在土壤及腐敗有機物中，其菌體生長過程中產(chǎn)生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和短桿菌肽等活性物質(zhì)，對致病菌或內(nèi)源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用，菌體自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纖維素酶等酶類，及VB1、B2、B6和煙酸等多種B族維生素，具有促生長效果。已有研究[14-15]表明，枯草芽孢桿菌既可以改善土壤微生態(tài)環(huán)境，也能促進植株生長發(fā)育。Shasmita等[16]研究指出，枯草芽孢桿菌可以誘導植株形成木質(zhì)素，提高植株抗逆性酶活力。杜公福等[17]通過硫酸亞鐵與枯草芽孢桿菌配施可以顯著改善辣椒抗病能力。黃亞麗等[18]發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌可以有效促進甜瓜的生長發(fā)育。易有金等[19]研究表明，施用內(nèi)生枯草芽孢桿菌B-001菌株后使煙草幼苗的鮮重顯著增加了43.01%～57.70%；在貴州地區(qū)有效微生物菌群已廣泛應用于生產(chǎn)，對提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)產(chǎn)生了較好的效果[20-21]。

鑒于前人開展采用BR和枯草芽孢桿菌菌劑配施來培育烤煙壯苗的相關研究報道很少，本試驗通過0.004%BR和枯草芽孢桿菌菌劑復配，處理4葉1心煙苗，探討其對烤煙壯苗培育的影響效果，為其在烤煙壯苗培育上的應用提供參考及借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學煙草教學與科研基地（長沙）進行，參試烤煙品種為湘煙5號（由湖南省煙草公司提供），采用漂浮育苗技術(shù)，育苗盤為198孔標準盤，2019年3月25日播種，4月1日出苗。BR為0.004%的水劑（昆明云大科技農(nóng)化有限公司生產(chǎn)），枯草芽孢桿菌活菌數(shù)≥200億個菌/g（由北京康源綠洲生物科技公司生產(chǎn)）。

1.2 試驗設計

根據(jù)作者前期相關研究，試驗設7個處理，分別為BR 0.25g+枯草芽孢桿菌7.50g（T1）、BR 0.25g+枯草芽孢桿菌0.00g（T2）、BR 0.20g+枯草芽孢桿菌7.50g（T3）、BR 0.20g+枯草芽孢桿菌0.00g（T4）、BR 0.15g+枯草芽孢桿菌 7.50g（T5）、BR 0.15g+枯草芽孢桿菌0.00g（T6）、BR 0.00g+枯草芽孢桿菌0.00g（CK）。重復3次，每個處理對水500g并攪拌均勻，于4葉1心煙苗期噴施。

1.3 測定項目及方法

在8葉1心期，每個重復取生長狀況良好且一致的煙苗5株，洗凈后用吸水紙吸干煙苗表面游離水，其中4株用剪刀將根系、莖和葉片剪下分開，采用電子分析天平（精度為0.0001g）分別稱取根、莖和葉的鮮重，105℃下殺青15min，80℃烘干至恒重并稱干重，并采用排水法測定根系體積。

另外1株煙苗取細根0.5g，采用氯化三苯基四氮唑法（TTC法）測定根系活性。采用分光光度法，參照文獻[22]方法測定最大葉片的葉綠素含量；使用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司提供的試劑，采用分光光度法測定最大葉片的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、硝酸還原酶（NR）活性及丙二醛（MDA）含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的煙苗干重及鮮干比

