Bacillus amyloliquefaciens YM6 对盐胁迫条件下玉米促生长作用研究

王华笑 刘环 杨国平，2，3 张琇，2，3 李壮 张炎

（1. 北方民族大学生物科学与工程学院，银川 750021；2. 宁夏特殊生境微生物资源开发与利用重点实验室，银川 750021；3. 国家民委发酵酿造工程生物技术重点实验室，银川 750021；4. 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091）

土壤盐渍化是土地退化中的最大难题，也是生态环境恶化的一种现象，土地盐渍属于土地荒漠化的一种［1］，严重影响着畜牧业和农业的发展［2］。我国西北地区盐渍地面积大、盐碱化程度高，解决盐胁迫问题，促进农作物产出对西北地区农业持续发展具有特殊意义［3］。

研究显示，植物根际促生细菌（Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）在降低盐胁迫对植物影响方面发挥着重要作用［4］。PGPR 不仅能够合成对植物生长发育有直接作用的物质（如生长素等［5］）或提高土壤中某些元素的溶解度［6］，还可抑制或减轻某些植物病害对植物生长发育和产量的不良影响［7-8］。付健［9］发现接种菌根真菌可提高植物的耐盐碱能力。

宁夏特殊生境微生物资源开发与利用重点实验室筛选获得一株能提高玉米耐盐碱性能的菌株YM6，经生理生化及16S rRNA 同源性序列比对、鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。解淀粉芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一个亚种［10-12］，能够与植物共生［13］，大量研究表明解淀粉芽孢杆菌可提高作物抗性［14］，在诱导植物抗病虫和诱导系统抗病性等发挥重要作用［15］。连彩等［16］研究表明解淀粉芽孢杆菌可产生IAA 促进植物生长，但该菌在盐胁迫条件下促进植物生长作用尚未见到报道。

本研究以郑单958 玉米为材料，探究不同盐浓度对玉米幼苗根长、株高、茎粗、叶绿素含量等的影响，进一步探究YM6 在盐胁迫下对玉米的促生作用，旨在为提高玉米等非耐盐作物产量开发新型菌源。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试玉米种 郑单958，选择颗粒饱满、无破损、大小一致的玉米种子作为试验种。

供试菌株：保存于宁夏特殊生境微生物资源开发与利用重点实验室、促进玉米耐盐碱的菌株解淀粉芽孢杆菌YM6（Bacillus amyloliquefaciens），在TSA（胰酪大豆胨固体培养基）试管培养基上保存备用。

1.1.2 梯度盐溶液的配置 用NaCl 调节盐浓度，以Na+为盐胁迫主要离子，根据盐碱土分类标准［1］配制梯度盐溶液（0、25、50、75、100、125 和150 mmol/L）。

母液2：MgSO4·7H2O 24.648 g 和去离子水500 mL；

母液3：K2HPO487.09 g、KH2PO468.443 g 和去离子水500 mL；

母液4：CaCl2·2H2O 55.495 g 和去离子水500 mL；

母液5：FeC6H5O7·3H2O 2.5 g 和去离子水500 mL；

以上5种母液各取1 mL与1 000 mL蒸馏水混合，再加入3.3 g（NH4）2SO4，即得植物营养液，1×105Pa 灭菌20 min 后备用。

1.2 方法

1.2.1 不同浓度盐溶液对玉米幼苗生长的影响 选取约200 粒大小一致、饱满无损伤的玉米用95%酒精浸泡5 s 去除种子表面张力，0.1% HgCl 表面消毒40 s，无菌水冲洗4-7 次。置于铺有湿润无菌纱布的培养皿内，于25℃黑暗条件下培养48-72 h，萌发备用。以无盐胁迫，即正常生长条件的玉米为对照，记为CK0；以不同浓度盐胁迫条件下的玉米生长组为试验组。

每个处理设置3 个重复（培养瓶），每个组培养瓶内种植4 株玉米苗。所有处理均放置于光照培养箱（25℃，16 h 光照与18℃，8 h 黑暗）中培养，光照强度20 000 Lx。培养至14 d 有明显区别后统计玉米的株高、根长、植株干重、植株鲜重等生长指标。

1.2.2 YM6 菌株对提高玉米幼苗耐盐性能的影响 将催芽后的玉米幼苗种植于含有75 mmol/L NaCl 的培养瓶中，接种浓度为1×108CFU/mL 的YM6 菌株，接种量为20 μL/瓶，滴加于玉米幼苗根系。以无盐胁迫、不接种试验菌株组设为空白对照组，记为CK0；以盐胁迫、不接种组设为胁迫对照组，记为CK1。每瓶4 株玉米苗，每个处理设置3 个重复，所有处理均放置于光照培养箱（25℃，16 h 光照与18℃，8 h 黑暗）中培养，光照强度20 000 Lx。培养至14 d 有明显区别后，测量玉米的株高、根长、植株干重、鲜重等生长指标。

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1.2.3 盐渍土盆栽条件下YM6 菌株对玉米植株生长的影响 取田间盐渍土（盐浓度为0.45%），选择颗粒饱满大小一致的玉米种子种植于盐渍土中每盆3 粒种子（容器直径6 cm，高10 cm，容积为150 mL），每组5 个平行，记为盐胁迫组CK1，试验组添加YM6 菌株，接种浓度为1×108CFU/mL，接种量为1 mL/盆；以无盐育苗土（盐浓度为0.01%）为空白对照，每隔30 d 统计玉米植株生长情况。

