1、 1 植物生长促生菌引发对碱胁迫下高粱种子 萌发的影响 摘 要 以“四杂 25”品种的高粱种子为材料，采用纸上发芽法研究 U4菌种引发处理对高粱种子在碱胁迫逆境下发芽特性的影响。结果表明，碱胁迫下菌处理与蒸馏水处理种子的发芽率、发芽势、发芽指数活力指数等指标，均随碱浓度的增加而降低。植物生长促生菌 （ U4菌）在低于 150 mmol.L-1 碱胁迫条件下对供试种子有缓解、促生作用，在 150 mmol.L-1 碱胁迫下植物生长促生菌可能受到高浓度碱溶液的迫害，致使对种子的促生作用消失，甚至致死。在 200 mmol.L-1 碱胁迫条件下，种子无发芽，可能是种子正长发芽的极限。 关键词： 高粱
2、种子 发芽 碱胁迫 植物生长促生菌 2 ABSTRACT “Four miscellaneous 25“ varieties of sorghum seeds were used to study the use of paper U4 germination trigger bacteria to deal with in the base of the sorghum seed germination under the stress of adversity characteristics. The results showed that the bacteria under alkal
3、ine stress to deal with seeds and distilled water to deal with the rate of seed germination, germination energy, germination index and vigor index of indicators, with the alkali concentration are increasing. Plant growth promoting bacteria (U4 bacteria) in less than 150 mmol.L-1 under the condition
4、of alkaline stress test the seeds for there ease, growth-promoting role in the 150 mmol.L-1 plant growth under alkaline stress growth-promoting bacteria may be high concentrations of alkali solution of persecution, with the result of the growth-promoting role of the seeds disappeared, and even death
5、. 200 mmol.L-1 in alkaline stress conditions, no germination of seeds may be germinated seeds are long-limits. Key words : Sorghum Seed Germination Alkaline stress Plant growth promoting bacteria 3 目 录 中文摘要 1 英文摘要 2 引言 . 3 1 材料与方法 .4 1.1 实验材料 . 4 1.2实验方法 .4 1.3测定项目 .4 2 结果与分析 .5 3.1 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽
6、率的影响 .5 2.2 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽率的影响 .5 2.3 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽指数的影响 .6 2.4 碱胁迫下植物生长促生菌对种子活力指数的影响 .6 3 讨论与结论 .8 4 致谢 .9 参考文献 .10 引言 土地盐碱化已成为世界性的环境问题，是限制农业发展的重要因素，盐土和苏打土广泛分布于 100 多个国家 1。我国的盐碱地约占耕地面积的 10%左右，大大制约着农业生产的发展 2-4。开发利用盐碱地是改善生态环境，减缓土地人口压力的一项重要措施 5。为了研究方便，通常将中性盐胁迫称为盐胁迫，而将碱性盐胁迫称为碱胁迫 6。由 NaHCO3和 Na2CO3
