印度梨形孢对金柑种子萌发及幼苗生长的影响

2021-01-08 07:22石小保郑振泽伍俊为程春振
园艺与种苗 2020年12期
关键词:发酵液重量根系

石小保,郑振泽,伍俊为,程春振

(福建农林大学园艺学院,福建福州350002)

印度梨形孢(Piriformospora indica)是属于担子菌门(Basidiomycota)层菌纲(Hymenomycetes)梨 形 孢属(Piriformospora)的一种植物根系内生真菌[1-3]。与目前在植物生产中广泛使用的益生真菌丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza,AM)类似[4-5],该菌对宿主植物较具有普遍的促生增抗作用[6-8]。与AM不同,P.indica宿主范围更广,可以定殖于十字花科植物根系[9-10],此外它还可以纯培养[6],这些特点使其在农业生产中的应用日益广泛[3,6,11]。

研究表明,印度梨形孢对植物种子萌发和幼苗生长具有较好的促进作用[12-13]。Blechert等[14]的研究发现,该菌可以促进陆生兰花种子萌发和植株生长。Varma等[15]的研究指出,有P.indica定殖的水稻、玉米、长柄菊、烟草和甘蓝种子萌发和产量均高于未接种的对照。Harrach等[16]的研究指出,印度梨形孢可以促进大麦种子在极端环境下的生活力和萌发率。Shahollari等[17]发现P.indica可定殖于分菌根真菌拟南芥,并对其种子萌发具有促进作用。Adya等[18]的研究还发现,其对维管植物种子萌发也具有促进作用。Varma等[15]发现,该菌可以促进麻疯树和杨树种子萌发。程春振等[8]发现,P.indica可以促进龙眼种子萌发和幼苗生长。以上研究表明,P.indica对植物种子萌发和幼苗生长具有普遍的促进作用,有应用于植物实生育苗领域的巨大潜力。

我国是金柑起源中心,金柑栽培历史悠久[19],历史上金柑育苗多为实生育苗。鉴于印度梨形孢对植物种子萌发和幼苗生长的促进作用,该研究通过使用印度梨形孢发酵液浸泡‘尤溪金柑’种子,研究了不同时长的P.indica浸种对金柑种子萌发率、根系和植株发育的影响。预期该研究可为印度梨形孢这一益生真菌在金柑育苗研究中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

该试验所用‘尤溪金柑’果实由福建农林大学园艺植物生物工程研究所提供。取种后用清水洗净后阴干备用。

1.2 P.indica发酵液制备及浸种

参照Li等[1]和Cheng等[2]的方法制备P.indica发酵液。使用终浓度为2×105个孢子/mL的P.indica发酵液用于金柑种子浸种试验。将种子剥除外种皮后分成7组,其中6个为浸种处理组,1个为未浸种对照组。6个处理组分别用P.indica发酵液浸种1、2、4、8、12和16 h。所有处理组同时完成处理并与未处理对照组一起播种于已浇透水的营养土中,覆上约1 cm厚的营养土,再次浇透水后培养于25℃室温中,每隔3 d浇水一次。每组20~25粒种子,4个重复。

1.3 生长指标测定及数据统计

于播种后13、16和20 d统计种子萌发率。于播种后1个月、2个月、4个月和5个月取10~15株幼苗测定主根长度、地上部高度、叶片数、根部重量和地上部重量。使用Excel进行数据统计,使用SPSS分析各组间在P<0.05和P<0.01水平上差异显著性,使用GraphPad Prism 8.0.2绘图。

2 结果与分析

2.1 对金柑种子萌发率的影响

种子萌发率统计结果(表1)显示,P.indica浸种对金柑种子萌发具有一定的促进作用。13 d时,4、8、12和16 h浸种处理组平均萌发率分别约为对照组1.16、1.11、1.25和1.08倍;16 d时,4 h浸种组的萌发率是对照组的1.13倍;20 d时,所有处理组的萌发率平均值都高于对照,1 h浸种处理组萌发率最高,高达97.33%,约为对照组的1.13倍。

