内生菌根菌剂对水稻秧苗生长及生理特性的影响

吴秀红， 戚厚芸， 孙 婷， 成 钟， 张天雨， 张振华

(1.南京翠京元生物科技有限公司，江苏南京 210014； 2.江苏省南京市六合区耕地质量保护站，江苏南京 211500； 3.江苏省南京市江宁区耕地质量保护站，江苏南京 211100； 4.江苏省农业科学院，江苏南京 210014)

菌根是指土壤中的真菌菌丝与高等植物根系形成的一种互惠共生体，即真菌菌丝的一端着生在植物根系的内部，另一端延伸到土壤中[1]；一方面共生真菌从植物体内获取必要的碳水化合物及其他营养物质，同时植物也从共生真菌那里得到所需的水分及营养等，并通过菌丝内部的原生质环流迅速地将它们转运到根系内部供植物生长需要[2]，从而达到一种互通有无、互利互助的高度统一。菌根既具有一般植物根系的特征，又具有共生真菌的特性。由于内生菌根真菌的菌丝之间没有横隔，营养物质可以随原生质向根内环流，运输阻力小[3]、速度快。此外，菌根真菌还能产生多种植物生长刺激物质从而调控植物生长代谢。

内生菌根作为植物根系与真菌形成的互惠共生体，从多方面影响着植物的生长发育：一是提高宿主植物对多种矿质养分的吸收；二是提高植物移栽成活率；三是促进植物生长、提高产量并且改善品质，从而在一定程度上增加经济效益；四是增强植物对逆境的抗性；五是影响植物根系分泌活动，增强植物根系的生长。

我国是水稻生产大国，大米是我国人民的传统主食，而且水稻是我国种植面积最大的粮食作物之一[4]，加之目前人们对作物品质越来越多的关注，因此水稻产量和品质的提高对解决粮食自给问题和改善生活起着十分重要的作用。

在实际生产中要想提高水稻产量，一靠扩大种植面积，二靠提高单产水平[5]。然而，受耕地和水资源的双重限制，唯一的途径是通过科技进步来提高产量。水稻育秧秧苗是水稻生产的起点，要使水稻取得高产，发挥最大的增产优势，应培育壮秧苗。因此研究内生菌根对水稻育秧苗的生长以及生理特性的影响具有十分重要的理论和现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

采用9优418杂交粳稻为供试材料，种子购于江苏明天种业科技有限公司。水稻种子经过1个太阳日的晴晒，然后用70%乙醇消毒2 min、1%次氯酸钠溶液处理 30 min、无菌水冲洗数次，再用清水浸种24 h。采用内生菌根菌剂为供试材料，该菌剂以优质精细的凹凸棒土为原料，内含功效各异的多种复合内生菌根真菌，主要菌种为根内根孢囊霉，适用于粮食作物、蔬菜、果树、药用作物和多种经济作物，该菌剂于2016年年底通过农业部认证并颁发内生菌根菌剂产品登记证，登记证号为农业部微生物肥(2016)临字(3500)号，本菌剂购自南京翠京元生物科技有限公司。育秧基质购于兴化市田缘基质肥料有限公司。本试验于2016年9月4日在汤山翠谷现代农业产业园植物工厂中开展，同年10月2日取样送至南京农业大学资源与环境科学学院检测。

接种内生菌根的处理如下：T1，每盘1 g菌剂；T2，每盘 1.5 g 菌剂；T3，每盘2 g菌剂；T4，每盘2.5 g菌剂；对照处理未添加菌剂。试验设置3组重复，每个育秧盘添加2 kg育秧基质。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 水稻秧苗出苗率和发芽势的测定 种子出苗率的计算方法如下：

出苗率=(出苗数/种子数)×100%；

发芽势(GP)=(前7 d发芽种子数/种子总数)×100%。

1.2.2 水稻秧苗素质测定 秧苗素质测定主要观察记录秧苗的基本情况，并对叶片数、苗高、主根数、假茎宽、分蘖数等指标进行测定对比。

1.2.3 秧苗根系活力的测定 根系活力釆用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定[6]。采样部位是秧苗的根系，釆样时间选择晴天的 08：00—09：00。

