印度梨形孢发酵液对番茄种子萌发和幼苗生长的影响

王慧俐

(浙江特殊教育职业学院，浙江 杭州 310023)

蔬菜生产中因为大量施用化肥，严重妨碍了土壤微生物的生长与繁殖，破坏了蔬菜生长的土壤结构，造成蔬菜中硝酸盐积累严重，严重危害蔬菜的食用安全。为从根本上消除化肥对农业的消极影响，保障食品安全，必须减少化肥的施用量，大力发展生物制剂如生物菌肥、生物防治剂和生物杀菌剂等，建立可持续发展的生态农业体系。

印度梨形孢(Piriformosporaindica,P.indica)是一种能进行纯培养的类菌根真菌，能和多种植物互作，具有促进植物生长、改善作物品质、诱导植物系统抗性、增强植物抗逆性等特性[1]，作为生物菌肥已在农业、林业、园艺、药用和重要的经济作物上得到广泛应用[2]。P.indica能促进番茄、茄子、芹菜、菠菜、生菜、花椰菜、甘蓝和小白菜等多种蔬菜作物的生长[3-6]。P.indica发酵培养液能显著提高3个烟草品种幼苗的生长[7]。目前，尚未见P.indica发酵液对番茄萌发和其幼苗期生长影响的研究报道。本试验用P.indica发酵过滤液处理番茄种子，通过种子萌发和幼苗生长指标的检测，分析P.indica发酵液对番茄种子萌发和幼苗生长的效应，为该菌在蔬菜生产上的实际应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

P.indica来自德国耶拿大学Ralf Oelmuller教授实验室。供试番茄种子杭杂1号由杭州市农业科学研究院育成。

1.2 处理设计

1.2.1P.indica发酵过滤稀释液制备

将P.indica菌块接种到马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)平板中，培养箱中25 ℃黑暗条件下培养1周，用孔径0.5 cm灭菌打孔器接种菌块5个到装有50 mL马铃薯肉汤培养基(PDB)的三角瓶(250 mL)中，25 ℃，150 r·min-1，黑暗培养1周，4 000 r·min-1离心10 min除去菌丝体，菌液用孔径为0.22 μL细菌过滤器过滤。加灭菌的纯净水，制备成5、10、20和50倍的过滤稀释液，原液不稀释直接备用[8]。

1.2.2 番茄种子处理

在超净台上洗净并浸泡种子4 h，除去漂浮的瘪粒种子，控干水分后用0.2%次氯酸钠溶液浸洗5 min，再用灭菌水冲洗3～5次，沥干。用镊子挑取大小和饱满程度一致的种子30粒，播种在预先画好格子并放有滤纸的直径12 cm的培养皿中，再倒入5 mL已配好的不同稀释倍数的发酵过滤液，盖上皿盖，贴上标签，对照组添加相同体积的无菌水，每处理3次重复。置于25 ℃、相对湿度为90%的光照培养箱中，光照12 h·d-1。每天定时打开培养皿，喷洒少量灭菌水以确保种子湿润，待幼苗生长到快齐平培养皿盖时打开皿盖[8]。

1.2.3 种子萌发和幼苗生长指数测定

种子发芽以胚根探出种皮1 mm为基准。以发芽试验开始那天记为0 d，8 d后统计发芽势，10 d后计算发芽率[9]。每个稀释倍数选取5株有代表性幼苗，测量幼苗株高、地上鲜质量、植株鲜质量、根鲜质量、根长和侧根数，并计算发芽指数和活力指数[10]。

1.3 统计分析

数据用平均值±标准误差表示，各项指标采用SPSS 15.0 软件进行单因素方差分析(LSD,P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 对番茄种子萌发的影响

由图1可知：与对照相比，加入不同稀释倍数发酵液对番茄种子发芽率无显著影响，发芽率均接近100%。过滤原液和稀释倍数低于10倍的发酵稀释液处理的番茄种子的发芽势和发芽指数均显著低于对照；说明种子活力受到一定程度的抑制，而20倍和50倍稀释液处理的种子发芽势和发芽指数与对照无显著差异。

柱间无相同小写字母表示组间0.05水平差异显著(图2～3同)图1 P. indica发酵液对番茄种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响

过滤原液和20倍稀释液均能显著提高番茄种子活力指数，其活力指数分别比对照高0.11和0.06，而5倍、10倍和50倍稀释液对活力指数没有影响(图1)。总之，与对照相比，50倍稀释液对番茄种子发芽活力指数影响不大，而20倍稀释液能显著提高番茄种子发芽活力指数，并且对发芽率、发芽势和发芽指数等指标均没有不良影响。可见，P.indica发酵液20倍稀释液最有利于番茄种子萌发。

2.2 对番茄幼苗地上部分生长的影响

从图2可看出，P.indica过滤原液和5倍稀释液对番茄幼苗的株高均有显著促进作用，并且过滤原液的促进作用最强，稀释倍数超过10倍的稀释液对幼苗株高无促进作用；但不同稀释倍数发酵液对幼苗地上部分鲜质量均有显著促进作用，过滤原液促进作用最显著。

2.3 对番茄幼苗根生长的影响

由表1可知，5倍、10倍发酵稀释液对根的伸长生长有显著促进作用，对番茄幼苗侧根数和根鲜质量均没有影响。原液、20倍和50倍稀释液对根生长的所有指标均没有显著影响。

