枯草芽孢杆菌SQR9促进黄瓜生长的效果

袁玉娟，徐晨伟

（1.江苏省固体废弃物资源化高技术研究重点实验室·南京农业大学 南京 210095；2.南通科技职业学院 江苏南通 226007）

枯草芽孢杆菌SQR9促进黄瓜生长的效果

袁玉娟1,2，徐晨伟1,2

（1.江苏省固体废弃物资源化高技术研究重点实验室·南京农业大学 南京 210095；2.南通科技职业学院 江苏南通 226007）

在温室条件下，通过组培试验和盆栽试验，探究SQR9促进黄瓜生长的效果。试验结果表明，在健康水稻土中添加SQR9菌液的处理组1、2、3的地上部分株高分别为CK的1.46、2.21和2.30倍，根系长度比CK分别增加了17%、75%、126%，处理1、2、3的黄瓜干质量分别是CK的1.19、1.84、1.91倍。处理组的叶绿素含量和光合速率都有不同程度提高。SQR9在盆栽试验中能有效促进黄瓜生长。

黄瓜；SQR9；生长；效果

PGPR（plant growth promoting rhizobacteria），泛指生存于植物根际环境中、能促进植物生长的一类有益细菌。迄今为止，研究比较深入系统的并在生产实践中推广应用较多的主要PGPR类细菌有放射土壤杆菌、假单胞杆菌和芽孢杆菌。对PGPR的研究，已日益成为植物病害生防的热点课题。枯草芽孢杆菌SQR9是从黄瓜种植发病区的健康植株根际分离到的一株微生物，能强烈抑制土传枯萎病病原真菌黄瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum J.H.Owen,FOC)，本试验通过组培及盆栽试验，研究SQR9对促进黄瓜植株生长的效果。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株 枯草芽孢杆菌SQR9，由南京农业大学江苏省固体废弃物资源化高技术研究重点实验室筛选。

1.1.2 培养基 LB培养基。无机培养基，配方如下：826 mg·L-1Ca(NO3)2；607 mg·L-1K2SO4；53 mg·L-1NH4NO3；370 mg·L-1MgSO4；181 mg·L-1KH2PO4；5 mg·L-1EDTA-Fe，Hoagland 微量元素，3.2 g·L-1Phytagel，pH 6.8～7.0。将培养基进行高温灭菌，灭菌后的培养基在倒入组培瓶（ZP5-330，高107 mm×口径60 mm×底径70 mm，容量330 mL）之前加入无菌碘硝基四唑紫(购自阿拉丁试剂公司)至10 mg·L-1，然后在室温冷却凝固。

1.1.3 黄瓜品种 供试黄瓜品种为‘津春4号’，由天津黄瓜研究所提供。

1.1.4 供试土壤 未种植过黄瓜的健康水稻土。组培试验于2009年8月3日至2010年8月24日在南京农业大学资源与环境科学学院组培室中进行；盆栽试验于2009年9月17日至2009年11月8日在江苏新天地生物肥料工程中心（南京农业大学江苏省固体废弃物资源化高技术研究重点实验室）温室中进行。

1.2 方法

1.2.1 菌液制备 取-70℃保存的SQR9菌液在LB固体平板上活化，取单菌落接种于3 mL LB液体培养基中，37℃过夜培养。再以1%的接种量转接于100 mL LB 液体培养基中，37℃、170 r·min-1震荡培养 24 h，12 000 r·min-1离心，弃上清液，加 100 mL ddH2O制成菌落悬浮液。

1.2.2 无菌黄瓜芽制备 将黄瓜种子消毒，消毒方法：用60℃的温水浸泡种子并不断搅拌直至冷却到室温，再将种子在无菌环境下用10%（φ）的H2O2消毒10 min，最后用无菌水漂洗6次。将消毒好的种子放入无菌器皿中在30℃环境下催芽5 d。将黄瓜芽再次消毒，消毒方法：用70%的酒精浸泡15 s，再用1%的升汞消毒3 min，最后用无菌水漂洗6次，即制备成无菌黄瓜芽。

1.2.3 试验设计 组培试验设计：无菌条件下，消毒的黄瓜芽浸泡在SQR9菌液中16 h后作处理，以浸泡在无菌液体培养基中的无菌黄瓜芽作CK。放入组培瓶后在光照培养箱中培养，培养条件为：28℃、12 h光照/12 h黑暗培养15 d，然后收集黄瓜植株根系制片，观察培养基颜色变化及植株生长状况。盆栽试验设计见表1。

前期营养钵处理：营养钵规格为高10.2 cm、上口直径8 cm、底部直径5 cm，2株幼苗，在温室中培养，温度23～30℃，每天按需浇水，每营养钵加入健康水稻土300 g，待幼苗生长出4～5片真叶后移栽至大盆钵中生长。后期盆钵处理：盆钵规格为外径24 cm、底径18.5 cm、高20.6 cm，每钵1株苗，设置30个重复，每10个盆钵1个区组，分3个区组，每钵加入健康水稻土壤5 kg，培育在温室中，温度23～30℃，每d按需浇水，每10 d用100 mL菌液强化1次。

