根际促生菌对景天科多肉植物雪莲的促生作用1)

丁新景 黄雅丽 马风云 杜秉海 王贝贝 马海林 刘方春 李丽

(山东农业大学，泰安，271018) (山东省林业科学研究院)



根际促生菌对景天科多肉植物雪莲的促生作用1)

丁新景 黄雅丽 马风云 杜秉海 王贝贝 马海林 刘方春 李丽

(山东农业大学，泰安，271018) (山东省林业科学研究院)

为探讨不同根际促生细菌对雪莲的促生作用，选择阿氏芽孢杆菌(Bacillusaryabhattai)、弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)、藤黄微球菌(Micrococcusluteus)以及铜绿色假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)4种根际促生菌，研究了其对雪莲植株生物量、根系形态、叶绿素质量分数、内源激素质量分数的影响。结果表明接种促生菌雪莲植株叶绿素质量分数提高14.77%～52.27%，接种B.aryabhattai雪莲叶绿素质量分数最高。接种4种促生菌雪莲植株玉米素、吲哚乙酸质量分数显著高于CK，接种B.flexus雪莲植株玉米素、吲哚乙酸质量分数最高，分别是CK的9.99、11.32倍。接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus促生菌显著提高了雪莲根系的体积、鲜质量，根系体积分别提高了14.09%、21.82%、27.73%，鲜质量分别提高了45.83%、50.00%、41.67%。接种促生菌均促进了雪莲的生长，接种B.aryabhattai雪莲植株鲜质量和冠幅最高，与CK相比分别提高了38.18%、10.97%；其次为接种M.luteus，鲜质量和冠幅分别提高了24.28%、7.83%。促生菌对雪莲具有一定的促生作用，B.aryabhattai的促生作用最为显著，在景天科多肉植物中最具应用潜力。

景天；促生菌；根系；叶绿素；内源激素

Journal of Northeast Forestry University，2016,44(12)：26-30.

The experiment was conducted to investigate the effect of four plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), includingBacillusaryabhattai,Cellulosimicrobiumcellulans,Micrococcusluteus, andPseudomonasaeruginosa, onEcheverialaui. We tested the biomass, root morphology, chlorophyll, endogenous hormones content ofE.laui. The chlorophyll content ofE.lauiinoculated with PGPR was increased by 14.77%-52.27% than control, respectively. Chlorophyll content ofE.lauiinoculated withB.aryabhattaiwas highest. Zeatin, indoleacetic acid content ofE.lauiinoculated with PGPR was higher than control, and Zeatin, indoleacetic acid content ofE.lauiinoculated withB.flexuswas highest, 9.99 and 11.32 times than that of control, respectively. Inoculating withB.aryabhattai,B.flexusandM.luteuscould improve volume, fresh weight ofE.laui, and the volume ofE.lauiwas increased by 14.09%, 21.82% and 27.73%, fresh weight ofE.lauiwas increased by 45.83%, 50.00% and 41.67% than control, respectively. PGPR improvedE.lauigrowth, fresh weight, and the crown ofE.lauiinoculated withB.aryabhattaiwere highest compared with control, and fresh weight and crown ofE.lauiwere increased by 38.18% and 10.97%. Secondly, fresh weight and crown ofE.lauiinoculated withM.luteuswere increased by 24.28% and 7.83%, respectively. Plant growth promoting ofB.aryabhattaionE.lauiwas most significantly between four PGPR.

植物根际促生细菌(PGPR)是生存在植物根圈范围内能够促进植物生长、防治病害、增加作物产量有益细菌的统称[1]。PGPR对土壤中非寄生性根际有害微生物与有害病原微生物起到生防作用，促进植物对矿物质营养的吸收和利用，产生利于植物生长的代谢产物，从而促进植物的生长发育[2-3]。此外PGPR具有降解土壤中污染物等作用，减少生产中使用农药、化肥带来的环境污染及土壤板结等问题[4]。鉴于PGPR对植物生长具有以上促进作用，土壤微生物的开发研究已成为现代林业、农业等领域的研究热点之一。

