干旱胁迫下植物内生菌提取物对玉米萌芽期抗旱性的影响

刘国丽　王娜　龚娜　杨镇　杨涛

摘要：为考察植物内生菌提取物对玉米抗旱能力的影响，采用10%PEG-6000溶液模拟干旱胁迫进行玉米种子催芽试验。试验组种子用植物内生菌代谢产物SRD进行不同浓度处理，对照组以同体积纯净水替代，胁迫7d后测定玉米种子的胚芽长、胚根长、胚芽干重、胚根干重，计算贮藏物质运转率、发芽率等指标。结果表明，植物内生菌提取物SRD对玉米发芽率没有影响；浓度200ng/mL SRD处理对沈玉21作用效果最好，胚芽长度为11.53cm，比对照增加11.08%，胚根长度增加不显著，贮藏物质运转率提高10.63%；25ng/mL SRD处理对铁研58作用效果最好，胚芽长、胚根长分别为10.40cm和22.06cm，比对照分别增加26.21%和10.13%，贮藏物质运转率比对照提高3.58%。说明SRD能不同程度地促进干旱胁迫下玉米种子萌芽期的生长。

关键词：干旱胁迫；玉米；内生菌提取物；萌芽期；抗旱性

中图分类号：S513.01

文献标识号：A

文章编号：1001-4942（2015）10-0039-03

植物内生菌作为一种新型微生物资源，提取和分离其代谢产物是一条寻找新型天然活性物质的重要途径。植物内生菌产生的次级代谢产物不仅可以抵抗植物的病虫害，同时还有促进植物生长的作用等。研究表明，内生菌对宿主植物生长的促进作用是由于它能产生植物生长调节物质，如生长素（IAA）、赤霉素（GA）和细胞激动素（PK）等，从而间接影响植物的生长发育，主要表现在对幼苗存活、种子发芽、花序形成、分蘖生长等具有促进作用。

玉米是世界上主要粮食作物之一，同时又是旱地作物中需水量最大、对干旱胁迫很敏感的作物，在我国许多玉米种植区如东北辽宁、华北、西北等地经常遭受干旱威胁，导致玉米产量损失严重。如何增强玉米自身的抗旱能力，已成为目前玉米栽培研究急需解决的问题。鉴于此，本研究采用10%PEG-6000溶液模拟干旱胁迫进行玉米种子催芽试验，同时通过使用植物内生菌提取物SRD拌种来研究其对玉米种子发芽的影响，旨在探明SRD提高作物抗旱性的机理，为提高玉米抗旱性找到新的方法和途径。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2014年5月进行，供试玉米品种为铁研58和沈玉21。拌种材料为3种野生植物根系内生菌提取物按一定比例混合而成的产物，即SRD。内生菌菌株分别为链格孢、链格孢属、晶粒鬼伞，均由辽宁省农业科学院微生物工程中心分离保存。

1.2试验设计和方法

1.2.1玉米种子预处理 玉米种子用75%酒精消毒3min后用无菌蒸馏水冲洗干净，待自然风干后备用。

1.2.2植物内生菌提取物SRD拌种浓度 设置SRD浓度为25、50、75、100、200ng/mL，并分别用其拌种，对照（CK）用同体积水拌种。

1.2.3种子发芽 种子晾干后置于发芽机中，加适量10%PEG-6000溶液模拟干旱，25℃温度下发芽，每个发芽机中摆放种子80粒，为一个处理。

1.2.4形态及生理指标测定 培养至第7d剪下胚芽、胚根，测量胚芽、胚根长，然后把胚芽、胚根和残留种子分别用滤纸包好，置于105℃烘箱中杀青5min，后于85℃恒温烘箱中烘干称重。并同时统计发芽率及测定贮藏物质运转率。贮藏物质运转率=（芽+根）干质量/（芽+根+籽粒）干质量×100%。

