全 文 :收稿日期:2013 - 11 - 03
基金项目:江苏省大学生实践创新训练计划项目“促进蔬菜种子发芽的
微生物制剂研究(12 ssjcxyb 12)”,江苏省“化学生物学”优势
学科项目和江苏师范大学“生物科学”重点专业建设项目。
作者简介:孙 怡(1992 -) ,女,江苏苏州人;研究方向:微生物学。
通讯作者:温洪宇(1973 -) ,男,副教授,硕士生导师,主要从事环境微
生物学研究;E-mail:wenhy2007@ 126. com。
细菌 B、T对青椒和上海鸡毛菜种子萌发的影响
孙 怡, 高婕妤, 金玮玥, 温洪宇, 高霞莉, 徐秀丽, 李媛聪, 陆宇豪
(江苏师范大学生命科学学院, 江苏 徐州 221116)
摘要:蔬菜种子的萌发除了受到水分、光照、温度等因素的影响外,还受到土壤细菌的影响。本试验研究了细菌菌株 B、T
对青椒和上海鸡毛菜种子的发芽率、发芽势及发芽指数的影响。结果表明,细菌 B、T 对青椒和上海鸡毛菜种子的发芽
率影响不同,对青椒种子发芽率影响较大,对上海鸡毛菜种子的发芽率影响较小。其中菌株 B 处理下青椒种子的发芽
率、发芽势与发芽指数分别为 84. 4%,58. 2%和 18. 4;菌株 T 处理下青椒种子的发芽率、发芽势与发芽指数分别为
89. 4%,62. 1%和 19. 7。研究结果为探究土壤细菌对种子萌发的影响提供了实验数据。
关键词: 蔬菜;种子;细菌菌株;发芽率;发芽势
中图分类号: S 641. 3 文献标志码: A 文章编号: 1001 - 4705(2014)03-0043-04
Effects of Bacterial Strains B and T on Seeds Germination of
Capsicum frutescens and Brassica Chinensis
SUN Yi,GAO Jie-yu,JIN Wei-yue,WEN Hong-yu,GAO Xia-li,
XU Xiu-li,LI Yuan-cong,LU Yu-hao
(Jiangsu Normal University School of Life Sciences,Xuzhou Jiangsu 221116,China)
Abstract:The germination of vegetables seeds not only depends on the condition of water,light,temperature
but also affected by the soil bacteria. This paper investigated the effects of soil bacteria on germination rate,
germination tendency and germination index of Capsicum frutescens and Brassica chinensis seeds. The results
showed that effects of bacterial strains B and T on seeds germination of the two kinds of vegetables were
different and they affected Capsicum frutescens mostly. Effects of strain B on the germination rate,germination
tendency and germination index of Capsicum frutescens seeds were 84. 4%,58. 2% and 18. 4;Effects of strain
T on the germination rate,germination tendency and germination index of Capsicum frutescens seeds were
89. 4%,62. 1% and 19. 7,respectively. The results afforded the experimental data for seeds germination by
soil bacteria.
Key words: vegetable;seeds;bacterial strain;germination rate;germination tendency
土壤是自然界最丰富的微生物资源贮藏库[1],土
壤微生物是土壤有机质和土壤养分转化和循环的主要