表1 盆栽试验处理

1.2.4 数据统计与分析 黄瓜移苗后，每隔10 d记录植株生长状况。

植株长度测量方法：将黄瓜苗小心从盆钵中取出，用蒸馏水冲洗去除根部的土壤，然后用吸水纸吸干水分，将黄瓜苗平铺于吸水纸上，测量植株高度。截取黄瓜根部，用蒸馏水冲洗根部土壤，采用根系扫描仪测量地下部长度，扫描仪为EPSON perfection Various V700 photo。

光合作用及叶绿素含量测定：净光合速率晴天用LI-6400(Li-co Ltd.USA)光合作用测定仪测定；用叶绿素仪SPAD-502(Minolta,Japan)分别测定顶端第一片叶的叶绿素含量。

试验数据采用Microsoft Excel处理，采用SPSS 11.5进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理根际颜色变化

从图1可以看到，用SQR9菌液浸泡的黄瓜芽，其根系在生长过程中始终伴随着强烈的红色反应，而CK则没有。碘硝基四唑紫在培养基中本来是无色的，当遇到微生物活动后会变红色。在黄瓜生长过程中，根际始终伴随强烈的红色反应，表明SQR9能在黄瓜根际沿着根的生长方向不断生长繁殖。经过SQR9菌液浸泡后，黄瓜苗长势明显优于CK处理。

图1 不同处理下黄瓜根际颜色反应

2.2 不同处理对植株地上部高度的影响

从植株的地上部高度来看，不同处理存在显著差异（图2）。处理1、2、3的地上部株高分别为CK的1.46、2.21和2.30倍，而处理2和3间差异不显著。结果表明，加入SQR9菌液能显著促进植株生长。

2.3 不同处理对植株根系长度的影响

不同处理对黄瓜根系长度的影响如图3所示，与CK相比，处理1、2、3的根系长度有显著的提高；处理1、2、3的根系长度分别比CK增加了17%、75%、126%。处理2、3都表现出了良好的促进生长的能力，仅盆钵用SQR9强化的处理2略低于营养钵和盆钵都用SQR9强化的处理3，而仅营养钵用SQR9强化的处理1的促进生长的效果显著低于处理 2和 3。

图2 不同处理对黄瓜地上部高度的影响

图3 不同处理对黄瓜根系长度的影响

2.4 不同处理对黄瓜干质量的影响

不同处理对黄瓜生物量的影响如图4所示，与CK相比，处理1、2、3的黄瓜干质量有显著的提高；处理1、2、3的黄瓜干质量分别是CK的1.19、1.84、1.91倍。仅营养钵用SQR9强化的处理1略低于处理2和3，而营养钵和盆钵用SQR9共同强化的处理3与仅盆钵用SQR9强化的处理2间没有显示出显著的差异。

图4 不同处理对黄瓜干质量的影响

2.5 不同处理对黄瓜叶绿素含量的影响

叶绿素是重要的光合作用物质，叶绿素含量的多少在一定程度上反映了植物光合作用强度的高低，从而影响植物的生长。处理1、2、3叶绿素含量相比CK均有升高（图5）。与CK相比，处理1没有显著差异，处理2、3叶绿素含量分别升高了54%、91%，差异均达到显著水平。

图5 不同处理对黄瓜叶绿素含量的影响

2.6 不同处理对光合速率的影响

不同处理光合速率变化由图6可知，适宜环境条件下，不同处理光合速率存在显著差异。CK的光合速率明显低于其他处理，处理1、2、3较CK分别高出了31%、54%、138%，其中处理3是CK的2.38倍。

图6 不同处理对黄瓜光合速率的影响

3 讨论

枯草芽孢杆菌SQR9是本实验室分离筛选到的一株高效拮抗菌，该菌株促进植物生长的效果已经被证实[1]，梁晓琳等[2]对设施番茄的研究表明，施用含菌株SQR9的复合微生物肥料能够有效提高单季设施番茄的产量。

笔者通过建立“Phytagel-植物-PGPR”限菌系统来进一步验证其促进生长的能力，排除了其他因素的干扰而进行组培试验，能够较好地研究PGPR菌株在根部的定殖和扩展方式，观察了SQR9对黄瓜生长状况的影响。而在制样过程中，培养基又很易被洗掉，不影响试验结果的观察。同时，也补充了盆栽试验，进一步验证SQR9促进黄瓜生长的能力。

