全 文 ：收稿日期：!""#$"%$"& 接受日期：!""#$"#$!’
基金项目：山东省自然科学基金项目（(!"")*"+）；“十一五”国家科技支撑计划重点项目（!""+,-*’&,""）资助。
作者简介：刘栋（’.#/—），男，山东青岛人，硕士研究生，主要研究农业微生物资源开发与利用。012345：5467)"&8’+/9 :;2
!通讯作者 012345：<=3;5>48 ?76@ >76@ :A
生防芽孢杆菌蛋白水解液对小白菜根系的影响
刘 栋，郭 英，赵 蕾!
（山东师范大学生命科学学院，山东济南 !)""’%）
摘要：利用沿海废弃鱼蛋白为原料分别制备含各种肽和氨基酸的广谱生防枯草芽孢杆菌 B!水解液、酸水解液和自
然浸提液，将其分别添加到植物生长培养基中，观察并分析了 /种不同处理对小白菜根系发育的影响。结果表明，
B!水解液明显增加了小白菜根毛的长度和密度，有效地诱导了不定根的形成，增强了植株的根系活力，且 B!水解
液中植物生长素 C--的前体物质色氨酸的含量也明显高于其他两种水解液，从而为开发兼具防病和增产作用的新
型生物肥料提供新思路。
关键词：枯草芽孢杆菌；根毛；不定根；色氨酸
中图分类号：D’%%；D+/%9/ 文献标识码：- 文章编号：’""#$)")E（!"".）"!$"%##$")
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现代农业中广泛使用的化肥、农药，虽然大幅度
提高了农作物产量，却造成农产品中有害物质的累
积，且长期使用还会造成土壤板结、污染环境，影响
农业的可持续发展。鉴于对环境问题的日益关注，
人们开始寻求新的化肥、农药替代品。目前，利用氨
基酸、自然氮（如大豆粉降解物和鱼蛋白水解物）、糖
类化合物等天然材料发展新型肥料或植物生长促进
剂已经成为许多研究的焦点［’$)］。
芽孢杆菌（=-*(##>4 ?MM@）是土壤和植物微生态
的优势微生物种群之一，具有很强的抗逆能力和抑
菌防病作用［+］。自 ’.!+年 D3AQ;P7报道土壤中某些
拮抗性微生物对于土传病原菌具有抑制性以来［&］，
对生防芽孢杆菌的研究主要集中于植物病害的防治
方面，对作物的促生作用虽然近年来受到重视，但关
于其机理的研究尚不完备。大量事实证明，氨基酸
肥料能够显著增加作物的产量［#$.］，而许多生防芽
孢杆菌具有蛋白酶活力［’"］，能将蛋白质水解成氨基
酸和肽，因此芽孢杆菌胞外蛋白酶在植物促生中的
植物营养与肥料学报 !"".，’)（!）：%##$%.!
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作用与地位值得研究。我国拥有丰富的海洋资源，
每年捕鱼量高达 !""多万吨，在消费的同时也会产
生大量的鱼蛋白废弃物，如不妥善处理，不仅造成资
源的巨大浪费，还会严重污染环境，而通过某些产胞
外蛋白酶的土壤微生物水解废弃鱼蛋白来制备生物
菌肥无疑是一条行之有效的措施。
枯草芽孢杆菌（!"#$%%&’ ’&()$%$’）#$ 是从具有广
谱拮抗作用的 % 种生防芽孢杆菌（!"#$%%&’ &’’(）中
筛选出来的高产蛋白酶菌株［)"］。通过研究该菌株
的鱼蛋白水解液对小白菜根系的影响，以期为利用
生防芽孢杆菌制备兼具防病增产作用的新型生物有
机肥料提供科学理论基础，并为合理利用鱼蛋白废
弃物、减少化学肥料及农药污染提供新的方法。
! 材料和方法
!"! 材料
供试菌株：枯草芽孢杆菌 #$ 由本实验室从小
麦根际土壤中分离并鉴定（*+,-.,/ .00+&&12, ,345
6+7：89$$):)$）［)"］。
供试小白菜品种：四季小白菜（!*"’’$#" #+$,-,.
