内生真菌多糖浸种对苦荞出苗及幼苗素质的影响

向达兵 ，赵江林 ，马成瑞，吴 琪 ，廖加清 ，赵 钢

（1. 成都大学药学与生物工程学院，四川 成都 610106；2. 农业农村部杂粮加工重点实验室，四川 成都 610106）

苦 荞〔Fagopyrum. tataricum（L.）Gaertner〕属蓼科（Polygonaceae）双子叶植物，起源于中国，是中国一种重要的特色杂粮作物。中国苦荞麦种植面积居世界第一位［1-2］，主要分布在云、贵、川等高寒及边远山区［3-4］。苦荞由于其独特的营养和药用价值［5］，近年来越来越受到人们的青睐，市场需求量日益增大。因此，发展苦荞麦生产对促进中国边远山区农民增产增收、脱贫致富、发展特色产业和乡村振兴具有重要的现实意义。

苦荞种子在常温下不耐贮藏，生活力降低快，导致出苗率低，幼苗素质差，影响苦荞生产［6］。而出苗和幼苗素质是作物高产的基础，如何提高出苗率、增强苦荞幼苗素质是确保苦荞高产的关键［1，7-8］。前人针对其他作物种子出苗、幼苗素质开展了大量研究，包括播种方式、施肥，化学调控，逆境胁迫和种子处理等［9-12］，但有关苦荞种子出苗和提升苗素质方面的研究甚少。

前人研究发现内生真菌对宿主植物具有促进生长的作用，包括种子发芽和植株生长等方面［13-14］，且起关键作用的是从真菌子实体、菌丝体及发酵液中分离出的真菌多糖。多糖在农业领域有着广泛的应用前景，不同来源的多糖对作物种子的萌发、生长和抗逆性均具有较好的促进作用，但作用效果有较大差异［15-16］。课题组前期从苦荞植株中分离鉴定系列菌株，发现其提取的多糖对诱导发芽有一定的效果［17-18］，为进一步探究其在生产上应用的可行性，研究了不同浓度的内生真菌多糖浸种对苦荞出苗率及幼苗质量的影响，寻找最适宜苦荞出苗和生长的浸种浓度，可为内生菌多糖的进一步探索和在苦荞上的应用，以及优质高产栽培技术提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年8～10月在成都大学教学试验农场（30°65′N、104°19′E）进行，该地区海拔499 m，属亚热带季风性湿润气候，温暖多雨，年平均气温17.5°C，年均降雨量1 124.6 mm，年平均日照时数1 227 h。试验地土壤为重壤土，0～20 cm土层的基础养分情况为：有机质11.7 g/kg、全氮0.72 g/kg、全磷0.49 g/kg、全钾15.9 g/kg、碱解氮51.0 mg/kg、速效钾32.9 mg/kg、有效磷23.2 mg/kg。

1.2 试验材料

试材为川荞1号和西荞1号苦荞种子，分别由四川凉山彝族自治州昭觉农业科学研究所和成都大学提供，两个品种均在室内自然条件下存放12个月。

1.3 试验设计

试验采用两因素随机区组设计，设置因素A为品种：A1（川荞1号），A2（西荞1号）；因素B为内生真菌多糖浸种浓度：B1（清水对照），B2（100 mg/kg），B3（200 mg/kg），B4（400 mg/kg），B5（800 mg/kg）。 3次重复，小区面积10 m2（2 m×5 m），每小区20行，行距25 cm，行长2 m，穴距20 cm，每行10穴。试验采用穴播，每穴8粒，播种前按225 kg/hm2底施复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15），播后覆土。其他管理措施按高产田管理，注意除草和病虫害防治，力求所有试验小区条件一致。

1.4 内生真菌多糖溶液的制备

内生菌株Fataf6，分类命名为Bionectria pityrodes，为成都大学农业部杂粮加工重点实验室在苦荞植株上进行分离、提取和鉴定［19-20］。

取编号CGMCCNo.10101的干菌丝，粉碎后用95%乙醇与石油醚混合溶剂（体积比为1∶1）在50℃下进行热回流提取2 h，以去除菌丝体中的单糖、二糖和脂类物质，离心后弃上清液，晾干残渣。将去除单糖、二糖和脂类物质的菌株按水料比为30 mL∶ 1 g用蒸馏水在90℃热回流提取2 h，共提取2次；合并2次提取液并浓缩，添加3倍体积的95%乙醇，在4℃下沉淀48 h， 收集沉淀，依次用无水乙醇、丙酮洗涤，获得菌株多糖。