7、等碱性盐所造成的碱胁迫对植物的破坏作用明显大于由 Nacl 和 Na2SO4等中性盐所造成的盐胁迫 6。目前我国内陆盐碱地中苏打盐碱土占的比重也越来越大 7。如何提高植物的抗盐碱性，提高农作物产量逐渐变成人们关注的课题，但是碱胁迫的相关研究相对盐胁迫来说还不多。通过生物途径使植物充分适应次生盐碱化环境，以提高植物在次生盐碱化土壤上的产量是近年来国内外研究的新方向 8。促进植物生长菌（ plant growth promoting Rhizobaiteria,PGPR）是指自由生活在土壤或附生 于植物根，茎，叶的一类可促进生物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抑制有害微生物的有益菌类 9。 四
8、杂 2 5 号是四平农业科学院以外引不育系 TAM 42 8A 作母本 ,以自选恢复系南 1 33 为父本杂交组配而成的高粱杂交种。该品种高产稳产 ,综合抗性好 :高抗紫斑病、高抗蚜虫、抗丝黑穗病、抗旱、抗涝、抗倒伏、适应性广。一般产量 75 0 0 85 0 0kg/hm2 ,适宜吉林省中西部 ,黑龙江省南部以及内蒙古东部等地区种植。因此本实验的目的是通过菌处理种子对不同碱性盐浓度发芽的影响，观测和探讨生物途 径（促生菌）对种子萌发期碱胁迫的缓解作用，从而为开发利用盐碱化土地及农业的发展提供科学依据。 5 1 材料与方法 1.1 实验材料 “四杂 25”品种的高粱种子、 U4 菌液、 NaH
9、CO3与 Na2CO3两种碱性盐以摩尔比1： 1混合 1.2 实验方法 1.2.1 供试 细菌悬浮液的制备参照文献 10的方法 将菌株移植到 YPG(酵母膏 5g，葡萄糖 5g，胰蛋白脉 5g，氯化钠 1g，最后定溶于 100OmL水中 )液体培养基中， 25下振荡培养 24h。待菌株充分生长后，利用 721型分光光度计测定发酵菌液的 OD值。当 OD值 =0.5 (A=660 nm)时，即发酵菌液中的细胞数目为 109个 /mL时，用灭菌水将各发酵菌液调至相同的 OD值。在无菌条件下，将发酵菌液注人灭菌后的玻璃瓶中密封低温保存。 1.2.2 种子消毒 挑选大小相近的高粱种子，以每 100 粒
10、为一组，用 6 6cm2的硫酸纸包紧（确保溶液易浸透），共 36 组。将 36 包一同放进 1000mL 的大烧杯中。将配制的 0.1%的 Hgcl2溶液倒入上述大烧杯中，直至将种子浸没为止。静止浸泡 10 分钟。然后用蒸馏水冲洗 3 次。 1.2.3 种子的引发 经消毒的种子 18组用 U4菌液 浸种 2小时，以蒸馏水浸种以作对照。模拟碱6 胁迫的条件设为 0、 50、 100、 150、 200 和 250mmol.L-16 个浓度梯度， 3 次重复。置于三层滤纸的 12cm 12cm 的发芽盒中培养。 1.2.4 种子的培养 将发芽盒置于光照培养箱中，培养条件为温度 25 ，光照 12
11、h/ d。每日定时补充蒸发的水分，使各处理盐浓度保持一致，以滤纸湿润饱和为标准。 24h 后开始记录每天种子发芽数 (以芽长为种子长 1/2 为发芽标准 )。 1.3 测定项目 （ 1） 发芽率 = (6 天内正常发芽种子数 /供试种子数 ) 100% （ 2） 发芽势 (Gv) = n/ N 100% （式中 , n 为规定 3 天内发芽种子数 ;N 为种子总数 100 粒。） （ 3） 发芽指数 ( GI) = Gt/ Dt （式中 , Gt 为第 3 天种子发芽数 ;Dt 为相应种子发芽的天数。） （ 4） 活力指数 (VI) = GI S （式中 ,S 为种子的平均 鲜重。） 2 结果
12、与分析 2.1 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽率的影响 种子萌发期往往是对盐碱胁迫十分敏感的时期，在种子萌发过程中，随着碱性盐浓度的增加，种子的萌发率和发芽率均延迟，发芽速度下降，发芽的整齐程度也明显降低。在小于 50mmol.L-1的浓度条件下，种子的发芽率与对照组差异并不显著，而随着浓度增大种子受到碱胁迫的影响越来越大。直到 200mmol.L-1种子几乎无发芽现象。这表明 高浓度的碱性盐溶液对种子有明显的毒害作用，可推断在 200mmol.L-1左右是该高粱种子正常发芽的极限。 图 1 结果表明，在 0mmol.L-1条件时，用 U4菌液浸泡过的高粱种子与蒸馏水浸泡过的种子发芽率差异不
