全 文 :*通讯作者,E-mail:xjasz@126.com
收稿日期:2015-09-10;修回日期:2015-11-20
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金项目(20126504110001);
新疆农业大学草业科学国家重点学科博士研究生创新基金研究项目
(XJCYB-2011-01);新疆自治区研究生教育创新计划科研创新项
目(XJGRI2015092)联合资助
作者简介:张蕊思(1989- ),女,河南商丘人,在读硕士研究生,
研究方向为草地资源与生态,E-mail:787055914@qq.com.
DOI:10.16742/j.zgcdxb.2016-01-16
微波对披碱草内生真菌的杀灭效果及发芽活力的影响
张蕊思,安沙舟*,施 宠,卡斯达尔·努尔旦别克,王 特
(新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆草地资源与生态重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830052)
摘要:以披碱草为材料,用150W 微波功率分别处理披碱草种子30s、40s、50s、55s、60s和65s,研究不同微波处
理强度下内生真菌的致死情况,同时考察微波对披碱草发芽活力的影响。结果表明:150W 功率处理40s可以显著
降低披碱草内生真菌的带菌率(P<0.05),提高发芽率,促进根、芽的生长(P<0.05)和生物量的积累,披碱草株高提
长且对发芽势、发芽指数和萌发活力指数等发芽参数无显著影响;当微波强度较大时对披碱草种子造成伤害。
关键词:内生真菌;微波处理;披碱草
中图分类号:S351.2 文献标识码:A 文章编号:1673-5021(2016)01-0100-05
自然界中感染内生真菌的植物普遍存在,内生
真菌一方面刺激和促进宿主植物生长、帮助宿主植
物抵抗盐渍等非生物胁迫,而且还可以阻抑食草动
物的采食和病原真菌的侵染[1~3];另一方面内生真
菌在禾草体内产生生物碱,致使采食带菌禾草的马、
牛、羊、鹿等家畜产生中毒症状。据调查发现,禾本
科植物与其他草类相比内生真菌的感染率比较高,
最高可达100%[4]。披碱草(Elymus dahuricus)适
应性强、品质优良、草产量及种子产量高,抗寒耐旱
性较强[5]。但研究发现,我国披碱草内生真菌的带
菌率较高[6],要获得不感染内生真菌的披碱草种群
只有通过人工灭菌的方法。目前去除种子内生真菌
的方法概括起来有杀真菌剂法[7]、高温法[8]和湿热
法[9]三种,有研究表明微波不仅是一种表面消毒方
法,也 是 实 现 安 全、可 靠、高 效 灭 菌 的 一 种 方
法[10~11]。本研究选披碱草为材料,通过微波来杀灭
披碱草种子内生真菌,探索内生真菌去除方法以期
获得不感染内生真菌的披碱草种群,以期为进一步
阐明内生真菌对宿主植物的作用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
实验材料为披碱草,于2014年8月在沙湾县鹿
角湾(N43.986972°、E85.172763°)野外采集,经过
镜检及室内培养后检测,带菌率在90%左右。种子
采集回来后放置在冰箱中4℃保存,从中选取大小
一致、籽粒饱满、无破损的披碱草种子为研究载体。
1.2 方法
1.2.1 实验设计
实验微波源为 WG750格兰仕(Galanz)微波
炉,预实验发现用300W 功率处理30s后披碱草种
子发芽率显著受抑制但内生真菌仍有较高的检出
率,故将微波功率设置为150W,并分别进行30s、
40s、50s、55s、60s和65s的处理。将未经微波处理
的种子作为CK,处理组和对照组均设3个平行。
将种子均匀摆放在直径9cm的玻璃培养皿内,
置于微波炉正中央位置,培养皿的中心(直径2cm
内均为中心)空出不放置种子,种子均匀摆放在四周
形成圆环,每个处理结束后待微波炉内条件(温度等
条件)恢复至初始状态方进行下一个处理。
1.2.2 内生真菌的检测
对未经微波处理的种子及微波处理后的种子均
先进行预处理:流水洗净,用无菌水洗3次,然后进
行消毒处理[8](在50%的硫酸中震荡30min,然后
在2%次氯酸钠溶液中震荡10~15min),无菌水淋
洗5次,在无菌超净工作台条件下晾干;每个处理随
机选取50粒种子等距离置于含有100mg/L链霉素
和100mg/L氯霉素的马铃薯葡萄糖琼脂培养基
(ABPDA培养基)上,每处理3次重复,30d后统计
菌落数并计算带菌率。
为确保分离出来的菌落为披碱草种子内的内生
真菌,在此过程中需用3种对照:漂洗对照、印记对
照、环境对照,前两种对照是为保证菌落分离自种子
内部而非来自种子表面的附属物或洗涤液,后一种
—001—
第38卷 第1期
Vol.38 No.1
中 国 草 地 学 报
Chinese Journal of Grassland
2016年1月
Jan.2016
对照是为再次保证菌落分离自种子内部而非由于超
净工作台环境污染中。此处的对照也设3次重复,
三种对照的培养基上均未长出菌落则可认为分离出
来的菌落来自披碱草种子内。
1.2.3 种子萌发
达到预定微波处理时间后,将种子从微波炉取