动力,也是土壤肥力水平的活性指标[2]。土壤微生物
具有功能多样性,如分解功能、营养传递功能以及促进
或抑制植物生长的功能等,这些对土壤生态功能以及
自然界元素循环具有重要意义[3]。研究表明,土壤中
细菌、真菌和放线菌的组成及其所占比率在一定程度
上反映了土壤的肥力水平,在土壤性质和肥水条件较
好的土壤中,细菌所占比率较高[4]。放线菌通过产生
抗生素、生长调节剂、水解酶和生物碱等活性物质,有
效调节土壤微生物区系,改善土壤微域环境,进而诱导
植物产生抗性,达到促进生长的作用[5,6]。
某些植物和真菌产生的生化物质,可打破种子休
眠,促进种子萌发。如壳梭孢菌产生的壳梭孢素能促
进因 ABA抑制的种子的萌发[7]。Cassán 等[8]将固氮
螺旋菌株 AZ 39 和大豆根瘤菌株 E 109 接种到大豆种
子上,结果表明,AZ 39 和 E 109 能明显促进大豆根长、
芽长和干重增长,有效促进了种子的萌发,其原因为
AZ 39 和 E 109 都能分泌植物生长激素 IAA、植物生长
调节剂 GA3,使得大豆植株吸收的营养成分和浓度增
加,加快了组织产生相应的形态和生理变化,促进了大
豆种子萌发[9]。
·34·
研究报告 孙 怡 等:细菌 B、T对青椒和上海鸡毛菜种子萌发的影响
表 1 细菌 B培养液、空白培养液及培养上清液
对青椒种子发芽率(%)的影响
60 h 72 h 84 h 96 h 108 h 120 h 132 h 144 h
灭菌蒸馏水培养 0 0 0 0. 3 16. 9 17. 2 38. 9 58. 2
细菌培养液 12 0 0 5. 4 22. 4 38. 2 66. 8 76. 2 92. 3
浸泡时间(h) 24 0 0. 1 0. 2 32. 1 58. 2 73. 2 77. 2 84. 4
36 0 0. 3 1. 5 3. 2 20. 1 34. 2 43. 9 65. 4
空白培养液 12 0 0 0 0 1. 7 2. 0 2. 2 6. 5
浸泡时间(h) 24 0 0 0 0 0. 1 0. 1 0. 1 6. 3
36 0 0 0 0 0. 1 0. 1 0. 1 1. 3
培养上清液 12 0 0 0 0. 2 0. 4 1. 6 3. 2 8. 3
浸泡时间(h) 24 0 0 0 0 0. 6 0. 8 2. 4 6. 6
36 0 0 0 0 0 0 0 0. 2
表 2 细菌 B培养液、空白培养液及培养上清液对
上海鸡毛菜种子发芽率(%)的影响
12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h
灭菌蒸馏水培养 0 82. 3 99. 0 99. 1 100. 0 100. 0
细菌培养液 12 0 67. 8 79. 2 87. 6 99. 3 100. 0
浸泡时间(h) 24 0 73. 9 84. 3 93. 3 100. 0 100. 0
36 0 12. 6 23. 5 73. 4 98. 2 100. 0
空白培养液 12 0 35. 9 87. 0 98. 2 100. 0 100. 0
浸泡时间(h) 24 0 48. 3 77. 5 89. 6 100. 0 100. 0
36 0 56. 5 69. 9 92. 5 98. 2 100. 0
培养上清液 12 0 32. 2 76. 3 96. 3 100. 0 100. 0
浸泡时间(h) 24 0 23. 9 69. 8 88. 7 97. 4 100. 0
36 0 21. 1 55. 7 89. 8 100. 0 100. 0
近年来,通过筛选出对植物生长有利的微生物,用
于提高种子发芽率、促进植物生长、提高植物产量。研
究表明,根际微生物能够加快绿豆种子的萌发进
程[10],还可有效加快小麦种子的萌发进度,提高种子
的发芽势[11]。研究还发现 Bacillus cepacia 的培养液
(CFCM)能促进玉米、水稻的早期生长[12]。
目前,已发现很多种能够打破种子休眠、促进种子
萌发的化学药剂,包括一些无机盐、碱试剂和一些有机
化合物及植物生长素等[13]。但是,土壤微生物对于蔬
菜种子的促萌发作用却鲜为人知。本试验以青椒和上
海鸡毛菜种子为材料,比较了细菌菌株 B 和 T 的培养
液、培养上清液及空白培养液对青椒和上海鸡毛菜种
子萌发的影响,研究结果为大田种植上述 2 种蔬菜提
供了实验数据与理论参考。
1 材料与方法
1. 1 材 料
(1)细菌菌株 B和 T,由本实验室提供。
(2)青椒和上海鸡毛菜种子均购于徐州市七里沟