1.3数据处理及分析

利用Microsoft Excel进行数据处理，方差分析采用SPSS数据处理系统。

2结果与分析

2.1不同浓度SRD对两玉米品种发芽率的影响

发芽率在一定程度上可以反映玉米对干旱的耐受能力。不同浓度植物内生菌提取物SRD对两品种发芽率的影响没有明确规律，说明SRD对玉米发芽率的作用不显著。

2.2不同浓度SRD对两玉米品种胚芽长的影响

干旱胁迫下，玉米种子的胚芽生长会受到影响。从表2中可以看出，不同浓度植物内生菌提取物SRD处理后，玉米胚芽长与对照相比其变化程度不同。随SRD浓度增加，沈玉21胚芽长呈逐渐增加趋势，以200ng/mL浓度处理胚芽最长，为11.53cm，比对照增加11.08%，差异达显著水平，其次为100ng/mL浓度处理，胚芽长为11.18cm，比对照增加7.71%。铁研58以25ng/mL浓度处理效果最好，胚芽长为10.40cm，比对照增加26.21%；其次为50ng/mL浓度处理，胚芽长为9.75cm，比对照增加18.33%，差异均达极显著水平。说明SRD在干旱胁迫下可以提高两品种的生长能力，但两品种对SRD处理的表现不同，这可能与玉米品种本身的抗旱能力有关。

2.3不同浓度SRD对玉米胚根长的影响

玉米根系生长在干旱情况下会有所下降。如表3所示，不同浓度SRD处理种子后，沈玉21的胚根长处理间没有显著差异；铁研58的胚根长则随SRD浓度增加呈逐渐下降趋势，以25ng/mLSRD处理的胚根最长，达22.06cm，比对照增加10.13%，连同50、75ng/mL SRD浓度处理三者均比对照增加且差异达到显著水平。

2.4不同浓度SRD对玉米贮藏物质运转率的影响

张健、徐明慧等对玉米种子萌发期抗旱性的研究表明，贮藏物质运转率可以作为萌发期抗旱性鉴定的一个指标。由表4看出，沈玉21贮藏物质运转率最高的是SRD浓度为200ng/mL的处理，为31.42%，比对照高10.63%；铁研58，SRD各浓度处理的贮藏物质运转率均比对照高，最高的SRD浓度为75ng/mL的处理，贮藏物质运转率为31.06%，比对照高11.25%。

3结论与讨论

我国东北、华北、西北等地都经常遭受旱害，成为影响玉米生产的重要因素。故研究提高玉米的抗旱性，尤其是萌发期的抗旱性，对于玉米生产具有重要意义。本试验采用10%PEG-6000模拟干旱环境，用植物内生菌提取物SRD处理玉米种子研究其对发芽期的影响，发现SRD在不同程度上促进了玉米种子胚芽、胚根的生长及贮藏物质的运转，总体上看，高浓度的SRD对玉米萌芽没有抑制作用，但SRD的最适作用浓度有所差异，这可能与不同玉米品种本身的抗旱能力有关。

抗旱指标的选取对于考察种子对干旱的适应程度也很重要。干旱胁迫下，玉米种子的吸水速率降低，胚根长、胚芽长均会受到影响。吴文荣认为在萌芽期，相对发芽势、相对发芽率、贮藏物质运转率、胚根长、胚根干重与种子萌发抗旱指数显著相关，这几个指标可以作为玉米萌芽期抗旱性鉴定指标。本试验中，SRD对玉米发芽率影响不大，SRD对胚芽生长的促进作用最为明显，其次是对胚根长。综合看，以胚根长、胚芽长和贮藏物质运转率作为主要指标考察，沈玉21以200ng/mL植物内生菌提取物作用效果最好，铁研58以25ng/mL效果最好。

本试验只研究了植物内生菌提取物对玉米萌芽期抗旱性的影响，还需进一步考察其对多个其它苗期生理生化指标的影响，以进一步明确它对玉米抗旱性的作用。另外，实验室条件与实际大田应用还有一定的差别，植物内生菌代谢产物提高玉米抗旱能力的效果还需进一步做好田间试验。endprint