1.2.4 秧苗植株酶活性的测定 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等酶活性测定参照李合生主编的《植物生理生化实验原理和技术》[6]进行。SOD活性采用氮蓝四唑(NBT)法测定，POD活性采用愈创木酚法测定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定。采样部分为秧苗的成熟叶去除叶脉，釆样时间选择秧苗生长第27天、晴天的08：00—09：00[6]。

1.2.5 秧苗植株可溶性蛋白含量的测定 以考马斯亮蓝染色法[6]测定其可溶性蛋白质含量。采样部分为秧苗的成熟叶去除叶脉，采样时间选择在秧苗生长第27天、晴天的 08：00—09：00。

1.2.6 秧苗植株脯氨酸含量的测定 脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法[6]测定。采样部分为秧苗的成熟叶去除叶脉，采样时间选择在秧苗生长第27天、晴天的08：00—09：00。

1.3 统计分析

所有的数据都是采用3次重复而取得的平均值，结果以“平均值±标准误”表示，数据分析采用SPSS 12.0软件，采用邓肯测试进行单因素方差分析(ANOVA，one-way analysis of variance)，使用最小显著差法(LSD，least significant difference)进行差异显著性分析(α=0.05)。采用Sigmaplot 13.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗育秧种子发芽率和发芽势的影响

由表1可知，与未使用菌剂处理的水稻种子相比，菌剂处理的种子在出苗时间、出苗率以及出苗的整齐度上都具有明显的差异，即在一定程度上提前出苗且较对照更为整齐，其中出苗率以T3处理效果最佳。

表1 不同浓度内生菌根菌剂处理对秧盘出苗的影响

不同浓度处理的内生菌根菌剂对水稻种子发芽效果不同，T3处理效果最佳，即最适浓度为2 g/盘，在不同菌剂处理下，水稻种子的发芽势均有所提升，与对照相比差异明显，在第27天，分别比对照提高25.87%、37.65%、51.77%、40.12%(图1)。这可能与内生菌根菌剂中所含的活性生物菌有关，因为育秧温度适宜，pH值控制得较好，其活性微生物可大量繁殖，且活性较高。

2.2 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗素质的影响

从表2可以看出，在秧龄为23 d时，叶龄、假茎宽、干物质质量均以T3处理效果最佳，不同浓度内生菌根菌剂处理与对照相比在苗高、叶龄、假茎宽、根数、干物质质量、分蘖数方面皆达到显著差异，其中部分浓度内生菌根菌剂处理间差异不显著。从秧苗素质的综合分析表明，叶龄比对照增加 0.46～1.17 d，单株分蘖数比对照增加0.08～0.24个，根数比对照增加 1.1～2.2条，差异均达到显著水平，各处理间差异不大。对各形态指标综合分析得出，使用菌剂处理对秧苗素质的提高有一定的促进作用，其中T3处理效果最佳。

表2 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗素质的影响

注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。秧龄为第23天。

2.3 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗根系活力的影响

根系活力能表现出秧苗对养分的吸收能力，水稻的根系不仅是吸水吸肥和支持地上部的器官，同时也是稻株物质代谢循环中许多重要物质的合成场所[7]。由图2可以看出，使用内生菌根菌剂处理的水稻秧苗根系活力与对照相比明显增强，且差异达到显著水平。其中T3处理效果最佳，在第15天较对照增强了45.61%，第21天增强了75.65%，第27天较对照增强了86.97%。不同处理间T1、T2、T4与T3相比差异基本达到显著水平，T1、T2、T4处理间差异基本不显著。

