植物生长促生菌对盐胁迫下水稻种子萌发及幼苗生长的影响

辛树权 王贵 高扬

摘要：ＪＴ－５是从水稻根际土壤中分离得到的１株植物生长促生菌。在不同浓度盐（氯化钠）溶液的胁迫下，ＪＴ－５对水稻种子的萌发、幼苗的生长发育有显著的促进作用。水稻种子经菌株ＪＴ－５处理后，在第三天的发芽势显著地提高。在盐浓度为５０、７５、１００、１２５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，ＪＴ－５处理组水稻种子的发芽势分别为８４．４４％、９２．２２％、８０．００％和８４．４４％，而相应的对照组仅为６８．８９％、５４．４４％、３５．５６％和１７．７８％；同样浓度的盐胁迫下，ＪＴ－５能够有效地促进水稻幼苗根长和苗高的生长，分别比对照处理组的根长长１０～９０ ｍｍ和苗高高１０～４０ ｍｍ；ＪＴ－５处理组水稻的不定根数多于对照组１．０～２．６条；经ＪＴ－５处理后的优势均随盐溶液浓度的增加呈扩大趋势；苗干重和根的含水量（占鲜重）均高于对照组。

关键词：植物生长促生菌；盐胁迫；水稻发芽势；根长；苗高；含水量

中图分类号：S182文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）03－0490-03

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｇｒｏｗｔｈ－ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ Ｒｈｉｚｏｂａｃｔｅｒｉａ （ＰＧＰＲ） ｏｎ ｔｈｅ Ｒｉｃｅ Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｅｄｌｉｎｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｅｓｓ

ＸＩＮＧ Ｓｈｕ－ｑｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｇｕｉ，ＧＡＯ Ｙａｎｇ

（Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３２，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉａ ＪＴ－５ ｗａｓ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｒｏｕｎｄ ｒｉｃｅ ｒｏｏｔｓ． It could ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｐｒｏｍｐｔ ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｃｅ ｓｅｅｄｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ （ＮａＣｌ）． Ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｒｉｃｅ ｓｅｅｄｓ ｗａｓ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ｄａｙ ｗｈｅｎ ｉｔ ｗａｓ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＪＴ－５． Ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｗａｓ ８４．４４％， ９２．２２％， ８０．００％ ａｎｄ ８４．４４％ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ５０，７５，１００ ａｎｄ １２５ ｍｍｏｌ／Ｌ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｗｈｉｌｅ ｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐｓ， ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｗａｓ ６８．８９％，５４．４４％，３５．５６％ ａｎｄ １７．７８％． Ａｌｓｏ， It was ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ＪＴ－５ ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｏｍｐｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｒｉｃｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｏｏｔｓ. Tｈｅ ｒｏｏｔｓ ｌｅｎｇｔｈ ｗｅｒｅ １０～９０ ｍｍ ｌｏｎｇｅｒ ｔｈａｎ that of ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ； ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｈｅｉｇｈｔ ｗｅｒｅ １０～４０ ｍｍ ｌｏｎｇｅｒ ｔｈａｎ that of ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｌａｔｅｒａｌ ｒｏｏｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ＪＴ－５ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｇｒｏｕｐ ａｌｓｏ ｗａｓ １．０ ｔｏ ２．６ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｔｒｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｐｒｅｐｏｎｄｅｒａｎｃｅ ｗｉｔｈ ＪＴ－５ ｗａｓ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｉｎ ｃｏｒｒｅｐｏｎｄｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ； the ｄｒｙ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ （ｉｎ ｆｒｅｓｈ ｗｅｉｇｈｔ） ｉｎ ｒｏｏｔｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： pｌａｎｔ gｒｏｗｔｈ－ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ rｈｉｚｏｂａｃｔｅｒｉａ（ＰＧＰＲ）； ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ； ｒｉｃｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ； ｒｏｏｔ ｌｅｎｇｔｈ； ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ； ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ

