植物生長促生菌對鹽脅迫下水稻種子萌發及幼苗生長的影響

辛樹權 王貴 高揚

摘要：ＪＴ－５是從水稻根際土壤中分離得到的１株植物生長促生菌。在不同濃度鹽（氯化鈉）溶液的脅迫下，ＪＴ－５對水稻種子的萌發、幼苗的生長發育有顯著的促進作用。水稻種子經菌株ＪＴ－５處理后，在第三天的發芽勢顯著地提高。在鹽濃度為５０、７５、１００、１２５ ｍｍｏｌ／Ｌ時，ＪＴ－５處理組水稻種子的發芽勢分別為８４．４４％、９２．２２％、８０．００％和８４．４４％，而相應的對照組僅為６８．８９％、５４．４４％、３５．５６％和１７．７８％；同樣濃度的鹽脅迫下，ＪＴ－５能夠有效地促進水稻幼苗根長和苗高的生長，分別比對照處理組的根長長１０～９０ ｍｍ和苗高高１０～４０ ｍｍ；ＪＴ－５處理組水稻的不定根數多于對照組１．０～２．６條；經ＪＴ－５處理后的優勢均隨鹽溶液濃度的增加呈擴大趨勢；苗干重和根的含水量（占鮮重）均高于對照組。

關鍵詞：植物生長促生菌；鹽脅迫；水稻發芽勢；根長；苗高；含水量

中圖分類號：S182文獻標識碼：Ａ文章編號：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

土地鹽堿化是影響水稻生產進一步穩定發展的最大制約因素之一。我國東北、華北和西北的內陸干旱和半干旱地區以及長江以北的濱海鹽堿稻作區，在水稻種子萌發階段易受到鹽堿的危害，導致水稻發芽勢降低、發芽不齊、芽尖枯黃和彎曲，甚至死亡［１］；同時鹽堿稻區水稻在幼苗生長階段也發生不同程度的鹽堿危害，影響著水稻基本苗的確立和光合群體的建立［２］。因此，水稻發芽期和幼苗期的耐鹽堿性是鹽堿稻區水稻早期生長階段不可忽視的抗逆性狀，應引起足夠的重視。近年來，國內外學者主要是對水稻品種本身耐鹽堿性的提高進行研究，對水稻發芽期和幼苗期的耐鹽堿性進行鑒定評價［２］，篩選出一批耐鹽堿的優異種質［３－９］。但篩選耐鹽堿的水稻品種是利用水稻本身具有的抗鹽堿性，涉及種質資源的尋找、作物的遺傳性狀及作物育種等諸多方面的問題，其耗時費力，且具有不確定性。我們利用植物促生細菌（Ｐｌａｎｔ Ｇｒｏｗｔｈ－ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ Ｒｈｉｚｏｂａｃｔｅｒｉａ，ＰＧＰＲ）［１０］的介入來處理普通的不耐鹽堿水稻品種的種子，同樣能夠有效地解決水稻種子在鹽堿脅迫下萌發及幼苗生長階段所受到的危害。

１材料與方法

所用稻種為２００６年收獲的超級稻，細菌菌株JT-5于２００６年從吉林省九臺農場稻田的水稻根部分離獲得，試驗所用到的化學藥品均為分析純。水稻種子經過去雜挑選后，先用質量濃度為３０ ｇ／Ｌ的次氯酸鈉溶液消毒２０ ｍｉｎ［２］，然后用去離子水沖洗５次。將稻種以三明治形式夾于大試管（３０ ｍｍ×３００ ｍｍ）內的兩層濾紙間，再用５ ｍＬ預先調好濃度的JT-5菌懸液（ＯＤ５３５ ｎｍ＝０．５０±０．０２）［１１］浸濕濾紙（對照用去離子水），最后加入不同濃度的氯化鈉溶液（０、２５、５０、７５、１００、１２５ ｍｍｏｌ／Ｌ）３０ ｍＬ，以容器封口膜封口，豎置于２８ ℃恒溫培養箱內培養，從第三天開始每隔１２ ｈ記錄１次發芽數（以根長等于種子的長或者芽長等于種子長的一半為發芽標準）［１２］，連續記錄到第六天；芽發齊后，轉移到光照培養箱培養，一周后測量根長和苗高［１３］；苗和根的干重、鮮重；水稻苗根的脯氨酸含量測定參照張志良等［１４］的方法；利用ＳＰＳＳ１３．０軟件進行統計分析。

