光合细菌促进黄瓜幼苗生长作用的研究

光合细菌促进黄瓜幼苗生长作用的研究 光合细菌促进黄瓜幼苗生长作用的研究 第24卷第3期 20l0.O9 沈阳化工大学 JOURNALOFSHENYANGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY VoI_24No.3 Sep.2010 文章编号:1004—4639(2010)03—0215一o4 光合细菌促进黄瓜幼苗生长作用的研究 邵双,崔心栋 (沈阳化工大学环境与生物学院,辽宁沈阳110142) 摘要:采用光合细菌中的泥生绿茵(Chlorobiumlimicola)菌株I-2和沼泽红假单胞茵(Rhodop— seudomonaspalustris)菌株?-3,分男q以10个/mL,10个/mL及10个/mL三种浓度菌悬液根 灌处理黄瓜幼苗,考查光合细菌对黄瓜的促生效果.研究结果表明,菌株?一3在以l0个/mL浓度 处理黄瓜时,可使幼苗株高增高,茎粗增粗,增加鲜质量干质量,提高叶片叶绿素和类胡萝卜素含量, 促进生长效果显着,是最佳处理菌株的浓度;1V.3在以10个/mL浓度处理黄瓜时有相同趋势,只是 促进效果次之;I-2以10个/mL浓度处理黄瓜时,幼苗的株高,茎粗,鲜质量干质量均显着增加. 关键词:光合细菌;黄瓜幼苗;光合作用;生长 中图分类号:Q939.96文献标识码:A 在现代农业生产体系中,施用以氮,磷,钾为 主体的化学肥料对作物增产起了决定性作用,而 长期过量施用化肥引起的土壤肥力下降,土壤板 结,环境污染等问题已经引起世界范围内的广泛 重视,发展生物肥料(Bio—Fertilizer)是实现环保 型生态农业的重要之一….近十多年以来, 国内外都在加紧开展基于各种功能微生物菌肥 的研究L2J.微生物肥料按其作用机理可分为根 瘤菌肥料,固氮菌肥料,解磷菌类肥料,解钾菌类 肥料等J,光合细菌是一类含有细菌叶绿素和 多种类胡罗卜素等光合色素而进行光合作用的 原核微生物,是固氮菌中非常重要的一类.它具 有固碳,固氮,脱氮等独特的生理特性,在自然界 碳,氢,硫等元素的物质循环中起着重要作用.同 时,相较于其他固氮生物资源,光合细菌可利用 最经济,最广泛的太阳能为固氮能源,成本低 廉J.日本,美国,德国早在20世纪70年代就着 手光合细菌的研究,近年来的研究表明,一些活 性菌株还含有抗病毒物质和生长激素,甚至菌体 分泌的胞外组分对固氮根瘤细菌也有刺激作用, 能显着提高其固氮活性J.目前,光合细菌已广 泛用于农业,畜牧业,水产养殖业,环境保护以及 医药工业,尤其在提高农作物和家畜的产量和品 质方面效果显着引.本研究旨在探究光合细菌 对黄瓜幼苗的促生效果,以期为新型生物肥料的 研制奠定基础. 1材料与 1.1材料 实验采用2种光合细菌菌株,分别为泥生绿 菌(Chlorobiumlimicola)I-2和沼泽红假单胞菌 (Rhodopseudomonaspalustris)IV-3,由沈阳化工 大学环境与生物工程学院分离,富集,筛选而得; 黄瓜品种为天津密刺.对照叶面肥为北京曹氏天 正生物技术开发中心监制的"顶花卖瓜"黄瓜专 用肥,B+Zn+Mg?10%. 1.2实验方法 分别将菌株I_2和?-3配制成l0个/ mL,10个/mL,10个/mL三种浓度的菌液, 在黄瓜幼苗2片真叶期,4片真叶期和6片真叶 期根灌,以清水和上述黄瓜叶面肥为对照,每个 处理1O株,随机区组,重复3次.最后一次 收稿日期:2009—10—23 作者简介:邵双(1975一),女,辽宁庄河人,教授,博士,主要从事农业微生物工程方面 的研究 2l6沈阳化工大学2010链 处理2周后,每个处理选取3株代表性植株分别 测定其形态指标(株高,茎粗,湿质量,干质量) 和生理指标(叶片叶绿素和类胡萝卜素的含 量),株高通过皮尺测量;茎粗用游标卡尺测量; 叶面积的测定是将叶片复印在标准纸上,用秤质 量法计算;取黄瓜幼苗期整株地上部分,电子天 平称鲜质量,然后烘干称干质量.