土地盐碱化是影响水稻生产进一步稳定发展的最大制约因素之一。我国东北、华北和西北的内陆干旱和半干旱地区以及长江以北的滨海盐碱稻作区，在水稻种子萌发阶段易受到盐碱的危害，导致水稻发芽势降低、发芽不齐、芽尖枯黄和弯曲，甚至死亡［１］；同时盐碱稻区水稻在幼苗生长阶段也发生不同程度的盐碱危害，影响着水稻基本苗的确立和光合群体的建立［２］。因此，水稻发芽期和幼苗期的耐盐碱性是盐碱稻区水稻早期生长阶段不可忽视的抗逆性状，应引起足够的重视。近年来，国内外学者主要是对水稻品种本身耐盐碱性的提高进行研究，对水稻发芽期和幼苗期的耐盐碱性进行鉴定评价［２］，筛选出一批耐盐碱的优异种质［３－９］。但筛选耐盐碱的水稻品种是利用水稻本身具有的抗盐碱性，涉及种质资源的寻找、作物的遗传性状及作物育种等诸多方面的问题，其耗时费力，且具有不确定性。我们利用植物促生细菌（Ｐｌａｎｔ Ｇｒｏｗｔｈ－ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ Ｒｈｉｚｏｂａｃｔｅｒｉａ，ＰＧＰＲ）［１０］的介入来处理普通的不耐盐碱水稻品种的种子，同样能够有效地解决水稻种子在盐碱胁迫下萌发及幼苗生长阶段所受到的危害。

１材料与方法

所用稻种为２００６年收获的超级稻，细菌菌株JT-5于２００６年从吉林省九台农场稻田的水稻根部分离获得，试验所用到的化学药品均为分析纯。水稻种子经过去杂挑选后，先用质量浓度为３０ ｇ／Ｌ的次氯酸钠溶液消毒２０ ｍｉｎ［２］，然后用去离子水冲洗５次。将稻种以三明治形式夹于大试管（３０ ｍｍ×３００ ｍｍ）内的两层滤纸间，再用５ ｍＬ预先调好浓度的JT-5菌悬液（ＯＤ５３５ ｎｍ＝０．５０±０．０２）［１１］浸湿滤纸（对照用去离子水），最后加入不同浓度的氯化钠溶液（０、２５、５０、７５、１００、１２５ ｍｍｏｌ／Ｌ）３０ ｍＬ，以容器封口膜封口，竖置于２８ ℃恒温培养箱内培养，从第三天开始每隔１２ ｈ记录１次发芽数（以根长等于种子的长或者芽长等于种子长的一半为发芽标准）［１２］，连续记录到第六天；芽发齐后，转移到光照培养箱培养，一周后测量根长和苗高［１３］；苗和根的干重、鲜重；水稻苗根的脯氨酸含量测定参照张志良等［１４］的方法；利用ＳＰＳＳ１３．０软件进行统计分析。

２结果与分析

２．１盐胁迫下ＪＴ－５菌株对水稻种子发芽势和发芽率的影响

由表１可知，对照处理组中水稻种子的发芽势随着盐胁迫浓度的增加而逐渐降低；而经ＪＴ－５菌株处理后，水稻种子的发芽势相对稳定，只是在无盐胁迫时，ＪＴ－５菌株处理的发芽势有所降低，但是并无显著性差异（Ｐ＞０．０５），给予水稻生存环境一定的盐胁迫后，ＪＴ－５对水稻种子发芽势的促进作用就逐渐地表现出来，在氯化钠浓度为７５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，发芽势极显著地高于对照处理组（Ｐ＜０．０１）。就发芽率而言，在试验所用的盐浓度范围内，对照处理组呈下降的趋势，但变化不明显，发芽率都在75％以上，而经ＪＴ－５处理后，高浓度的盐胁迫下水稻的发芽率仍高于对照组，均超过９０％。结果表明，对照处理中，随着盐浓度增加，种子发芽的时间推迟、发芽过程延长、发芽率降低，和郭彦等［１３］的研究结果一致；但种子经ＪＴ－５菌株处理后，能有效地改善以上情况，ＪＴ－５菌株能够在盐胁迫下有效地促进水稻种子的萌发。

２．２盐胁迫下ＪＴ－５菌株对水稻幼苗的根长、苗高及不定根数的影响

由表２可知，在盐胁迫浓度不大于１００ ｍｍｏｌ／Ｌ时，未经ＪＴ－５菌株处理的水稻幼苗根长的变化幅度不大；但在盐浓度为１２５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，其根长突然变短；接种ＪＴ－５菌株后，高盐浓度下根长显著长于对照组（Ｐ＜０．０５）。由图１可知，经ＪＴ－５菌株处理后，在盐浓度高于５０ ｍｍｏｌ／Ｌ时，苗高均高于未接种ＪＴ－５菌株的处理组；接种ＪＴ－５菌株后水稻幼苗的不定根数目统计结果均显著多于对照组（Ｐ＜０．０５）。