13、大，在 0 150 mmol.L-1之间的浓度范围内促生菌处理过的种子发芽率较高。由此判断， U4菌种在 0 150 mmol.L-1碱性盐浓度范围内对种子发芽有促进作用。 7 03060901200 50 100 150 200碱浓度（ m m o l . L - 1 )发芽率（%） + u- u图 1 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽率的影响 2.2 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽 势 的影响 图 2结果显示，发芽势随溶液浓度的升高而 呈下降趋势，低浓度处理下的发芽势与对照相比没有多大差别，随着溶液浓度的增加发芽势降低的速度加快。在50 mmol.L-1 100 mmol.L-1碱性盐浓
14、度下，菌处理种子的发芽势为 77.3 41，对照种子发芽势为 58.3 28，菌处理种子发芽势与对照相比多 32.59% 46.43%，说明在此条件下菌处理种子发芽势大于对照种子。在 150 mmol.L-1碱胁迫下菌处理作用消失。在 200 mmol.L-1碱胁迫下两种处理均受到迫害而没有萌发。 03060901200 50 100 150 200碱浓度（ m m o l . L - 1 )发芽势+ u- u图 2 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽势的影响 2.3 碱胁迫下植 物生长促生菌对种子发芽指数的影响 由图 3 可见，碱胁迫下，随着溶液浓度增加种子受抑作用增强，种子的发芽指数受到抑制
15、。从图 3 中可以明显的看到，在低碱胁迫下（ 0 50 mmol.L-1），没有经过菌处理的种子发芽指数下降率大于经过菌处理的种子。在 100mmol.L-1菌处理的种子发芽指数比对照大 75.14%，从发芽速度和发芽整齐度上经过菌处理8 的表现出一定的优势。 040801201602000 50 100 150 200碱浓度（ m m o l . L - 1 )发芽指数+ u- u图 3 碱胁迫下植物生长促生菌对种子发芽指数的影响 2.4 碱胁迫下植物生长促生菌对种子活力指数的影响 由图 4 可以看出，种子的活力指数随着碱性盐 浓度的升高呈下降趋势，种子的活力指数和胚根的生长成正相关，随着碱
16、性盐浓度的升高，胚根的生长受到的抑制程度增强，导致种子活力指数下降。在 200mmol.L-1 以后碱性盐浓度下活力指数也为零。 种子在 0mmol.L-1时，即无碱胁迫条件下活力最高，在碱胁迫下种子活力大幅度降低。但在 50mmol.L-1至 150mmol.L-1 浓度范围内促生菌（ U4 菌）在相同碱浓度条件下对种子的碱胁迫有明显的缓解作用。 06121824300 50 100 150 200碱浓度（ m m o l . L - 1 ）活力指数+ u- u图 4 碱胁迫下植物生长促生菌对种子活力指数的影响 9 3 讨论与结论 种子是植物 重要的繁殖材料，它在发芽阶段的耐盐状况在一定程度
17、上反映了该物种的耐盐程度 11， 植物在生长不同阶段耐盐碱能力有或大或小的差异，种子萌发期往往是对盐碱胁迫十分敏感的时期。耐盐性植物种子在不同的盐碱条件下萌发率的高低是盐碱化草地建植的关键问题之一 16。 盐胁迫下，植物促生菌促进植物的生长已有大量报道 12-15。 结果说明， 碱胁迫下种子的发芽率 、发芽势、发芽指数、活力指数 等指标随着溶液弄的的增加都呈下降趋势。经过菌处理种子与对照的对比表明，促生菌 U4 能显著提高种子在碱胁迫下的发芽率 、发芽势、发芽指数、活 力指数 等指标 。促生菌在低于 150 mmol.L-1碱胁迫条件下对种子发芽有一定程度上的缓解作用 。 实验结果得 出在 1
18、50mmol.L-1下，菌的缓解作用消失，所以促生菌 U4 的促生作用需要条件。 10 致谢 本文是在指导老师盛彦敏教授的悉心指导下完成的。 从实验设计、方案准备，以及最后的论文修改，每一步都注入了老师的精力和心血。盛老师能够突破传统的教学观念和育人方法，对学生进行启发式教育、平等合作式的培养与交流和注重学生的创新精神与发挥学生的自主能力的教育方式使 我受益匪浅。谨此致以衷心的感谢和崇高的敬意。 在学习和实验研究期间，同时得到了张丽辉老师的 指导 和帮助，不辞辛苦的执导实验的细节。在此表示衷心的感谢。 还有在实验期间得到了同实验组的韩明利、张阔以及孟丹、潘德芬等同学的热心帮助。在此，向所有关心、支持和帮助过我的老师们、同学们表示诚挚的感谢！