叶绿素和类胡 萝卜素含量的测定分别采用分光光度法和色 谱法.样本多重比较采用SSR法. 2结果与分析 2.1光合细菌对黄瓜幼苗株高茎粗的影响 光合细菌对黄瓜幼苗株高茎粗的影响见表 1.从表1可以看出,灌溉3种浓度的I一2和?一3 的光合细菌菌液都可以显着增加黄瓜幼苗的株 高,而且除?.3.(10个/mL)处理外,均达到了极 显着水平(P<0.01),增高的效果并未随着菌液 浓度的增大而增强,各处理间以?.3(10爪/ mE)和?一3(10个/mL)增高幅度最大,极显着 的高于其他处理(P<0.01).增高幅度其次的是 I-2(10个/mL)和I-2(10个/nlL).与清水对 照相比,各处理菌液均能显着增加黄瓜幼苗的茎 粗,增粗的效果显示出随着菌液浓度的增大而增 加,其中以I'2(10+/mL)和I_2(10"i'./mL) 最为有效,达到极显着水平(P<0.01).黄瓜幼 苗的徒长现象很常见,即株高较高,而茎粗较细, 幼苗纤弱,生长势弱,不利于后期生长和抗病.表 1中的IV一3(10个/mL)和?-3(10个/mL)处 理就似乎呈现出徒长的态势,株高增加幅度很 大,而茎粗增加相对较小,但究竟是徒长还是菌 液的作用偏重于株高,还要考察其他指标.而I一 2(10个/mL)和I一2(10个/mL)两个处理的 黄瓜幼苗茎粗和株高协同增加. . 表1光合细菌对黄瓜幼苗株高茎粗的影响 Table1Effectofphotosyntheticbacteriaontheplantheightandstemdiameterofcucumberse edhngs bLTm;#/爪,___l,—,一一,…,, 显着性显着性 目\l,ll,"…",'," 5%1%5%l% 1V.3(10')25.67?1.12aAI_2(10)1.57?0.05aA IV.3(10)25.08?0.83aAI-2(10)1.57?O.06aA I-2(10)23.14?0.52bBI-2(10)1.50?O.14abAB I-2(10.)21.54?0.79bBIV-3(10)1.47?0.07bcAB I-2(10.)18.23?O.34CCIV.3(10.)1.44?0.05bcdAB IV.3(10.)15.02?1.05dDIV-3(10)1.44?0.08bcdAB 黄瓜专用肥14.12?0.55eD黄瓜专用肥1.41?0.04cdB 清水l3.88?0.41eD清水1.38?0.07dB 注:表中数值为3次重复平均数?标准差.多重比较的同一组数据内,不含有相同字 母的数值间差异达到显着水平.小写字母表 示在P<0.05水平差异显着;大写字母表示在P<O.0l水平差异极显着. 2.2光合细菌对黄瓜幼苗鲜质量干质量的影响 光合细菌对黄瓜幼苗鲜质量干质量的影响 见表2.从表2可以看出,除?一3(10个/mL) 外,其他光合细菌菌液处理均能显着增加黄瓜幼 苗的鲜质量,其中又以I_2(10个/mL),IV一3 (10个/mL)和?.3(10个/mL)处理极显着地 高于其他处理(P<0.O1),这三个处理也显着增 加黄瓜幼苗的干质量,?一3(10爪/mL)和?-3 (10个/mE)达到极显着水平(P<0.01).鲜质 量和干质量能衡量植株同化作用,物质积累的能 力,从表2可知,?一3(10爪/mL),IV-3(10个/ mE)和I-2(10个/lnL)三个处理效果好.I-2 (10个/mL)和?-3(10+/mL)处理极显着地 降低了黄瓜幼苗的干质量(P<0.01). 第3期邵双,等:光合细菌促进黄瓜幼苗生长作用的研究2l7 表2光合细菌对黄瓜幼苗鲜质量干质量的影响 Table2Effectofphotosyntheticbacteriaonthewetweightanddryweightofcucumberseedlin gs …,一,,一 显着性……一,,一 显着性 匠嗣偎,,野g 5%1% 理困限r?,T,贝里g 5%l% I.2(10.)10.03s0.94aAIV-3(10.)0.88s0.07aA IV-3(10.)9.98?O.82aA?