目前，国内外学者已经开展了许多植物PGPR的研究，并取得了良好的效果。如PGPR的使用提高作物产量，韩文星等研究表明PGPR显著提高了燕麦株高、地上及地下生物量、粗蛋白、粗脂肪质量分数[5]。硅酸盐细菌WZW03显著提高了西瓜植株的干质量、根长，提高了作物产量[6]。此外PGPR可以减少植物病害的发生，如接种Y-IVI促生菌菌液可以有效地减少香草兰根际土壤中尖孢镰刀菌数量，降低连作障碍带来的影响[7]。促生菌B96-Ⅱ可提高黄瓜株高、鲜质量和干质量，并且对黄瓜枯萎病有一定的防治效果[8]。我国是农业大国，因此有关农作物的PGPR研究较多，而对花卉PGPR研究较少，还有待于进一步深入。

景天科多肉植物具有较高的观赏、药用、食用等价值，因此近年来有关景天科多肉植物的研究报道较多，如景天科多肉植物抗旱及耐寒性[9]、药用[10]、繁殖[11]、生殖特征[12]等，但对其促生菌研究报道较少。研究采用从雪莲(Echeverialaui)根际土壤中筛选的4株菌，对雪莲幼苗进行接种实验，以筛选出适宜雪莲的最佳促生菌，研究PGPR的促生机理及为进一步构建植物根际促生菌(PGPR)菌群提供种质资源。

1 材料与方法

1.1 材料

试验雪莲为2月左右实生苗，株高0.8 cm，冠幅1.0 cm。培养基质由m(草炭)∶m(珍珠岩)=3∶1组成。基质中速效氮质量分数48.22 mg·kg-1，速效磷质量分数19.25 mg·kg-1，速效钾质量分数78.40 mg·kg-1，有机质质量分数19.48 g·kg-1，pH值为5.85。

1.2 根际促生细菌的分离纯化

通过梯度稀释并涂布，从雪莲根际土壤中分离细菌。通过三区划线法对分离到的细菌进行纯化并编号。细菌分离及培养用121 ℃高压蒸汽灭菌20 min的LB培养基和马铃薯培养基，细菌发酵用121 ℃高压蒸汽灭菌20 min的牛肉膏蛋白胨培养基。参考刘琳等方法[13]得到3株可以分泌植物生长素的促生菌，参考贺梦醒等方法[14]得1株解磷促生菌。综合其生理生化特征和16S rRNA基因序列分析，分别鉴定为：阿氏芽孢杆菌(Bacillusaryabhattai)、弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)、藤黄微球菌(Micrococcusluteus)以及铜绿色假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)，将分离的菌株分别接入牛肉膏蛋白胨培养基中(牛肉膏质量分数0.3%，蛋白胨质量分数1%，氯化钠质量分数0.5%，琼脂质量分数2%，pH=7.0～7.2)，于37 ℃、180 r·min-1条件下振荡培养3 d。然后接种到液体培养基中(乳糖质量分数为2%，蛋白胨2%，K2HPO40.15%，MgSO4·7H2O 0.02%，CaCl20.01%，pH=5.62～5.68)，接种量10%，于30～35 ℃摇床培养，转速180 r·min-1，培养12 h，利用平板计数法测定含菌量，计算菌液质量分数，统一稀释至2×108菌落·mL-1。

1.3 试验设计

试验在山东省青州市千卉盆景苗木专业合作社温室内进行，采用穴盘试验，穴盘高6 cm，长17 cm，宽11 cm，每穴盘装基质100 g，每穴盘栽植雪莲12株。试验共设5个处理：接种B.aryabhattai、接种B.flexus、接种M.luteus、接种P.aeruginosa、清水对照处理(CK)。2015年9月24日定植雪莲幼苗，取配置好的4种不同菌液15 mL，稀释至150 mL，接种于雪莲根系周围。雪莲正常管理。

1.4 数据测定

雪莲生长2月后将实验苗连同培养基质带回实验室，采用游标卡尺测雪莲植株冠幅，将雪莲植株和根系小心取下。洗去植株根系附着基质后称量雪莲植株地上部分鲜质量及根系鲜质量。利用WinRHIZO系统对根系进行扫描分析，测定根系的总长度、表面积、体积。采用分光度计法测定雪莲叶绿素质量分数[15]，用Hplc测定植株内源激素质量分数[16]。

1.5 数据处理

应用SPSS 22.0软件对试验数据进行统计分析，数据用平均数±标准误表示。各处理间数据采用方差分析(ANOVA)，以Duncan法检测差异显著性，差异水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 PGPR对雪莲叶绿素质量分数的影响