’$’ ;(），购自济南大江种业。
培养基：鱼基质培养基为废弃鱼蛋白 < =，蒸馏
水 )"" 4;；植物生长培养基（>*）的配制见参考文献
［))］。
!"# 方法
)?$?) 水解液的制备 #$水解液：将 #$菌悬液按
)@的接种量接种至鱼基质培养基中，
同 #$ 水解液的制备。酸水解液：将鱼基质培养基
以 : 42E C ;的盐酸在 ))"B水解 $" D后，用 : 42E C ;
的 F.GH调节 ’H至 A?"。
将以上水解液 )"""" 7 C 41,离心 )" 41,后取上
清液灭菌，适当稀释后分别加入到 >*培养基中，使
肽和氨基酸含量均为 I"!= C 4;，以加无菌水的为空
白对照。肽和氨基酸含量测定采用 *- C # !<)J K
$""$的方法［)$］。
)?$?$ 各水解液处理对小白菜根系影响的观察
用 A"@乙醇和 )@次氯酸钠溶液对精选的小白菜种
子进行表面消毒，无菌水冲洗后播入上述含各种水
解液的 >*培养基内，置 $IB、)$""" EL的光照培养
箱中培养 ! M。于 )""倍光学显微镜下观察距根尖 <
44处的根毛状况，并同时采用 ##N法测定其根系
活力［)<］。每处理 )I株，重复 <次。
另取无菌种子于 >*培养基培养 $) M后，选取
根系状况相似的植株，移除茎干，将根浸泡于 <" 4;
各水解液及无菌水中，$IB、%""" EL光照条件下处理
! M。观察不定根的变化情况。每处理 )I株，重复 <
次。
)?$?< 水解液中色氨酸含量的测定 色氨酸含量
的测定采用对二甲氨基苯甲醛法［)J］。
所得结果用 O>OO)比较方法进行差异显著性分析。
# 结果与分析
#"! 水解液对小白菜根毛的影响
各水解液处理对小白菜根毛的影响如图 ) 所
示。与对照处理相比，#$水解液和自然浸提液处理
的小白菜根毛的密度和长度明显增加，且 #$水解液
处理对小白菜根毛密度和长度的促进效果明显好于
自然浸提液处理。而酸水解液处理对小白菜根毛的
密度和长度没有明显的影响。
#"# 水解液对小白菜不定根形成的影响
各水解液处理对小白菜不定根形成的影响见图
$。由图 $可以看出，#$ 水解液处理能够有效诱导
小白菜不定根的形成，而自然浸提液和酸水解液处
理对小白菜不定根没有显示出明显的诱导效果。
#"$ 水解液对小白菜根系活力的影响
植物根系是活跃的吸收器官和合成器官，根的
活力水平直接影响地上部分的生长、营养状况及产
量水平。植物组织对氯化三苯基四氮唑（##N）的还
原量表示脱氢酶的活性，可作为根系活力的指标。
#$水解液处理的小白菜根系活力明显增加，与对照
相比，小白菜根系活力增加 )")?I@，而自然浸提液
和酸水解液处理小白菜根系活力与对照相比仅分别
增加 <#"% 水解液中色氨酸含量
色氨酸是植物生长激素 QRR的前体物质，对植
物生长发育起着至关重要的作用［)IK):］。含 I"
!= C 4;肽和氨基酸的各水解液中色氨酸含量见图 J。
自然浸提液中色氨酸含量为 "?)I!= C 4;，#$水解液
中色氨酸含量是自然浸提液的 !?JI倍，而酸水解液
中未检测到色氨酸。
%!J$期 刘栋，等：生防芽孢杆菌蛋白水解液对小白菜根系的影响
图 ! 不同处理对小白菜根毛生长的影响
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（!—"#水解液 $%&’()%*+* ,’(-.+/ ,’(&01-* (2 "#；3—自然浸提液 !40.(0* .5-’61-*；7—酸水解液 !1+&89%&’()%:6-.*；;—对照 7<）
图 6 不同处理对小白菜不定根形成的影响
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（!—"#水解液 $%&’()%*+* ,’(-.+/ ,’(&01-* (2 "#；3—自然浸提液 !40.(0* .5-’61-*；7—酸水解液 !1+&89%&’()%:6-.*；;—对照 7<）