农贸市场。
(3)牛肉膏蛋白胨培养液:牛肉膏 3 g,蛋白胨 10
g,氯化钠 5 g,蒸馏水 1 000 mL,pH = 7. 2,固体培养基
需加入琼脂条 15 g,121. 5 ℃灭菌 20 min。
1. 2 方 法
(1)挑取颗粒饱满,表面无破损的种
子(青椒和上海鸡毛菜)备用。
(2)铺有 2 层滤纸的培养皿与分装有
100 mL 蒸馏水的三角烧瓶,121. 5 ℃灭菌
30 min后备用。
(3)将细菌菌株 B 和 T 平板划线活
化培养后接入空白培养液中,37 ℃摇床振
荡培养 12 h。
(4)将细菌培养液分为 2 份,1 份直
接用于浸泡植物种子,1 份经 5 000 r /min
离心 5 min,取上清液,在上清液中浸泡植
物种子。此外在空白培养液中加入植物种
子浸泡。
(5)先将未经处理的 2 种植物种子放
入盛有蒸馏水的培养皿,每种种子分装 3
个培养皿,每个培养皿放置 50 粒种子,在
灭菌蒸馏水浸湿的滤纸上均匀铺开,将培
养皿放入光照培养箱中,白天 25 ℃,晚上
18 ℃培养。
(6)分别将细菌培养液、培养上清液
以及空白培养液浸泡 12 h、24 h 和 36 h 的
种子挑出放在培养皿中,每种种子分装 3 个培养皿,每
个培养皿放置 50 粒种子,灭菌蒸馏水浸湿的滤纸上均
匀铺开,将培养皿放入光照培养箱中,白天 25 ℃,晚上
18 ℃培养,观察所有培养皿中的种子发芽情况,每隔
12 h观察并记录数据。
2 结果与分析
2. 1 细菌 B对种子萌发的影响
细菌 B对青椒种子萌发的影响结果见表 1。由表
1 可知:在细菌培养液中浸泡 12 h的种子发芽率较大,
但随着浸泡时间的增长,种子发芽率下降,推测是由于
代谢产物浓度增加而引起的抑制作用。空白培养液处
理的种子发芽率明显低于蒸馏水处理的种子发芽率,
并且浸泡时间越长,种子发芽率越低。试验结果表明,
细菌 B培养液对种子萌发起促进作用,培养上清液和
空白培养液起抑制作用。
细菌 B 对上海鸡毛菜种子萌发的影响结果见表
2。由表 2 可知:在蒸馏水中培养 36 h 后,上海鸡毛菜
种子发芽率已经达到 99%;在细菌 B 培养液中浸泡
36 h的种子发芽率最低,为 23. 5%。细菌 B培养液、培
养上清液和空白培养液对上海鸡毛菜种子萌发均起抑
制作用。
·44·
第 33 卷 第 3 期 2014 年 3 月 种 子 (Seed) Vol. 33 No. 3 Mar. 2014
表 3 细菌 T培养液、空白培养液及培养上清液
对青椒种子发芽率(%)的影响
72 h 84 h 96 h 108 h 120 h 132 h 144 h
灭菌蒸馏水培养 0 0 0. 3 16. 9 17. 2 38. 9 58. 2
细菌培养液 12 0 0 8. 2 38. 2 57. 4 76. 2 82. 2
浸泡时间(h) 24 0 0. 2 32. 1 62. 1 81. 3 87. 9 89. 4
36 0 0 3. 2 20. 1 32. 3 33. 9 65. 4
空白培养液 12 0 0 0 1. 7 2. 0 2. 2 6. 5
浸泡时间(h) 24 0 0 0 0. 1 0. 7 2. 4 6. 3
36 0 0 0 0. 1 0. 1 0. 1 1. 3
培养上清液 12 0 0 0 0. 6 2. 4 6. 3 9. 2
浸泡时间(h) 24 0 0 0 0. 6 2. 2 5. 8 7. 1
36 0 0 0 0 0. 1 0. 8 1. 2
表 4 细菌 T培养液、空白培养液及培养上清液
对上海鸡毛菜种子发芽率(%)的影响
12 h 24 h 36 h 48 h 60 h 72 h
灭菌蒸馏水培养 0 82. 3 99. 0 99. 1 100. 0 100. 0
细菌培养液 12 0 55. 2 88. 3 96. 3 100. 0 100. 0
浸泡时间(h) 24 0 69. 3 91. 3 96. 7 100. 0 100. 0
36 0 38. 3 76. 2 90. 2 96. 7 100. 0
空白培养液 12 0 35. 9 87. 0 98. 2 100. 0 100. 0
浸泡时间(h) 24 0 48. 3 77. 5 89. 6 100. 0 100. 0
36 0 56. 5 69. 9 92. 5 98. 2 100. 0
培养上清液 12 0 37. 9 56. 3 77. 8 94. 9 100. 0
浸泡时间(h) 24 0 15. 6 48. 6 72. 9 100. 0 100. 0