接种促生菌提高了雪莲叶绿素质量分数，与CK相比，接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus、P.aeruginosa提高了雪莲叶绿素质量分数(表1)。接种促生菌的雪莲叶绿素a质量分数提高了4.34%～28.26%，其中接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus的雪莲叶绿素a质量分数显著高于接种P.aeruginosa及CK。接种B.aryabhattai的雪莲叶绿素a质量分数最高，与B.flexus、M.luteus差异不显著，接种P.aeruginosa与CK差异不显著。接种促生菌雪莲叶片叶绿素b质量分数提高了9.52%～78.57%，其中接种B.flexus雪莲叶绿素b质量分数最高，显著高于接种其他3种处理促生菌及CK。4种处理雪莲叶绿素总质量分数较CK提高了14.77%～52.27%，接种B.aryabhattai促生菌雪莲叶绿素总质量分数最高，显著高于接种M.luteus、P.aeruginosa及CK。接种4种促生菌雪莲类胡萝卜素质量分数均有所下降，其中接种B.flexus雪莲植株胡萝卜素质量分数最低，显著低于CK。

2.2 PGPR对内源激素的影响

从表2得知，接种4种促生菌对雪莲植株内源激素质量分数具有一定促进作用。接种促生菌的雪莲植株玉米素质量分数显著高于CK，其中接种B.flexus、M.luteus雪莲植株玉米素质量分数较高，分别为1.428、1.528 μg/g，是CK的9.33、9.99倍，显著高于接种B.aryabhattai和P.aeruginosa，接种B.flexus与接种M.luteus之间差异不显著。接种B.flexus、M.luteus雪莲植株赤霉素质量分数高于CK，其中接种M.luteus显著高于CK，赤霉素质量分数为60.283 μg/g，是CK的2.39倍。接种B.aryabhattai和P.aeruginosa雪莲植株赤霉素质量分数显著低于CK。接种4种促生菌显著提高了雪莲吲哚乙酸质量分数，其中接种M.luteus雪莲吲哚乙酸质量分数最高，为2.502 μg/g，显著高于其他3株促生菌及CK，是CK的11.32倍。接种B.flexus、P.aeruginosa雪莲吲哚乙酸质量分数分别为1.016、1.083 μg/g，显著高于接种B.aryabhattai及CK。与CK相比，接种B.aryabhattai、B.flexus、P.aeruginosa提高了植株脱落酸质量分数，分别是CK的7.92、7.96、7.92倍，三者之间差异不显著；接种M.luteus雪莲脱落酸质量分数低于CK，两者差异不显著。

表1 不同促生菌对雪莲叶绿素质量分数的影响 mg·g-1

注：表中数据为平均值±标准误；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

表2 不同促生菌对雪莲内源激素质量分数影响 μg·g-1

注：表中数据为平均值±标准误；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)；表中“—”表示物质未测到。

2.3 PGPR对雪莲根系的影响

由表3得知，接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus均提高了雪莲根系的总长度、表面积、体积与鲜质量，显著高于接种P.aeruginosa及CK，其中接种B.aryabhattai促进作用最好，其雪莲根系总长度、表面积、体积与鲜质量分别提高了20.91%、31.17%、33.33%、48.00%。接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus三者之间，雪莲根系总长度、表面积、体积与鲜质量差异不显著。接种P.aeruginosa对雪莲根系无显著促进作用，根系的总长度、表面积、体积与鲜质量与CK差异不显著。

表3 不同促生菌对雪莲根系影响

注：表中数据为平均值±标准误；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.4 PGPR对雪莲地上部生长的影响

与CK处理相比，接种促生菌对雪莲植株具有一定的促进作用(表4)。

表4 不同处理雪莲植株生物量

注：表中数据为平均值±标准误；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus显著提高了雪莲植株冠幅，雪莲植株冠幅分别增加了10.97%、7.83%、9.66%；接种B.aryabhattai雪莲植株冠幅最大，其次为接种M.luteus、B.flexus，三者之间差异不显著。接种P.aeruginosa雪莲冠幅与CK差异不显著，对于冠幅的促进作用最小。

接种4种促生菌显著提高了雪莲地上部分鲜质量。与CK相比，接种促生菌雪莲植株鲜质量增加了13.03%～38.18%。其中接种B.aryabhattai雪莲地上鲜质量最高，为4.604 g；其次为接种M.luteus。接种B.aryabhattai和M.luteus雪莲地上鲜质量差异不显著，但显著高于接种B.flexus和P.aeruginosa；接种B.flexus雪莲地上鲜质量显著高于接种P.aeruginosa。接种P.aeruginosa雪莲地上鲜质量显著小于接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus；4种促生菌中接种B.flexus对于雪莲冠幅的促进作用最小，但地上鲜质量显著高于CK。