-3(10')0.88s0.O1aA IV-3(10')9.98s0.24aAI_2(10)0.80s0.02bB I-2('10.)9.05s0.07bB黄瓜专用肥0.75?0.10CBC I_2(10)8.10s0.68CC清水0.72s0.04CBC IV一3(10)7.96s0.95cdCI-2(10.)0.72?O.08cC 黄瓜专用肥7.51?0.67deCI-2(10)0.62s0.06dD 清水7.37?0.62eCIV-3(10)0.61s0.04dD 注:表中数值为3次重复平均数?标准差.多重比较的同一组数据内,不含有相同字母的数值问差异达到显着水平.小写字母表 示在P<O.05水平差异显着;大写字母表示在P<O.01水平差异极显着. 2.3光合细菌对黄瓜幼苗叶片叶绿素和类胡萝 卜素含量的影响 光合细菌对黄瓜幼苗叶片叶绿素和类胡萝 卜素含量的影响见表3.从表3可以看出,?-3 (10.爪/lllL),I-2(10'n1L),I-2(1O.1\/ mL)和?一3(10个/mL)四个处理能极显着提高 黄瓜幼苗叶片叶绿素含量(P<0.O1),而?一3 (10.~'/mL)又显着高于其他处理;IV一3(10 爪/IIlL),I-2(10~i'/mL)和?.3(10个/lI1L) 能极显着提高类胡萝卜素含量(P<0.01).叶绿 素和类胡萝卜素是光合色素,能体现植株光合作 用的强弱,色素含量高,光合作用强.由此可说 明,?_3(10mL),I-2(10+/mL)和?-3 (10'~'/mL)能明显提高黄瓜幼苗光合作用. 表3光合细菌对黄瓜幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响 Table3Effectofphotosyntheticbacteriaoncontentofchlorophyllandcarotininleavesofcuc umberseedlings ,,…, 叶绿素含量/显着性,一,, 类胡萝h素含量/显着性 理豳慨J/-IIL.幽偎(mg.g一)5%1%(mg?g)5%1% IV-3(10.)11.85s0.88aAIV-3(10.)3.65s0.44aA I.2(10)11.64?1.11abAI-2(10.)3.58s0.25aA I.2(10.)11.24?O.56bABIV-3(10)3.55s0.76aA IV-3(10)11.19s0.47bABI-2(10)3.26s0.65bB 黄瓜专用肥lO.61s0.93cBC清水,3.25s0.22bB I-2(10)10.11s0.25dC黄瓜专用肥3.00?O.78cC 清水l0.08?1.04dCI-2(10')1.89s0.38dD IV-3(10)6.51s0.66eDIV-3(10.)1.80s0.88dD 注:表中数值为3次重复平均数4-标准差.多重比较的同一组效据内,不含有相同字母的数值间差异达到显着水平.小写字母表 示在P<O.05水平差异显着;大写字母表示在P<0.Ol水平差异极显着. 3讨论与结论 光合细菌是一类特殊的微生物菌群,不但具 有光合作用,生物固氮,分解硫化物及各种胺类 的能力,还可以增进土壤肥力,改善植物的营养 条件.实验研究表明,沼泽红假单胞菌(Rhodop? seudomonaspalustris)菌株?-3在以10~'/mL 浓度处理黄瓜时,可使幼苗株高增高,茎粗增粗, 增加鲜质量干质量,提高叶片叶绿素和类胡萝卜 素含量,促进生长效果显着,是最佳处理菌株和 浓度;IV一3在以10个/mL浓度处理黄瓜时有 相同趋势,只是促进效果次之;泥生绿菌(Chlo- 2l8沈阳化工大学2010经 robiumlimicola)I-2在以10个/mL浓度处理 黄瓜时,幼苗的形态指标如株高,茎粗,鲜质量干 质量均有非常明显的增加,也可作为深入实验的 参考.