其他研究表明，在无机培养基上，微生物的活动由于缺乏营养物质会受到限制[3]。本试验采用无机培养基，观察SQR9在黄瓜根际的活动，试验结果表明，SQR9处理的黄瓜根系在整个生长过程中都伴随强烈的红色反应，SQR9处理的黄瓜苗长势优于CK处理（图1）。加入碘硝基四唑紫的培养基中本来是无色的，当遇到微生物活动后会变红色。根际的颜色变化表明，SQR9能在黄瓜根系生长过程中沿着根的生长方向不断滋生，并在根系表面大量繁殖，形成生物墙。因为培养基中基本全为无机营养，细菌的生长受到限制，而在培养基中SQR9能在黄瓜根际大量繁殖，且黄瓜生长旺盛，表明SQR9能利用黄瓜根系分泌物提供的碳源、氮源进行繁殖，同时促进了黄瓜的生长。

为了研究菌株的促进生长的效果，本试验分别测定了处理植株的株高和干质量，其中地上部株高分别为CK的1.46、2.21和2.30倍（图2），植株干质量分别是 CK 的 1.19、1.84、1.91倍（图 4）。处理 2、3间差异都不显著，而处理1和处理2、3间存在显著差异。结果表明，枯草芽孢杆菌SQR9在黄瓜生长前期不能明显的提高其株高，但在生长后期却表现明显。这可能是由于前期在室内育苗，受环境条件的限制，SQR9未能及时占领有利生态位点并适应根际微生态环境，而后期由于土壤、水分、温度的适宜，SQR9充分发挥了其促进生长的效应。

Sánchez-Cailderón 等[4]指出，缺磷时主根生长受到抑制，而营养元素在侧根发生和生长中起到了很大的作用[5-7]，缺素环境中根系的生长因营养胁迫发生变化。本试验研究结果表明，加入SQR9菌液的处理1、2、3的根系长度分别比CK增加了17%、75%、126%（图3）。说明SQR9能够给黄瓜提供营养元素，促进了黄瓜根系的生长。

叶绿素主要存在于植物的叶片中，绝大多数叶绿素在光反应中吸收光能并将光能转变成电能，所以，叶片中叶绿素含量与光反应有很大关系，植株叶片叶绿素含量增加，使光反应加强，提高植物的光合速率，加快碳水化合物的合成以满足植物加快生长的需要[8]。所以说植物体内叶绿素含量的高低直接影响光合作用的强弱，对植物的生长起决定性作用。从测定结果可以看出（图5），仅营养钵加入SQR9的处理1的叶绿素水平稍有提高，而盆钵加入SQR9的处理2、3的叶绿素含量较CK分别升高了54%、91%，差异均达到显著水平。叶片中叶绿素的上升也直接影响了植株的光合作用。图6也显示，黄瓜光合速率与叶绿素含量成正相关。SQR9显著地提高了叶片叶绿素含量，促进了植株光合作用，从而间接地促进了黄瓜的生长。

前人研究总结，促进生长的作用机制包括菌体产生的生理活性物质促进植物生长，产生的代谢物质抑制或阻抗根部病原菌的发展，间接促进植物生长[9]。细菌可以通过多种方式促进植物生长，如生物固氮[10]，产生植物激素[11-13]，通过诱导寄主植物产生植物激素、改善植物对矿物质的利用率[14]，通过改变寄主植物对霜冻等有害环境条件[15]及有害病原生物的敏感性进而防治植物病害的发生或诱导作物对可变环境条件的抗性等。SQR9以何种方式促进黄瓜的生长，还有待于进一步研究。

4 结论

由本实验室筛选出的SQR9菌株能够在黄瓜根际成功定殖，对黄瓜生长有促进作用。单独施用SQR9菌液，能够促进黄瓜植株的生长，黄瓜植株的株高、干质量、叶绿素含量和光合速率显著大于CK处理。

[1] 袁玉娟．Bacillus subtilis SQR9的黄瓜促生和枯萎病生防效果及其作用机制研究[D]．南京：南京农业大学，2011．

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Effects of SQR9 on growth promotion of cucumber

YUAN Yujuan1,2,XU Chenwei1,2

（1.Jiangsu Provincial Key Lab for Organic Solid Waste Utilization，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，Jiangsu，China；2.Nantong College of Science and Technology，Nantong 226007，Jiangsu，China）

In order to investigate the effects of SQR9 on cucumber growth,tissue culture and pot experiments were carried out.The results showed that the growth of cucumber could be effectively promoted by the addition of SQR9.The plant height of treatments 1,2 and 3 was 1.46,2.21 and 2.30 times higher than CK.The root length increased 17%,75%and 126%,and the dry weight of cucumber was 1.19,1.84 and 1.91 times heavier than CK,respectively.Meanwhile,the chlorophyll content and photosynthetic rate of treatments were higher than CK.In conclusion,SQR9 showed significant effects on cucumber growth in pot experiment.

Cucumber;SQR9;Growth;Effects

2016-07-30；

2016-12-29

南通市科技计划项目——利用贝壳粉有机肥生物调理剂修复连作大棚土壤的研究（MS12015037）；2017江苏省挂县强农富民工程项目

袁玉娟，女，硕士，主要从事植物营养与病害研究。E-mail:yyj2659@sohu.com