1.5 测定项目及方法

1.5.1 土壤理化性质 于苦荞播种前测定土壤基础肥力，取全田0～20 cm土层混合样，其中有机质含量测定采用重铬酸钾容量法，碱解氮含量测定采用碱解扩散法，全磷和速效磷含量测定采用钼锑抗比色法，全氮含量测定采用凯氏定氮法，全钾和速效钾含量测定采用火焰光度计法［21］。

1.5.2 出苗率 于苦荞生长至二叶期，在每个小区内选择长势均匀且具有代表性的区域2 m2，调查基本苗数，计算出苗率：

出苗率（%）=基本苗（105株/hm2）×千粒质量（kg）×100/播种量（kg/hm2）。

1.5.3 SPAD值 于苦荞生长至四叶期时，选择晴天的上午，每个小区选择5株具有代表性的幼苗，使用SPAD-502仪（土壤、作物分析仪器开发，Soil and Plant Analyzer Development）测定倒三叶（完全展开叶）的SPAD值。

1.5.4 根系活力 在苦荞生长至四叶期，采用挖方的方法取15株长势基本一致的苦荞幼苗，将根洗净后用滤纸吸干水分，剪下幼苗全部根系，再将根系充分混匀后称取0.5 g，采用TTC（氯化三苯基四氮唑）法［22］测定苦荞幼苗的根系活力。

1.5.5 形态指标 样品同1.5.3，测定SPAD值后，带根一起进行取样，利用直尺分别测定样品的株高、第1节间长度、第1节间茎粗度，然后采用打孔称重法测定样品的绿叶面积。

1.5.6 干物质积累量和根冠比 样品同1.5.3，将苦荞植株分为根、茎和叶3部分，根用清水洗净，分装于牛皮纸袋，置于电热恒温鼓风干燥箱中105℃杀青0.5 h，并65℃下烘干，分别称其根、茎、叶的干物质质量，并计算其整珠干物质质量（根+茎+叶），计算根冠比：

根冠比＝地下部干物质质量/地上部干物质质量（叶＋茎）

试验数据运用Excel进行处理，用DPS14.5软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞出苗率的影响

由图1可知，内生真菌多糖浸种可显著提高苦荞出苗率，川荞1号、西荞1号均随浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势，浓度为100 mg/kg时出苗率最高，分别为83.27%和85.20%。川荞1号以100 mg/kg处理显著高于清水对照，但与其他处理差异不显著，而西荞1号与其他处理差异达显著水平。川荞1号出苗率以清水对照最低、为71.11%，显著低于100 mg/kg处理，但与其他浓度处理差异不显著；西荞1号出苗率以800 mg/kg处理最低、为63.89%，也显著低于100 mg/kg处理，但与其他浓度处理差异不显著。

图1 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞出苗率的影响

2.2 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞幼苗农艺性状的影响

由表1可知，适当浓度的内生真菌多糖浸种可显著增加苦荞的植株高度，以100 mg/kg处理株高最高，川荞1号和西荞1号苗高分别为16.3、16.6 cm，显著高于其他处理，两个品种株高均随喷施浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势；第1节间粗度以100 mg/kg处理最高，200 mg/kg处理次之，但两者间差异不显著，并显著高于其他处理；单株叶面积随喷施浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势，以100 mg/kg喷施处理最高，川荞1号和西荞1号的单株叶面积分别为278.9、255.9 cm2，显著高于其他处理。而内生真菌多糖浸种对第1节间长度无影响。

表1 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞苗农艺性状的影响

2.3 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞各器官干物质积累量和根冠比的影响

2.3.1 各器官干物质积累量 由表2可知，内生真菌多糖浸种对苦荞的各器官干物质积累量有显著的影响。其中，根干物质重以100 mg/kg处理最高，川荞1号和西荞1号的根干物质重分别为0.084、0.054 g，与其他处理差异达显著水平（P＜0.05）；茎秆和叶干物质重均随内生真菌多糖浸种浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势，也以100 mg/kg最高，川荞1号分别为0.33、0.67 g，显著高于其他处理，西荞1号分别为0.67、0.66 g；100 mg/kg处理川荞1号和西荞1号苦荞苗总干物质重分别为1.07、1.00 g，均显著高于其他处理，且均以400、800 mg/kg处理总干物质重最低，差异均不显著。