２．３盐胁迫下ＪＴ－５菌株对水稻幼苗干物质量、含水量（占鲜重）的影响

由图２可知，在盐胁迫下，经ＪＴ－５菌株处理的苗干物质量均高于对照组，与苗高的结果一致；而根的干物质量则低于对照组，与根长的结果刚好相反。但从水稻幼苗组织含水量（占鲜重）来看（图３），是否经ＪＴ－５菌株处理，对水稻幼苗地上部分的含水量并无影响，而根的含水量则是ＪＴ－５菌株处理组均高于对照组（图４）。上述结果表明，菌株ＪＴ－５在盐胁迫下能够促进水稻幼苗地上部分干物质量的积累，同时有效地促进幼苗根对水分的吸收，且随着盐胁迫程度增强而呈加强趋势。

２．４盐胁迫下ＪＴ－５菌株对水稻幼苗根脯氨酸含量的影响

由图５可知，经ＪＴ－５菌株处理后，水稻幼苗根脯氨酸含量也是随着盐溶液浓度的增大而增大，但是均低于对照处理组，这可能是由于细菌的活动缓解了盐溶液对水稻幼苗的部分胁迫压力，具体原因有待进一步研究。

３讨论

试验结果证明，菌株ＪＴ－5在较高浓度的盐胁迫下能有效地促进水稻种子的萌发；对水稻幼苗的苗高、根长和不定根数有促进生长的作用；促进地上部分干物质量的积累；促进根对水分的吸收。通过测定水稻幼苗根脯氨酸含量的结果可知，ＪＴ－５菌株并非是通过增加水稻体内脯氨酸的含量来获得对盐溶液的抗逆能力的，该菌株并不具有ＡＣＣ脱氨酶活性，无法用Ｇｌｉｃｋ等［１０］的理论来解释，因此ＪＴ－５菌株对水稻种子的萌发和对水稻幼苗生长的促进作用机制还需进一步的研究。

目前我国耕地面积不断减少，土地盐碱化不断恶化，国内现阶段治理和开发盐碱化土地的方法大多停留在物理、化学的手段上，生物方法主要是寻求耐盐碱物种，而应用微生物技术参与治理和开发盐碱化土地在国外虽有一些报道，但是国内至今还未见相关报道。利用细菌和相应的植物相互作用来加强植物的耐盐碱抗逆性，增强水稻对盐碱的耐受范围，以达到治理和利用盐碱化土地的目的，这无疑为治理和开发盐碱化土地提供了一条有效的新途径。

参考文献：

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［３］ 应存山． 中国稻种资源［Ｍ］． 北京：中国农业科学技术出版社，１９９３．７９-８０．

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［７］ 郭望模，傅亚萍，孙宗修．水稻芽期和苗期耐盐指标的选择研究［Ｊ］． 浙江农业科学，２００４（１）：３０-３３．

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［１２］ 祁栋灵，韩龙植，张三元． 水稻耐盐／碱性鉴定评价方法［Ｊ］． 植物遗传资源学报，２００５，６（２）：２２６－２３０．

［１３］ 郭彦，张文会，杨洪双，等． 盐胁迫下水稻发芽特性和幼苗耐盐生理基础［Ｊ］． 安徽农业科学，２００６，３４（６）：１０５３－１０５４．

［１４］ 张志良，瞿伟菁． 植物生理学实验指导［Ｍ］． 第三版. 北京：高等教育出版社，２００３． ２５８－２５９．

（责任编辑张毅）

收稿日期：２０１１－０５－０９

基金项目：长春市科技局项目［长科技合（２００９０２７）］；吉林省教育厅项目［吉教科合字２００９第２４号］

作者简介：辛树权（１９７０－），男，吉林省九台人，高级实验师，主要从事微生物教学与研究工作，（电话）１３０３９１２８１２（电子信箱）ｚｈａｏｇｒｏｕｐ＠１２６．ｃｏｍ。