從圖1a和b可知，不同處理對煙苗各部位干重及鮮干比會產(chǎn)生影響，其中根系干重表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，且T1與T3、T3與T5、T2與T5、T4與T6以及T6與CK處理間無顯著差異（P＜0.05）。莖干重表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，且除T1與T3處理，T6與T4處理間無顯著差異外，其余處理間均有顯著性差異（P＜0.05）。葉片干重表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，除T2與T5、T3與T5、T4與T6處理間無顯著差異外，其余處理間有顯著性差異（P＜0.05）（圖1a）。根鮮干比表現(xiàn)為T6＞T4＞CK＞T2＞T5＞T3＞T1處理，T1與T3、T2與T4、T2與T3及T5間、T2與CK處理間均無顯著差異（P＜0.05）。莖鮮干比表現(xiàn)為T6＞T2＞T4＞T5＞CK＞T1＞T3處理，且T2、T4與T5處理間均無顯著性差異（P＜0.05）。葉鮮干比表現(xiàn)為CK＞T4＞T3＞T6＞T1＞T2＞T5處理，且T1、T2、T3與T6處理間，T1、T3、T4與T6處理間，以及T1、T2與T5處理間均無顯著差異（P＜0.05）。干重根冠比表現(xiàn)為T5＞T2＞CK＞T1＞T3＞T4＞T6處理，且T1、T2、T3、T4、T5與CK處理間，以及T4與T6處理間均無顯著差異（P＜0.05）（圖 1b）。

圖1 不同處理的煙苗干重及鮮干比Fig.1 Dry weight and ratio of fresh to dry weight of different treatments

初步表明，BR單施或與枯草芽孢桿菌配施對促進煙苗生長發(fā)育均有較好作用效果，且配施的作用效果好于單施，并以T1處理作用效果最佳。

2.2 不同處理的煙苗根系活力及最大葉葉綠素含量

由表1可知，不同處理對煙苗根系活力的作用效果表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，處理間均有顯著差異（P＜0.05）。葉綠素a含量表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，T5和T2、T6和CK處理間有顯著差異（P＜0.05）。葉綠素b含量表現(xiàn)為T1＞T3＞T2＞T5＞T4＞T6＞CK處理，處理間均有顯著差異（P＜0.05）。葉綠素（a+b）總量表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，除T5和T2處理間無顯著差異外，其余處理間均有顯著差異（P＜0.05）。

表1 不同處理最大葉葉綠素含量及根系活力Table 1 Chlorophyll contents of the largest leaf and root vigor of different treatments

初步表明BR單施或與枯草芽孢桿菌配施均有利于顯著提高根系活力和葉綠素含量，配施的作用效果好于單施，且以T1處理的作用效果最佳。

2.3 不同處理的煙苗主要酶活性及MDA含量

從表2可知，SOD活性表現(xiàn)為CK＞T6＞T4＞T2＞T5＞T3＞T1處理，T4和T2、T2和T5處理間有顯著差異（P＜0.05）。POD活性表現(xiàn)為CK＞T6＞T4＞T2＞T5＞T3＞T1處理，除T6和T4、T2和T5處理間無顯著差異外，其余處理間均有顯著性差異（P＜0.05）。CAT活性表現(xiàn)為CK＞T6=T4＞T2＞T5＞T3＞T1處理，各處理間（除T6與T4處理）均有顯著差異（P＜0.05）。NR活性表現(xiàn)為T1＞T3＞T5＞T2＞T4＞T6＞CK處理，各處理間均有顯著差異（P＜0.05）。MDA含量表現(xiàn)為CK＞T6＞T4＞T2＞T5＞T3＞T1處理，各處理間均有顯著差異（P＜0.05）。

表2 不同處理最大葉酶活性以及MDA含量Table 2 Enzymes activities and MDA contents in the largest leaf of different treatments

初步表明，BR單施或與枯草芽孢桿菌配施對促進煙苗的生長發(fā)育均有較好作用效果，且配施的作用效果好于單施，T1處理的作用效果最佳。

2.4 不同指標間相關性分析

2.4.1 干物質(zhì)積累量與酶活性及MDA含量間的相關性分析 由表3可知，煙苗根、莖、葉干重與SOD、POD、CAT活性和MDA含量間有極顯著負 相關關系，但與NR活性有極顯著正相關關系（P＜0.01）。

表3 干物質(zhì)積累量與酶活性及MDA含量間的相關關系Table 3 Correlation of dry matter content with enzyme activities and MDA content

2.4.2 葉綠素含量與酶活性及MDA含量間的相關關系分析 由表4可知，葉綠素a含量與SOD活性有極顯著正相關關系（P＜0.01），與CAT、POD和NR活性及MDA含量有顯著正相關關系（P＜0.05）。葉綠素b含量與CAT活性有顯著正相關關系（P＜0.05），與SOD、POD和NR活性及MDA含量有極顯著正相關關系（P＜0.01）。葉綠素(a+b)含量與CAT活性有顯著正相關關系（P＜0.05），與SOD、POD和NR活性及MDA含量有極顯著正相關關系（P＜0.01）。