表2 内生真菌多糖浸种对苦荞幼苗干物质积累量的影响

2.3.2 根冠比 由图2可知，内生真菌多糖浸种对苦荞苗根冠比具有显著影响，两个品种均随浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势，以100 mg/kg处理最高，川荞1号和西荞1号的根冠比分别为0.084、0.086，均显著高于400、800 mg/kg处理和清水对照；川荞1号100 mg/kg处理与200 mg/kg处理差异不显著，而西荞1号差异达显著水平。

图2 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞苗根冠比的影响

2.4 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞幼苗根系活力及叶片SPAD值的影响

由表3可知，内生真菌多糖浸种对苦荞苗根系活力有显著影响。两个品种根系活性随浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势，以100 mg/kg处理最高，川荞1号和西荞1号的根系活力分别为0.82、0.84 mg/g·h，显著高于其他处理；其次为200 mg/kg处理，喷施清水对照最低。川荞1号的SPAD值以100 mg/kg处理最高、为31.8，显著高于400、800 mg/kg处理和清水对照，但与200 mg/kg处理差异不显著；西荞1号的SPAD值以100 mg/kg处理最高，显著高于其他处理，以800 mg/kg处理最低，为28.5。

表3 内生真菌多糖浸种对苦荞幼苗根系活力和SPAD值的影响

3 结论与讨论

3.1 内生真菌多糖浸种浓度对出苗率的影响

农业生产中，种子整齐出苗是获得作物高产、稳产的关键和基础［23］，出苗率的高低是评价播种质量的重要参考指标，出苗“早、全、齐、匀”对培育壮苗、实现优质高产至关重要［23-24］。本试验中，自然存放1年的苦荞种子在清水浸种处理时出苗率均低于73%，显著低于适当内生真菌多糖浓度浸种处理，说明自然存放后苦荞种子生活力下降，出苗率降低。赵钢等［1］研究认为，苦荞种子在自然存放条件下不耐贮藏，生活力下降较快，不利于生产中培育全苗和壮苗。采用100 mg/kg内生真菌多糖浓度浸种时，两个苦荞品种出苗率均提升到83%以上，提高了16.0～17.4个百分点，且差异达显著水平，说明适当浓度的内生菌多糖浸种对提高出苗率具有重要的作用。郭志欣等［25］研究认为，多糖可通过启动或加强了种子萌发的代谢过程，促进了种苗的生长发育，从而提高出苗率。谢冬娣等［26］、姜虎生等［27］研究壳聚糖处理白菜及苦瓜种子萌发时也得出了相一致的结论。本试验通过在苦荞中分离取得内生真菌多糖，通过浸种诱导苦荞发芽，提高了发芽率，但其多糖如何促进种子生活力的增加，从而提高发芽率，还有待进一步研究和探讨。

3.2 内生真菌多糖浸种浓度对苦荞幼苗素质的影响

培育优质幼苗是作物高产的主攻方向，壮苗是优良幼苗的综合体现［28］。壮苗主要表现在根系发达、干物质质量较高、叶色浓绿、茎秆粗壮及长相敦实等方面［29-30］。本试验发现，内生真菌多糖浸种浓度会显著影响苦荞苗的素质，100 mg/kg内生真菌多糖处理的苦荞苗植株干物质量、根冠比、叶面积、茎粗及叶绿素含量显著增加，苦荞苗健壮。叶绿素是植物合成有机物的必需物质，叶绿素含量增加有助于提高光合速率，促进作物的能量循环和物质代谢，使植株健壮［31］。黄诗宸等［32］研究发现适当浓度的多糖浸种能显著提高水稻萌发的根长和芽长生长，显著提高水稻幼苗的生长特性及叶长、株高、叶绿素和类胡萝卜素等，促进植株的生长特性和增强抗逆性［33］。王娜等［15］认为植物内生菌提取物对水稻生长发育有明显的调控效应，并认为外用植物内生菌提取物必然会影响水稻体内某些激素的含量以及激素间的平衡，而这种关系的改变必然引发其生理生化特性甚至形态上的效应［14，34］。本试验中，内生真菌多糖浸种使苦荞苗根系更加发达，增加植株的长势，幼苗更加健壮，但多糖如何作用使苦荞苗植株形态生理发生变化尚不清楚，前人研究也未给出更多解释［35-36］，下一步需要对其作用机制进行进一步的探讨和阐释。