=>? 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 @A卷
图 ! 不同处理对小白菜根系活力的影响
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5,6(. ,’ 507)8,# .,,*
［ 注（!"#$）：%—&’水解液 ()*+",)-.- /+"#$.0 /+"*12#- "3 &’；4—自然浸
提液 %51$"1- $6#+72#-；8—酸水解液 %2.*9:)*+",);7#$-；<—对照 8=>下
同 &:$ -7?$ @$,"A> ］
图 9 各水解液中色氨酸含量
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8<-.,=<+#+ 5.,-4)*+
! 讨论
有研究表明，许多植物根际固氮菌分泌的氨基
酸在促进植物根系和植株生长，抑制病原菌，增加磷
元素吸收过程中起了重要作用［BC］。吴玉群等［C］发
现，施用动物边角料制备的氨基酸液肥能够促进甜
玉米根系的生长发育，增强根系活力，提高产品的品
质和产量。国外也有施加大豆粉降解产物促进植物
根系和植株生长的报道［B，D，BE］，但对其促生机理均
未开展研究。本文选用的枯草芽孢杆菌 &’参与了
对某些蛋白质含量较高的植物病原真菌细胞壁的降
解过程［BF］，具备将废弃鱼蛋白水解成各种氨基酸和
短肽的能力。研究发现，&’鱼蛋白水解液能够明显
增加小白菜根毛的密度和长度，且有效诱导不定根
形成，对小白菜根系活力的提高程度也高于自然浸
提液和酸水解液处理。研究表明，某些植物激素和
特殊的氨基酸在促进植物根系生长方面具有重要作
用，而本研究在各水解液中未检测到对植物根系有
促生作用的吲哚乙酸 G%%的情况下，发现在相同的
肽和氨基酸浓度下，&’水解液中 G%%的前体物质 H9
色氨酸含量远高于自然浸提液，而酸水解液中几乎
检测不到 H9色氨酸的存在，这一结果与各水解液对
根系产生的促生效果一致。另外，一些报道也表明，
土施 H9色氨酸能够增加植物根茎干重、根系活力及
对 87’ I等的吸收［BD，’J］，而 87’ I可促进植物根毛的
生长及嫩根的形成。当然，&’水解液中是否存在其
他能够促进植物根系生长的肽和氨基酸还有待进一
步研究。
根是植物吸收和转运营养元素的重要器官，增
加根毛长度和密度及大量诱导不定根的形成，必然
能够增加根系对营养元素的吸收量，从而促进植物
生长。值得注意的是，本研究选用的枯草芽孢杆菌
&’是来源于植物根际土壤的广谱拮抗生防菌，与环
境相融性好、无公害，因而该菌在防治植物病害，有
效利用废弃鱼蛋白，促进作物生长，减少化学肥料和
农药使用等方面都具有潜在的应用价值。
参 考 文 献：
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J++* NJ+P*( S) M+)S%-! G%-. H%NJ-H-*@+! ,J+H"F*M［9］# R@+*%F(!+. #
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B@ $，U@!N 9 ?，A(-+ B !" #$ # ?FJ%%!@!N +E %O*J-F%..".-J ,J+*%-M%
G"*-!*M +E %#&’$$() )(*"’$’) -!H @*M -!*-N+!@M*@F E"!F*@+!［9］# ‘(@!# 9#
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‘(%! Q ‘，‘(%!N R，A(-!N > !" #$ # DEE%F*M +E -,,.)@!N BKG%*(@+!K
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305 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 /4卷