表1 印度梨形孢浸种时长对金柑种子的萌发率影响%

2.2 对金柑幼苗生长的影响

2.2.1 对幼苗根系发育的影响。播种后1个月,1 h浸种组主根长度显著大于对照(P<0.05),约为对照的1.16倍,其余浸种组根系长度平均值略大于对照,但无显著差异。播种后2个月,各浸种组与对照间无显著差异。播种4个月和5个月,1 h浸种组主根长度均极显著大于对照(P<0.01)(分别约为对照的1.21倍和1.31倍),8 h处理组均显著高于对照(P<0.05),而4 h浸种组则在播种后5个月显著低于对照(P<0.05),约为对照的78.83%(图1)。

播种后1个月,1 h浸种组的幼苗根系重量显著大于对照组(P<0.05),约为对照组的1.13倍,其余处理组与对照无显著差异。播种后2个月,除2 h处理组外其余处理组根系重量均高于对照,其中16 h浸种组幼苗根系重量极显著大于对照(P<0.01),约为对照组的1.40倍;1、4和8 h 3组浸种组幼苗根系重量显著大于对照组(P<0.05),分别是对照组的1.20、1.30和1.20倍。播种后3个月,各浸种组与对照间无显著差异。播种后5个月,所有对照组幼苗根系重量均大于对照组,8 h浸种组幼苗根系重量显著大于对照组(P<0.05),浸种时间较长的2个处理组(12 h和16 h)苗根重极显著大于对照组(P<0.01),分别是对照的1.85倍和1.69倍(图2)。

2.2.2 对地上部分生长的影响。P.indica浸种对金柑幼苗叶片数无显著影响(图3),对金柑幼苗地上部高度和重量起到一定的促进作用,且不同浸种时长对金柑幼苗地上部影响差异较大(图4)。

播种后1个月,所有浸种组地上部高度均高于对照组,其 中,8 h和12 h浸 种 组 地上部高度显著高于对照组(P<0.05),均约为对照组的1.11倍,2 h和4 h浸种组地上部高度极显著高于对照组(P<0.01),分别是对照组的1.12倍和1.14倍。播种后2个月,所有的浸种组地上部高度均高于对照,4 h和12 h浸种组地上部高度显著高于对照组(P<0.05),均约为对照组的1.10倍,1 h和2 h浸种组地上部高度极显著高于对照组(P<0.01),分别是对照组的1.23倍和1.24倍。播种后4个月,1 h浸种组地上部高度极显著高于对照组(P<0.01),约为对照组的1.21倍;8 h地上部高度平均值显著高于对照组(P<0.05),约为对照组的1.19倍。播种后5个月,1 h和12 h浸种组地上部高度极显著高于对照组(P<0.01),分别是为对照组的1.21倍和1.18倍;2 h浸种组地上部高度显著高于对照(P<0.05),约为对照组的1.15倍。

P.indica浸种对金柑地上部重量也有一定的促进效果(图5)。播种后1个月,所有浸种组地上部重量均高于对照组,2、4和16 h浸种组地上部重量显著高于对照组(P<0.05),分别约为对照组的1.16、1.13和1.17倍。播种后2个月,各浸种组与对照组间无显著差异。播种后4个月,16 h浸种组地上部重量显著小于对照组(P<0.05),约为对照的78.72%。播种后5个月,4 h浸种组极显著低于对照组(P<0.01),约为对照的82.60%,而12 h浸种组地上部重量极显著大于对照,约为对照组的1.33倍。

3 讨论与结论

P.indica对植物的促生作用已在小麦、玉米、番茄等多种植物上得到证实[20-23]。该研究首次通过使用P.indica发酵液处理金柑种子,研究了不同时长的印度梨形孢发酵液浸种处理对金柑种子萌发率和幼苗生长的影响,发现使用P.indica发酵液浸种对金柑种子萌发和幼苗生长均有一定影响,且不同浸种时长影响效果差异较大。