根系活力测定结果显示，随着时间的推移，不同处理的水稻根系活力总的趋势是持续上升的，在整个处理中T3菌剂处理的根系活力均高于其他处理，且上升速度最快。

2.4 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗生理指标的影响

2.4.1 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗脯氨酸含量的影响 脯氨酸是水稻生理的一个重要指标，正常的水稻花药含有丰富的脯氨酸，它的含量与花粉的发育有密切联系，碳水化合物与脯氨酸相互配合，在受精过程中有提供能量的作用，而且能促进花粉萌发和花药伸长[8]。由图3得出，不同浓度内生菌根菌剂处理下的水稻秧苗，在不同器官中，根部脯氨酸含量最高，分布规律为根>茎>叶，而根部是植物吸收养分和抵抗不良环境最主要的器官。在不同处理下，其脯氨酸含量明显高于对照，T1～T4处理根部脯氨酸含量比对照分别提高0.02%、122.65%、125.69%、46.33%，与对照差异均达到显著水平。

2.4.2 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗可溶性蛋白含量的影响 可溶性蛋白也是作物抗逆性表现的生理指标之一[9]。可溶性蛋白含量可以影响其他生理代谢。在外界环境胁迫的条件下，可溶性蛋白的增加能够增强植物的适应能力，维持正常的代谢，其与脯氨酸的分布规律极为相似[10]。不同浓度内生菌根菌剂处理下的水稻秧苗，在不同器官中，根部可溶性蛋白含量最高，分别比对照增加了13.41%、38.62%、53.75%、42.07%(图4)。其中以T3处理效果最佳，说明适宜浓度的内生菌根菌剂使用量能更为有效地提高水稻秧苗的可溶性蛋白含量。

2.4.3 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗超氧化物歧化酶活性的影响 超氧化物歧化酶是植物酶保护系统中的重要组成成分[11]，由图5可知，施用内生菌根菌剂处理的水稻秧苗在根和茎中的超氧化物歧化酶的活性均明显高于对照。其中根部酶活性与对照差异均达到显著水平，分别比对照提高了25.42%、37.52%、74.89%和37.12%，以T3处理效果最佳。

出现该现象的原因极有可能是因为内生菌根菌剂在土壤中接触到根系分泌物后，会迅速与根细胞结合，形成共生体，菌根通过根外菌丝吸收更多的养分和水分，因此水稻秧苗的各器官中酶活性也大大提高。

2.4.4 不同浓度内生菌根菌剂处理对水稻秧苗过氧化氢酶活性的影响 过氧化物酶作为植物细胞内重要的组成成分，在植物生长过程中具有许多非常重要的生理功能[12]，对植物组织分化、植物抗性等有重要的作用[13]。由图6可以看出，各器官中使用内生菌根菌剂处理的水稻秧苗与对照相比，其过氧化氢酶的活性存在一定差异，但未达到极显著水平，各处理间差异也不明显。

3 讨论和结论

内生菌根菌剂对水稻育苗生长过程产生了显著影响，每盘施用2 g可在一定程度上促进种子的萌发，提高秧苗的整齐度和秧苗素质，苗高、叶龄、假茎宽、根数、干物质质量、分蘖数皆优于对照，此外，使用内生菌根菌剂处理的水稻秧苗根系活力极大提高，可减轻秧苗发病，增强秧苗对不良环境的抵抗能力。

内生菌根菌剂处理下的水稻秧苗，其脯氨酸和可溶性蛋白的含量显著提高，超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性增强，未使用菌剂处理的水稻秧苗，生长缓慢，根系活性较弱，秧苗出苗整齐度不高，对不良环境的抵抗能力较差，其保护酶活性不强。造成以上结果的主要原因可能是由于育秧基质中酸碱度适宜、温度适中，极大地促进了内生菌根菌剂中微生物的繁殖，提高其活性[14-16]。

结合检测分析结果，并运用综合评价方法可得出，使用内生菌根菌剂对水稻育秧出苗率、秧苗素质、酶活性等都具有良好的使用效果，从而进一步提高了水稻秧苗的综合素质，这对实际生产中提高水稻育秧秧苗素质具有重要的现实意义。