出,随机取50粒种子摆放于玻璃培养皿中,玻璃培
养皿内置提前用蒸馏水浸湿的双层滤纸。每处理3
次重复,然后把培养皿置于培养箱暗处避光发芽。
发芽实验采用SPX-300I-G型光照培养箱进行,温
度设置为25℃。种子发芽标准[12]为:胚根长=种子
长,且胚芽长≥1/2种子长。每日记载发芽种子数,
第12d实验结束,最后测定并统计发芽率、发芽势、
发芽指数、胚根长和胚芽长及幼苗鲜重。
1.3 测定内容与方法
披碱草种子的发芽率(GR)、发芽势(GE)、发芽
指数(GI)、萌发活力指数(VI)按照以下公式[13]计
算:
GR(%)=发芽总数×100/供试种子数
GE(%)=前5d发芽种子数×100/供试种子总
数
GI=∑(Gt/Dt),式中Gt为逐日发芽数;Dt为
相应Gt的发芽天数
VI=∑Gt·Wi,式中 Wi为第i天萌发种子总重
实验结束时从每个重复随机选取10株幼苗,用
精度为0.01mm电子游标卡尺对幼苗的胚根和胚
芽长度进行测量,并用精度为0.0001的分析天平称
取幼苗鲜重。
第30d时记录每皿带菌种子数并拍照,根据下
列公式[14]计算种子内生真菌带菌率:
种子带菌率(%)=(带菌种子数/检测种子总
数)×100
1.4 数据处理
应用Excel 2007和SPSS 20.0进行数据整理
与统计分析,结果用平均值±标准误表示。
2 结果与分析
2.1 微波处理对带菌率的影响
由图1-a可知,微波处理可以显著降低披碱草
内生真菌带菌率(P<0.05),带菌率随着微波处理
时间的延长而下降。与CK相比,微波处理40s带
菌 率 为 27.3327%,与 对 照 相 比 显 著 下 降 了
55.8340%(P<0.05),处理65s时带菌率则显著下
降到10.2063%。
2.2 微波处理对发芽率的影响
从图1-b中可看出,微波处理对披碱草种子发
芽率有一定影响,微波处理30s时的披碱草种子发
芽率稍高于对照,微波处理40s时的发芽率则稍低
于对照,但二者与对照之间均无显著差异。在微波
处理40s以后,随着微波处理时间的延长,发芽率显
著下降(P<0.05),65s时发芽率则显著下降到
15.3939%。
图1 不同微波处理下披碱草种子带菌率和发芽率的变化
Fig.1 The effects of microwave pretreatment on the endophyte contamination rate and seed germination of E.dahuricus seeds
2.3 微波处理对披碱草种子发芽参数的影响
披碱草种子发芽势随微波时间的延长而下降
(表1),发芽指数、活力指数也出现类似的变化。与
CK相比,处理时间为30~60s时的发芽势与对照
无显著差异,65s时显著下降(P<0.05)。与CK相
比,处理时间为30s和40s时的发芽指数与对照无
显著差异,50s时则显著下降(P<0.05),萌发活力
指数也表现出一致的变化趋势。幼苗鲜重则随微波
时间的延长呈现先升后降的趋势,55s时幼苗鲜重
达到最大值,之后随处理时间的延长幼苗鲜重开始
—101—
张蕊思 安沙舟 施 宠等 微波对披碱草内生真菌的杀灭效果及发芽活力的影响
表1 微波对种子萌发的影响
Table 1 The effects of microwave pretreatment on the germination of E.dahuricus seeds
实验设计Treatments
功率
Power
时间
Time
发芽势
Germination
potential(%)
发芽指数
Germination index
萌发活力指数
Vital index
苗重
Seedling fresh weight
(g/per plant)
150W
CK 22.34±0.13a 16.31±5.20a 0.2299±0.062a 0.0145±0.0006abc
30s 14.24±0.04ab 10.45±0.98abc 0.1433±0.009ab 0.0138±0.0003bc
40s 13.58±0.02ab 12.38±1.36ab 0.2203±0.022a 0.0179±0.0010ab
50s 8.45±0.00ab 5.35±0.83bcd 0.0908±0.014bc 0.0169±0.0000ab
55s 9.03±0.02ab 5.66±1.26bcd 0.1140±0.026bc 0.0200±0.0002a
60s 4.36±0.02ab 4.45±0.59cd 0.0550±0.006bc 0.0124±0.0003bc
65s 1.52±0.01b 2.87±0.20d 0.0299±0.015c 0.0099±0.0044c
注:同列数据上标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)。
Note:In the same line,values with different smal letter superscripts mean significant difference(P<0.05),while with the same super-
scripts mean no significant difference(P>0.05).