3.1 P.indica浸种对金柑种子萌发具有一定的促进作用

程春振等[8]的研究发现,使用P.indica对室温贮藏3 d的龙眼种子进行3 h浸种处理可将种子萌发率提升至约95%,相较于未处理对照高了近40%。Barazani等[24]发现,烟草种子在接种有P.indica的GB5培养基上培养84 h后种子萌发率即可达到32%,约为对照组的4倍,96 h后的萌发率高达66%,约为对照组的2倍。该研究发现使用P.indica浸种对金柑种子萌发具有一定的促进效果,但作用效果不显著,推测这与金柑种子本身的萌发率就较高有关。此外,该研究还发现使用P.indica浸种1 h金柑种子萌发率最高。

3.2 使用发酵液浸种1 h最利于金柑幼苗根系生长

赵建华等[25]的研究发现,使用P.indica发酵液浸种4 h的黄菜心种子播种37、45和54 d后的根鲜重量均显著于对照。该研究发现随着浸种时间的增加,金柑主根长度呈“升—降—升—降”的变化趋势,浸种1 h组根系长度最大,其次是8 h,说明1 h浸种处理对幼苗根系生长促进效果最佳,之后随着浸种时间的延长,促进效果下降,而8 h浸种处理下促进效果又有所恢复,之后又随着浸种时间的延长促进效果逐步降低。

通过比较不同时长浸种处理对幼苗根系重量的影响可以发现,在播种后1个月和2个月时,浸种1 h对金柑幼苗根系重量具有显著促进作用,之后虽促进效果不显著但也高于对照组。而在播种后5个月浸种时间≥8 h的浸种组植株根系重量均显著或极显著高于对照组。综合考虑该菌对金柑幼苗根系长度和根系重量的影响,该研究认为使用印度梨形孢发酵液浸种1 h最利于金柑幼苗根系生长。

3.3 不同时长浸种对金柑幼苗地上部生长促进效果差异较大

果然等[26]使用P.indica对3个烤烟品种进行了浸种处理,发现与对照相比其中的2个品种(‘毛把’和‘K326’)地上部茎长显著高于对照组。赵建华等[25]发现,P.indica浸种4 h的黄菜心在播种后37 d时的地上部鲜重相对对照组增加了109.69%。这些研究仅研究了P.indica浸种对植物的幼苗生长的影响,没有对不同浸种时长效果差异展开研究。该研究发现,1 h浸种组在播种后2、4、5个月时地上部高度均极显著高于对照组;2 h浸种组在前两个月极显著高于对照,在第5个月显著高于对照;4 h浸种组在播种后1个月时极显著高于对照,3个月时显著高于对照,之后效果不显著;8 h浸种组在播种后1个月和4个月时显著高于对照;12 h浸种组在前两个月显著高于对照,而在第5个月时极显著高于对照;而16 h浸种组与对照组在各时间点均与对照无显著差异。研究结果表明,不同时长的P.indica浸种对金柑幼苗地上部生长促进效果差异较大。其中就作用效果而言,1 h浸种对金柑幼苗地上部高度的增长促进效果最佳。

该研究中不同时长的P.indica浸种对金柑幼苗地上部重量的影响差异也较大,发现2 h和16 h浸种组金柑的地上部重量仅在播种后1个月时显著高于对照组,其余时间点均与对照组无显著差异;4 h处理组在播种后1个月时显著高于对照组,但在5个月时极显著低于对照;12 h浸种组在5个月时显著高于对照;1 h处理组虽在各个时间点时地上部高度均与对照组差异不显著但高度平均值却一直高于对照。因此,在今后将印度梨形孢应用于金柑育苗时也可以考虑选择浸种1 h,这样不仅耗时较短,还能起到较好地促进幼苗根系和地上部生长的作用。

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