２結果與分析

２．１鹽脅迫下ＪＴ－５菌株對水稻種子發芽勢和發芽率的影響

由表１可知，對照處理組中水稻種子的發芽勢隨著鹽脅迫濃度的增加而逐漸降低；而經ＪＴ－５菌株處理后，水稻種子的發芽勢相對穩定，只是在無鹽脅迫時，ＪＴ－５菌株處理的發芽勢有所降低，但是并無顯著性差異（Ｐ＞０．０５），給予水稻生存環境一定的鹽脅迫后，ＪＴ－５對水稻種子發芽勢的促進作用就逐漸地表現出來，在氯化鈉濃度為７５ ｍｍｏｌ／Ｌ時，發芽勢極顯著地高于對照處理組（Ｐ＜０．０１）。就發芽率而言，在試驗所用的鹽濃度范圍內，對照處理組呈下降的趨勢，但變化不明顯，發芽率都在75％以上，而經ＪＴ－５處理后，高濃度的鹽脅迫下水稻的發芽率仍高于對照組，均超過９０％。結果表明，對照處理中，隨著鹽濃度增加，種子發芽的時間推遲、發芽過程延長、發芽率降低，和郭彥等［１３］的研究結果一致；但種子經ＪＴ－５菌株處理后，能有效地改善以上情況，ＪＴ－５菌株能夠在鹽脅迫下有效地促進水稻種子的萌發。

２．２鹽脅迫下ＪＴ－５菌株對水稻幼苗的根長、苗高及不定根數的影響

由表２可知，在鹽脅迫濃度不大于１００ ｍｍｏｌ／Ｌ時，未經ＪＴ－５菌株處理的水稻幼苗根長的變化幅度不大；但在鹽濃度為１２５ ｍｍｏｌ／Ｌ時，其根長突然變短；接種ＪＴ－５菌株后，高鹽濃度下根長顯著長于對照組（Ｐ＜０．０５）。由圖１可知，經ＪＴ－５菌株處理后，在鹽濃度高于５０ ｍｍｏｌ／Ｌ時，苗高均高于未接種ＪＴ－５菌株的處理組；接種ＪＴ－５菌株后水稻幼苗的不定根數目統計結果均顯著多于對照組（Ｐ＜０．０５）。

２．３鹽脅迫下ＪＴ－５菌株對水稻幼苗干物質量、含水量（占鮮重）的影響

由圖２可知，在鹽脅迫下，經ＪＴ－５菌株處理的苗干物質量均高于對照組，與苗高的結果一致；而根的干物質量則低于對照組，與根長的結果剛好相反。但從水稻幼苗組織含水量（占鮮重）來看（圖３），是否經ＪＴ－５菌株處理，對水稻幼苗地上部分的含水量并無影響，而根的含水量則是ＪＴ－５菌株處理組均高于對照組（圖４）。上述結果表明，菌株ＪＴ－５在鹽脅迫下能夠促進水稻幼苗地上部分干物質量的積累，同時有效地促進幼苗根對水分的吸收，且隨著鹽脅迫程度增強而呈加強趨勢。

２．４鹽脅迫下ＪＴ－５菌株對水稻幼苗根脯氨酸含量的影響

由圖５可知，經ＪＴ－５菌株處理后，水稻幼苗根脯氨酸含量也是隨著鹽溶液濃度的增大而增大，但是均低于對照處理組，這可能是由于細菌的活動緩解了鹽溶液對水稻幼苗的部分脅迫壓力，具體原因有待進一步研究。

３討論

試驗結果證明，菌株ＪＴ－5在較高濃度的鹽脅迫下能有效地促進水稻種子的萌發；對水稻幼苗的苗高、根長和不定根數有促進生長的作用；促進地上部分干物質量的積累；促進根對水分的吸收。通過測定水稻幼苗根脯氨酸含量的結果可知，ＪＴ－５菌株并非是通過增加水稻體內脯氨酸的含量來獲得對鹽溶液的抗逆能力的，該菌株并不具有ＡＣＣ脫氨酶活性，無法用Ｇｌｉｃｋ等［１０］的理論來解釋，因此ＪＴ－５菌株對水稻種子的萌發和對水稻幼苗生長的促進作用機制還需進一步的研究。

目前我國耕地面積不斷減少，土地鹽堿化不斷惡化，國內現階段治理和開發鹽堿化土地的方法大多停留在物理、化學的手段上，生物方法主要是尋求耐鹽堿物種，而應用微生物技術參與治理和開發鹽堿化土地在國外雖有一些報道，但是國內至今還未見相關報道。利用細菌和相應的植物相互作用來加強植物的耐鹽堿抗逆性，增強水稻對鹽堿的耐受范圍，以達到治理和利用鹽堿化土地的目的，這無疑為治理和開發鹽堿化土地提供了一條有效的新途徑。