2.4 对番茄幼苗植株鲜质量的影响

从图3可看出，P.indica培养过滤原液、5倍、10倍和20倍稀释液对番茄幼苗植株鲜质量均有显著促进作用，并且过滤原液的促进作用最好，其他几个稀释液对番茄幼苗植株鲜质量的影响差异不显著。50倍稀释液对植株鲜质量影响不显著。

图2 P. indica发酵液对番茄幼苗株高和 地上部分鲜质量的影响表1 P. indica培养过滤液对番茄幼苗根 生长的影响

处理根长/cm侧根数/cm根鲜质量/g原液8.07±1.11 b2.2±0.1 a0.009 0±0.000 8 a稀释5倍10.03±0.65 a1.9±0.3 a0.009 7±0.000 2 a稀释10倍10.23±0.46 a2.9±0.4 a0.008 9±0.000 3 a稀释20倍9.87±0.25 ab2.5±0.2 a0.009 1±0.000 7 a稀释50倍8.77±0.59 b2.8±0.3 a0.007 8±0.000 7 a对照8.73±1.01 b1.7±0.2 a0.008 1±0.000 3 a

注：数据均为3次重复的平均值±标准误差，同列后无相同字母表示差异显著(P<0.05)。

图3 不同稀释倍数发酵液对番茄幼苗地上部分鲜质量的影响

3 小结与讨论

种子萌发和幼苗生长早期是植物生长最敏感的时期。研究表明，种子萌发和幼苗生长受包括温度[11]、光照[12-13]、土壤[14]、逆境胁迫[15-16]、外源物质[17-19]、辐射[20]、微生物[21-22]和微生物发酵液[7,23-27]等诸多因素的影响。本研究采用内生真菌印度梨形孢发酵过滤液对番茄种子进行处理。众多对真菌发酵液的研究表明，很多真菌发酵液中均含有对农作物种子发芽和幼苗生长有促进作用的活性物质[23-25]。陶波等[23]发现5 g·L-1青霉菌发酵液能明显提高大豆的株高、根长、植株鲜质量和根鲜质量，增强幼苗根系活力，提高茎叶中的叶绿素含量。张雨竹等[24]研究表明，桃色顶孢霉发酵液能够促进大豆种子萌发，并且种子的抗氧化酶活性升高。

本研究发现，采用P.indica发酵过滤原液、5倍稀释液和10倍稀释液等低倍稀释液处理番茄种子时，其发芽势和发芽指数均显著低于对照，而稀释倍数高于10倍的稀释液对番茄种子的发芽势和发芽指数均无显著影响。这表明低倍稀释培养液不利于番茄种子的发芽，表现为番茄种子发芽速度慢，初期发芽不整齐。果然等[7]的研究结果则表明灭菌的发酵液处理对3个烟草品种的发芽势和发芽率都没有影响。这可能是因为本试验采用的是P.indica在PDB培养基的发酵过滤液，PDB中含有土豆汁、葡萄糖，P.indica发酵液经过滤后还存在部分没有被利用的葡萄糖和可溶性淀粉，稀释倍数越低残糖浓度越高，因而渗透压越高，而高渗透势阻止了胚对水分的吸收，延缓并阻止了种子的萌发[15]，导致番茄种子发芽能力低和整齐度差；而果然等[7]采用的是灭菌的PDB培养液，在灭菌过程中发酵液中的残糖大部分被分解，因而对烟草种子的发芽率和发芽势没有影响。同样，高倍稀释液(即稀释倍数高于10倍)因为残糖浓度低，渗透压不高，因而对番茄种子的发芽力影响不明显。20倍稀释液可显著提高番茄种子活力指数，主要表现为种子发芽快、出苗整齐，且苗壮，种子萌发时的发芽率和发芽势都不受影响。

不同稀释倍数的P.indica发酵液对番茄幼苗的生长均有一定的促进作用，并且发酵液浓度越高，越能促进番茄种子胚芽的生长，这与果然等[7]等报道相似，即印度梨形孢培养液能提高3种烟草的植株鲜质量。这可能与培养液中含有生长素有关，因为据Sirrenberg等[28]报道，P.indica液体培养的过滤液中含有微量的IAA，并且依据Woodward等[29]等报道，生长素能促进植物的伸长生长和细胞分裂，促进组织与器官的分化，促进根系的形态建成。本试验中5倍和10倍稀释液均显著促进了番茄根的伸长生长，也可能与稀释液中含有的一定量的生长素促进了根系的生长有关，但稀释倍数太高，生长素浓度低，对根的生长促进作用就不明显了，而过滤液原液因为含有比较高浓度的残糖反而对根生长没有促进作用。上述表明，适当浓度的P.indica培养液不仅不会影响番茄种子的发芽能力，而且能提高番茄种子活力，促进番茄幼苗的生长。与程春振等[25]用印度梨形孢发酵孢子液处理龙眼种子能有效提高种子萌发率，同时对龙眼幼苗生长有显著的促进作用基本一致，但对龙眼种子萌发和幼苗起作用的主要是印度梨形孢孢子在根部的定植。本试验使用的发酵过滤液，其中不含孢子，起作用的应该与印度梨形孢发酵液中产生的激素有关。另外，发酵液对番茄幼苗的促生作用还可能与P.indica菌丝分泌的其他非生长素类物质有关[30]。