出现下降,但各处理与CK相比均无显著差异。
2.4 微波处理对幼苗生长的影响
由图2-a可知,微波处理显著促进了芽的生长
(P<0.05),处理40s时芽长达到最大值,与CK相
比增长了15.87%;随着处理时间的延长,这种促进
作用缓慢减弱,60s时芽长已与CK无显著差异,65s
更是显著低于CK(P<0.05)。如图2-a所示,微波
处理后的根长均高于CK,30s、50s、60s处理根长稍
高于CK但与CK无显著差异,40s、55s、65s处理根
长则显著高于CK(P<0.05),除了40s和60s两个
处理时间外,根长整体上呈现随微波处理强度的增
大逐渐上升的趋势。
由图2-b可知,随微波处理时间的延长,株高出
现先上升后下降的变化趋势。处理40s株高达到最
大值,与CK相比增高了10.49%;处理65s株高则
显著下降(P<0.05),微波处理时间为30~60s时的
株高与CK无显著差异。
图2 不同微波处理下幼苗芽长、根长和株高的变化
Fig.2 The hypocotyls length、radical length and plant height of E.dahuricus seedlings treated by microwave at different time
3 讨论与结论
3.1 微波对披碱草萌发的影响
发芽率、发芽势、发芽指数和萌发活力指数等参
数均是种子活力的标志,数值愈高,则表明种子活力
愈高。本研究结果与前人研究结论表现出一致性,
如杨俊红[15]等人发现,多种植物种子经过微波处理
后其相对幼苗活力指数均显著提高;刘金文[16]等人
研究表明,微波处理可以显著提高大豆种子的发芽
率、发芽势、发芽指数;吴旭红[17]等人研究表明,微
波处理显著促进大豆种子芽的生长。但李一帆[18]
等人发现,不同强度微波处理对刺槐种子发芽参数
呈抑制作用。这说明微波处理种子既有正效应也有
负效应,因种子而异,跟种子自身特性有关。与CK
相比,150W功率微波处理40s时披碱草种子的发
芽率和幼苗鲜重都有不同程度的增加,发芽势、发芽
指数和萌发活力指数虽有所降低但与对照相比无显
著差异,还可促进披碱草种子根和芽生长。
—201—
中国草地学报 2016年 第38卷 第1期
3.2 微波对披碱草内生真菌的影响
内生真菌带菌率随着微波处理时间的延长而显
著下降,150W 微波功率处理40s即可以把内生真
菌带菌率降到27.3%,说明微波处理能起到有效杀
灭披碱草种子内生真菌的作用。曾淑薇[19]等人研
究也发现,大米中霉菌致死率随着微波剂量和处理
总时间的增加而急剧增加(P<0.05),与本研究结
果也一致。150W 功率处理40s后再延长处理时
间,披碱草的带菌率随之急剧降低,但发芽率显著降
低;这与王殿轩[20]等人发现,微波处理有效杀死米
象成虫、蛹、幼虫和卵的同时也降低了小麦发芽率的
研究结果是相一致的。
本研究结果显示,适当强度的微波处理不会影
响披碱草种子萌发且可以显著促进芽的生长、幼苗
鲜重和株高的增长。其中,150W 功率处理40s既
可以有效降低披碱草带菌率又不影响种子活力且能
促进披碱草种子根和芽的生长及生物量的积累,因
此,150W功率处理40s为剔除披碱草种传内生真
菌的最佳组合方法。
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Germicidal Efficacy of Microwave on Endophyte and
Its Effects on the Germinating Vigor of Elymus dahuricus
ZHANG Rui-si,AN Sha-zhou,SHI Chong,Kasidaer,WANG Te
(College of Pratacultural and Environmental Science,Xinjiang Agricultural University,
Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang,Urumqi 830052,China)
Abstract:The effects of microwave on mortality of endophyte of Elymus dahuricus were studied at
the microwave power of 150Wfor 30s,40s,50s,55s,60sand 65s.Germination vigor of E.dahuricus was
also evaluated.The results indicated that microwave was effective in kiling the endophyte in the seeds.
While the endophyte were treated at 150Wfor 40s,the contamination rate significantly dropped compared
with the control.At the same time,the germination rate,hypocotyls length,radical length,plant height
and biomass were also promoted after microwave processing,and germination potential,germination index
and vigor index of E.dahuricus had no significant effect compared with the control.But the seeds of E.
dahuricus were injured when encountered the stronger microwave processing.
Key words:Endophyte;Microwave treatment;Elymus dahuricus
(责任编辑 胡卉芳)
—401—
中国草地学报 2016年 第38卷 第1期