參考文獻：

［１］ 李紅梅，金素榮． 鹽堿對水稻生產的危害及防治措施［Ｊ］． 墾殖與稻作，２００３（５）：３５-３６．

［２］ 祁棟靈，張三元，曹桂蘭，等．水稻發芽期和幼苗前期耐堿性的鑒定方法研究［Ｊ］． 植物遺傳資源學報，２００６，７（１）：７４-８０

［３］ 應存山． 中國稻種資源［Ｍ］． 北京：中國農業科學技術出版社，１９９３．７９-８０．

［４］ 程廣有，許文會，黃永秀． 關于水稻苗期Ｎａ２ＣＯ３篩選濃度和鑒定指標的研究［Ｊ］． 延邊農學院學報，１９９４，２６（１）：４２-５１．

［５］ ＮＥＵＥ Ｈ Ｕ． Ｒｉｃｅ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｓｏｕｔｈ ａｎｄ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ａｓｉａ［Ｍ］． Ｍａｎｉｌａ：ＩＲＲＩ， Ｐｈｉｌｉｐｐｉｎｅｓ，１９９４．１１５-１４３．

［６］ 程廣有，許文會，黃永秀． 植物耐鹽堿性的研究——水稻耐鹽性與耐堿性相關分析［Ｊ］． 吉林林學院學報，１９９６，１２（４）：２１４-２１７．

［７］ 郭望模，傅亞萍，孫宗修．水稻芽期和苗期耐鹽指標的選擇研究［Ｊ］． 浙江農業科學，２００４（１）：３０-３３．

［８］ 方先文，湯陵華，王艷平． 耐鹽水稻種質資源的篩選［Ｊ］． 植物遺傳資源學報，２００４，５（３）：２９５-２９８．

［９］ 陳志德，仲維功，楊杰，等． 水稻新種質資源的耐鹽性鑒定評價［Ｊ］． 植物遺傳資源學報，２００４，５（４）：３５１-３５５．

［１０］ ＧＬＩＣＫ Ｂ Ｒ，ＰＥＮＲＯＳＥ Ｄ，ＬＩ Ｊ． Ａ mｏｄｅｌ fｏｒ ｔｈｅ lｏｗｅｒｉｎｇ ｏｆ pｌａｎｔ eｔｈｙｌｅｎｅ cｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ pｌａｎｔ gｒｏｗｔｈ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ bａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］． Ｊ Ｔｈｅｏｒ Ｂｉｏｌ，１９９８，１９０（1）：６３-６８．

［１１］ ＳＨＡＨＡＲＯＯＮＡ Ｂ，ＡＲＳＨＡＤ Ｍ，ＺＡＨＩＲ Ｚ Ａ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｒｈｉｚｏｂａｃｔｅｒｉａ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ＡＣＣ－ｄｅａｍｉｎａｓｅ ｏｎ ｍａｉｚｅ（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．） ｇｒｏｗｔｈ ｕｎｄｅｒａｘｅｎｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｎ ｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｕｎｇ ｂｅａｎ（Ｖｉｇｎａ ｒａｄｉａｔａ Ｌ．）［Ｊ］． Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００６，４２（2）：１５５－１５９．

［１２］ 祁棟靈，韓龍植，張三元． 水稻耐鹽／堿性鑒定評價方法［Ｊ］． 植物遺傳資源學報，２００５，６（２）：２２６－２３０．

［１３］ 郭彥，張文會，楊洪雙，等． 鹽脅迫下水稻發芽特性和幼苗耐鹽生理基礎［Ｊ］． 安徽農業科學，２００６，３４（６）：１０５３－１０５４．

［１４］ 張志良，瞿偉菁． 植物生理學實驗指導［Ｍ］． 第三版. 北京：高等教育出版社，２００３． ２５８－２５９．

（責任編輯張毅）

收稿日期：２０１１－０５－０９

基金項目：長春市科技局項目［長科技合（２００９０２７）］；吉林省教育廳項目［吉教科合字２００９第２４號］

作者簡介：辛樹權（１９７０－），男，吉林省九臺人，高級實驗師，主要從事微生物教學與研究工作，（電話）１３０３９１２８１２（電子信箱）ｚｈａｏｇｒｏｕｐ＠１２６．ｃｏｍ。