1.2.4 YM6 菌株在盐渍土中定殖试验 取盐渍土（盐浓度0.45%）分装为3 kg/袋，25 kGy 辐照灭菌备用。试验组将催芽后的玉米苗盆栽于盐渍土中（容器直径6 cm，高10 cm，容积为150 mL），滴加1 mL 浓度为1×108CFU/mL 的菌悬液于玉米根系；对照组不种植玉米苗，取与试验组相同浓度、体积的YM6菌株接入到盐渍土中。

计算公式为：1 g 土壤菌数（CFU/g）=平板菌数×10 mL×105

1.2.5 指标测定方法 株高、根长利用直尺测量；茎粗采用游标卡尺测量；叶绿素含量采用日立-SPAD502 叶绿素仪测量；植株干鲜重利用千分之一天平称。

1.2.6 数据分析 采用Excel 2003 软件对试验数据进行分析并制图；利用SPSS 17.0 软件进行差异显著性分析（Duncan 法，P＜0.05）。

2 结果

2.1 盐胁迫对玉米幼苗生长的影响

由表1 可见，郑单958 玉米对低浓度盐胁迫有一定耐受性，盐浓度为25 mmol/L 时对玉米苗几乎没有影响，盐浓度为50 mmol/L 时，根长与CK0 相比无显著性差异。当盐浓度为75 和100 mmol/L 时，株高、根长、干鲜重等指标均显著降低（P＜0.05）。盐浓度为100 mmol/L 时，幼苗生长受抑制程度过大，不利于验证加菌对提高玉米耐盐性能试验，因此，选用盐浓度为75 mmol/L 进行后续试验。

表1 不同盐浓度对玉米生长指标的影响

2.2 YM6菌株对盐胁迫条件下玉米幼苗生长的影响

从表2 可以看出，在盐胁迫条件下随着玉米幼苗生物量呈明显降低趋势，与对照组（CK0）相比，盐胁迫组CK1 株高减少量为33.7%；根长减少量32.8%。并且加入YM6 菌株时，盐胁迫条件下的玉米生物量呈上涨趋势，75 mmol/L 条件下，加入YM6 菌株试验组株高增长15.2%，根长增长22.3%，同时干鲜重表现均有明显差异（P＜0.05）。

2.3 盐渍土土培条件下YM6菌株对玉米幼苗生长的影响

从图1 和表3 可以看出，在盐渍土盆栽条件下，盐胁迫对玉米生长有明显抑制作用（P＜0.05），这种抑制作用随着时间的延长并没有得到缓解。当加入YM6 菌株时，对盐胁迫条件下玉米生长有明显促进作用，甚至有的植株个体超过对照组CK0，最大增长量为116.7%。

表2 盐浓度为75 mmol/L 时YM6 菌株对玉米幼苗生长影响

图1 接种YM6 菌株后玉米幼苗的生长情况

表3 接种YM6 菌株后玉米幼苗的生长指标统计

2.4 盐胁迫下YM6菌株在玉米幼苗根系定殖试验

从图2 可看出，种植玉米条件下YM6 菌株菌体数量明显高于无玉米条件，试验测得YM6 菌株定殖数在第4 天前呈增长趋势，第4 天后菌体数量增长呈减缓趋势，无玉米对照组菌株定殖数量在第4 天后呈缓慢下降趋势。说明YM6 菌株在第4 天达到最大定殖数量从而稳定发挥作用提高玉米耐盐性。

3 讨论

图2 YM6 菌株在盐渍土中定殖能力

盐胁迫对植物生长抑制是一个复杂的生理生化过程，研究表明盐胁迫下植物生长滞后，生物量降低［18］。本研究结果表明，随着盐浓度的增加，玉米植株生物量呈显著降低趋势，这与李文阳［19］对盐胁迫不同品种玉米苗期生长的影响研究结果一致，当盐浓度大于75 mmol/L 时，盐胁迫对玉米幼苗生长有显著抑制作用，玉米叶片叶绿素含量却呈先增加后下降趋势，据文献报道，低盐条件下利于叶绿素的积累增加光合作用，盐浓度过高时，盐胁迫对植物叶绿体损伤不利于叶绿素合成。

YM6 菌株通过促进根系生长，增加玉米植株对营养元素的吸收，补充盐胁迫对玉米植株的营养亏空［20］，促进玉米植株生长，进而改变玉米植株生物量。但当盐浓度过大接种YM6 菌株对幼苗生长恢复效果较差，可能是由于盐胁迫对玉米幼苗损害程度大，微生物作用程度小难以恢复玉米的生长。盐渍土盆栽试验接种YM6 菌株可明显促进玉米生长，并且在种植60 d 后，测定玉米植株干重较盐胁迫不接菌组相比增加43.9%，其机理可能是微生物与玉米植株相互作用，诱导植株产生某些与耐盐性能有关的代谢产物，从而降低盐胁迫对玉米毒害作用［21］。试验发现YM6 菌株能在玉米根系繁殖并保持数量稳定，YM6 菌株利用玉米根系分泌的营养物质使自身数量增加从而更好的发挥作用提高玉米耐盐性能。但对于菌YM6 最佳条件如作用时间，以及最佳接菌量等问题还值得我们进一步探究。

4 结论

高浓度盐胁迫明显抑制玉米植株长势，接种YM6 菌株可提高玉米耐盐性，改变根系长势，缓解盐胁迫对玉米生长抑制，提高玉米植株干鲜重、茎粗、株高等生长指标，同时YM6 菌株可定殖于玉米根系稳定发挥作用促进玉米生长。