3 讨论与结论

3.1 促生菌对雪莲生长的促进作用

PGPR是维持和提高土壤肥力的有效手段，在减少肥料使用、保护环境、促进植物生长、提高作物产量等方面具有重要的作用。如吴兴兴等关于蚕豆的研究表明，在土壤重度干旱的条件下利用PGPR菌剂拌种蚕豆种子，可促进蚕豆提前萌发并促进生长、提高产量[17]。姚拓等研究表明，大多数PGPR菌株可以促进燕麦的生长(株高、根长、根表面积和生物量)，接种联合PGPR燕麦株高和生物量分别增加35.40%和33.70[18]。豇豆接种两种不同促生菌后株高分别提高14.39%和10.40%，茎叶干物质量增加19.69%和17.71%[19]。与前人研究相似，接种促生菌对雪莲具有促生作用，与CK相比，4种促生菌使雪莲植株鲜质量增加了13.03%～38.18%，表明这4种促生菌可以用于雪莲的培育中，加快雪莲植株的生长，缩短雪莲培育周期。

3.2 雪莲PGPR作用机理

外源IAA可以促使植物内源IAA的积累，而较高的内源IAA质量分数可促进根系生长[20]。接种能够分泌IAA的B.aryabhattai、B.flexus、M.luteusL雪莲植株IAA质量分数显著高于CK，而且接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus3促生菌植株根系总长度、表面积、体积、鲜质量显著高于CK。这可能是由于PGPR分泌IAA，土壤中IAA被根系摄取提高了雪莲植株内源IAA质量分数，进而促进植物根系的生长发育，使植物根系吸收系统迅速建立，有效吸收土壤中的水分和养分，使植物快速获得定植和同化环境的能力，促进雪莲植株的生长，缩短培育周期[21]。

植物叶片衰老时叶绿素质量分数逐渐降低，而IAA、CTK则可以抑制、延缓植株叶片的衰老，使叶绿素质量分数维持在较高的水平[22]。接种B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus、P.aeruginosa4种促生菌的雪莲叶绿素质量分数均显著高于CK，这应该与雪莲植株吲哚乙酸与赤霉素质量分数较高有关，PGPR提高了雪莲吲哚乙酸及赤霉素质量分数，延缓了叶片的衰老，使叶片内叶绿素质量分数高于CK，提高了植株的光合作用，合成碳水化合物增多，促进植物生长[23]。

3.3 PGPR促进作用差异及选择

接种4株促生菌对雪莲具有一定的促生作用，其大小顺序为B.aryabhattai、M.luteus、B.flexus、P.aeruginosa，其中B.aryabhattai、B.flexus、M.luteus3种促生菌能够分泌植物IAA，而P.aeruginosa则具有解磷的作用。PGPR产生的IAA会诱导根系发育促进植物生长[24]；而解磷菌能将植物无效态磷分解转化为植物可吸收利用的形态，进而促进植物对土壤中磷的摄取，促进植株生长[25]。本研究中3株分泌IAA的促生菌表现出高于解磷菌的促进作用，这可能与促生菌的作用机理有关。马文彬等研究表明促生菌Y16分泌IAA能力较强，接种Y16的箭筈豌豆地上、地下生物量显著高于另外2种促生菌[26]；席琳乔等研究表明促生菌N4分泌IAA能力最强，其株高、生物量亦显著高于其他促生菌[27]。由此推测促生菌对植物的促生能力可能与促生菌分泌IAA能力有关，因此筛选促生菌时可以结合定量检测促生菌分泌IAA能力大小进行筛选，以提高筛选促生菌效率。

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Effect of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) on theEcheverialaui

Ding Xinjing, Huang Yali, Ma Fengyun, Du Binghai, Wang Beibei

(Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, P. R. China); Ma Hailin, Liu Fangchun, Li Li(Shandong Academy of Forestry)

Echeverialaui； Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR)； Root； Chlorophyll； Endogenous hormones

1)山东省科技发展计划项目(2014GGB22004、2010GSF10621)；山东省农业重大应用技术创新课题；国家自然科学基金面上项目(31570614)。

丁新景，男，1990年6月生，山东农业大学林学院，硕士研究生。E-mail：18854889053@163.com。

马海林，山东省林业科学研究院，研究员。E-mail：mahlin@163.com。

2016年8月25日。

Q945.3

责任编辑：戴芳天。