36 0 28. 7 41. 2 92. 5 100. 0 100. 0
2. 2 细菌 T对种子萌发的影响
细菌 T 对青椒种子萌发的影响结果
见表 3。由表 3 可知:在细菌培养液中浸
泡 24 h 的种子发芽率最大。推测其原因
可能是浸泡时间过短,细菌培养液浓度较
低,种子未达到最大发芽率;浸泡时间过
长,使代谢产物浓度增加而引起的抑制作
用。试验结果表明,细菌 T 培养液对种子
萌发起促进作用,而其培养上清液和空白
培养液对种子萌发起抑制作用。
细菌 T 对上海鸡毛菜种子萌发的影
响见表 4。由表 4 可知:在蒸馏水中培养
36 h 后,上海鸡毛菜种子发芽率已达
99%,而经细菌 T培养液浸泡 24 h 的种子
发芽率为 91. 3%,其它处理的种子发芽率
均未达到 90%;经培养上清液浸泡 36 h 的
种子发芽率最低,为 41. 2%。试验结果表
明,细菌 T 培养液、培养上清液和空白培
养液对上海鸡毛菜种子萌发均起抑制
作用。
2. 3 2 株菌对种子萌发的影响比较
细菌菌株 B 和 T 对青椒种子萌发影
响的比较结果见表 5。由表 5 可知:通过
与蒸馏水的一组数据比较,空白培养液和 2 种菌的培
养上清液对青椒种子萌发都有明显的抑制作用,而 2
种细菌培养液对种子萌发有明显的促进作用。B 和 T
2 种菌的培养上清液对种子萌发的抑制作用基本相
同,而细菌 T的培养液对种子萌发的促进作用较大。
表 5 细菌 B和 T空白培养液、细菌培养液及培养上清液
对青椒萌发影响的比较
蒸馏水
空白
培养液
细菌
培养液
培养
上清液
发芽率(%) 细菌 B 58. 2 6. 3 84. 4 6. 6
细菌 T 58. 2 6. 3 89. 4 7. 1
发芽势(%) 细菌 B 38. 9 6. 3 58. 2 6. 6
细菌 T 38. 9 6. 3 62. 1 6. 3
发芽指数 细菌 B 8. 0 0. 6 18. 4 0. 7
细菌 T 8. 0 0. 6 19. 7 0. 8
细菌菌株 B 和 T 对上海鸡毛菜种子萌发的影响
比较结果见表 6。由表 6 可知:从培养 48 h 后种子发
芽率看,2 种菌的细菌培养液、空白培养液与上清液对
种子发芽率有明显抑制作用,并且细菌 B 抑制作用更
大;从种子发芽势看,空白培养液与上清液对种子发芽
势有明显的抑制作用,2 种菌的细菌培养液对种子有
微弱的抑制作用,并且细菌 T 对种子发芽率抑制作用
更大;从种子发芽指数看,空白培养液和 2 种培养上清
液对种子发芽指数有明显抑制作用,而 2 种细菌培养
液对种子发芽指数有微弱抑制作用,且细菌 T 抑制作
用较大。
表 6 细菌 B和 T培养液、菌体及上清液
对鸡毛菜萌发影响的比较
蒸馏水
空白
培养液
细菌
培养液
培养
上清液
发芽率(%) 细菌 B 99. 1 89. 6 93. 3 88. 7
细菌 T 99. 1 89. 6 96. 7 72. 9
发芽势(%) 细菌 B 82. 3 48. 3 73. 9 69. 8
细菌 T 82. 3 48. 3 69. 3 48. 6
发芽指数 细菌 B 45. 5 36. 2 42. 9 30. 0
细菌 T 45. 5 36. 2 42. 1 26. 6
3 结果与讨论
研究结果表明:2 株细菌菌株 B 和 T 均对青椒种
子发芽势有明显促进作用。微生物对种子萌发影响已
有许多研究,如 Morpeth 等[14]研究表明,月季种子中
存在的微生物对种子萌发起到了关键作用;郭庆元[15]
研究了棉花种子经微生物菌剂包衣后,对种子发芽无
不利影响或有促进发芽作用;何铁柱等[16]研究发现,
·54·
研究报告 孙 怡 等:细菌 B、T对青椒和上海鸡毛菜种子萌发的影响
根际微生物有利于提高白菜种子发芽率、发芽势,黑暗
条件有利于根际微生物对白菜萌发的促进作用。
本试验的 2 株细菌菌株 B 和 T 都可以促进青椒
的萌发,原因可能是细菌 B 和 T 菌体本身有其独特的
生理功能和丰富的营养,可以与青椒种子发生互作,从
而促使种子的种皮和胚对水分的充分吸收,软化种皮,
提高种子的呼吸强度,促使养分的分解,加速种子发
芽[17]。而 2 种菌对鸡毛菜种子有抑制作用,可能因为
鸡毛菜本身有很强的生命力,可以快速发芽,细菌 B
和 T 使其种子营养物质过剩,抑制了种子萌发,具体
抑制机理还需后续的深入研究。
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第 33 卷 第 3 期 2014 年 3 月 种 子 (Seed) Vol. 33 No. 3 Mar. 2014