由此说明光合细菌确实具有促进植株生 长,提高光合作用的效果. 研究中还发现,IV一3(10个/mL)处理黄瓜, 除茎粗外,其他各项指标很低,且有多项指标显 着低于清水对照,提示光合细菌作为外源微生 物,应用在植物上时存在二者是否相宜问题,尤 其在高浓度处理时更易出现不适应,而植物和微 生物的这种互作作用会因微生物种类和浓度 不同而呈现差异,因此也说明微生物筛选和梯度 浓度处理是必要的.另外,为增进光合细菌促进 黄瓜生长的效果,可以考虑与其他固氮菌或解磷 菌,解钾菌配合使用,制作成混合菌肥,以达到减 少化肥,有机肥用量的目的. 参考文献: [1]李星洪.生物复合肥的今天和明天[J].百科知识, 1994(8):26—27. 汪华源.生物肥料研究进展及其文献研究[J].农 业图情报学刊,2003(5):17—19. 袁田,熊格生,刘志,等.微生物肥料的研究进展 [J].湖南农业科学,2009(7):44—47. 陈声明,贺小明.光合细菌的生态意义及应用价值 [J].环境污染与防治,1994,2:11—13. 刘如林,刁虎欣,梁凤来,等.光合细菌及其应用 [M].北京:中国农业科技出版社,1991:22—24. 吴小平,吕川冰,陈锋.光合细菌在种植上的应用 研究[J].江西农业大学,2oo4(2):l5—16. 吴志旭,张雅燕.叶绿素a测定方法的改进及最优 提取时间探讨[J].甘肃环境研究与监测,2000,16 (2):21—23. 中国国家标准化管理委员会.GB/T5009.83— 2003食品中胡萝卜素的测定方法[s].北京:中国 标准出版社,2003:13. 吴小平,郑耀通,曹榕彬,等.大豆田间施用光合细 菌的效果[J].福建农林大学(自然科学版), 2003,32(1):117—119. EffectofPhOtOsynthetiCBacteriaontheGrowthof CucumberSeedlings SHAOShuang,CUIXin?dong (ShenyangUniversityofChemicalTechnology,Shenyang110142,China) Abstract:Thestimulationeffectofphotosyntheticbacteriaonthegrowthofcucumberseedlingswas studiedbywateringtherootusingChlorobiumlimicolaI一 2andRhodopseudomonaspalustrisIV-3.The resultsshowedthatChlorobiumlimicolaandRhodopseudomonaspalustrisnotablyincreasedwetweight anddryweightaswellastheplantheightandstemdiameterofcucumberseedlingsattheconcentrationof 10cell/mLand10cell/mL,respectively.Furthermore,thecontentsofchlorophyllandcarotinextracting fromleavesofcucumberseedlingsweremarkedlyincreased,becausethebacteriaconcentrationwoulden— hanceplantphotosynthesis. Keywords:photosyntheticbacteria;cucumberseedlings;photosynthesis;growth ]j]]]]