表4 最大葉葉綠素含量和酶活性及MDA含量間的相關關系Table 4 Correlation between the largest leaf chlorophyll content and enzyme activities and MDA content

3 討論

根系活性的強弱和干物質(zhì)積累量的多少是評價煙苗素質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一[23]。前人研究[6,8-9]表明，BR在促進植物根莖葉生長發(fā)育的同時，通過調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)酶等生理活性物質(zhì)，提高其抗寒抗旱等抗逆境能力，有利于棉花[11-12,24]、大豆[7]、玉米[8-9]、小麥[13]及水稻[10,24]根系及莖和葉的生長，提高干物質(zhì)積累量及干鮮比，增加NR活性及葉綠素含量，促進植株生長發(fā)育。枯草芽孢桿菌通過其菌體自身生長與繁殖，分泌產(chǎn)生多種具有促生作用的生理活性物質(zhì)[19]，對黃瓜株高、莖粗和根長的生長發(fā)育[25]、以及對促進鳳眼蓮植株生長和養(yǎng)分吸收等均有較好的作用效果[26]。本研究同樣表明，BR單施或與枯草芽孢桿菌菌劑配施，通過提高煙苗根系活力，增加煙苗根系對養(yǎng)分的吸收，提高NR活性和葉綠素含量，促進其光合作用的提高和氮素的吸收利用來提高抗逆性，確保正常生長發(fā)育。

SOD、POD、CAT活性和MDA含量是評價其抗逆能力的重要生理指標[27-28]，BR和枯草芽孢桿菌對調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)生理活性物質(zhì)，提高抗逆性能等具有重要作用[9,19,25]。本研究表明，BR單施或與枯草芽孢桿菌菌劑配施，SOD、POD、CAT活性和MDA含量均低于對照，這與前人研究[8,29]一致。進一步通過對煙苗干物質(zhì)積累量和葉綠素含量與保護性酶及MDA含量間的相關性分析表明，在適宜的濃度范圍內(nèi)，BR單施或與枯草芽孢桿菌菌劑配施，SOD、POD、CAT活性和MDA含量與干物質(zhì)積累量呈極顯著負相關關系，而與葉綠素含量呈不同程度的顯著正相關關系。NR活性與干物質(zhì)積累量及葉綠素含量間，則呈現(xiàn)不同程度的顯著正相關關系。由此可見，BR單施或與枯草芽孢桿菌菌劑配施，可以提高煙苗的抗逆性，確保其正常生長發(fā)育，這與前人的相關研究報道[11,13,25]基本一致。

烤煙育苗是煙葉生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，為了提高煙苗素質(zhì)，生產(chǎn)上常通過剪葉處理來控上促下、防止徒長和保持均勻一致，但該措施既增加了勞動力用工成本，也增加了煙葉感病風險，因此，探討通過使用生物調(diào)節(jié)劑來實現(xiàn)煙苗的控上促下、防止徒長和保持均勻一致，實現(xiàn)不剪葉或者少剪葉，從而提高煙苗素質(zhì)，無疑不失為一種有意義的探索。

本研究結(jié)果初步表明，BR單施或與枯草芽孢桿菌菌劑配施有利于促進煙苗素質(zhì)的提高，但煙葉的生長發(fā)育同時受環(huán)境條件及栽培技術(shù)措施的影響，因此，本試驗處理后良好的煙苗素質(zhì)優(yōu)勢能否在大田生長發(fā)育進程中可持續(xù)性發(fā)揮，以及發(fā)揮的程度等，仍需要繼續(xù)進行相關研究。

4 結(jié)論

在適宜濃度下，無論BR單施還是和枯草芽孢桿菌配施，均有利于促進煙苗素質(zhì)的提高，配施的效果好于單施，以濃度為0.004%蕓苔素內(nèi)酯水劑與0.25和7.50g的枯草芽孢桿菌配施的效果最佳。