外源贝莱斯芽孢杆菌对玉米种芽萌发·幼苗生长与光合系统的影响

摘要  为探究外源贝莱斯芽孢杆菌（B.v.）对玉米种芽萌发、幼苗生长及光合系统的调控作用，以郑单958和京农科728为供试材料接种B.v.。结果表明：与CK相比，外源施加B.v.能显著促进玉米种芽萌发，有效提升幼苗株高、叶面积、鲜重、干重与根冠比；与芽孢杆菌菌剂相比，B.v.处理在促进玉米种芽萌发方面具有显著优势，株高、叶面积、干重、鲜重等农艺性状有关指标也与芽孢杆菌菌剂无显著差异。与CK相比，外源B.v.处理下的玉米幼苗Pn、Tr、Gs、WUE显著提升，Ci较CK显著下降；B.v.处理下的Pn、Tr和Gs与芽孢杆菌菌剂处理无显著性差异，但在Ci利用效能方面显著弱于芽孢杆菌菌剂。与CK相比，外源施加B.v.有助于提升玉米幼苗叶片中叶绿素含量并改善荧光特性，显著提升叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b、总叶绿素含量、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo和qP，显著降低Fo和NPQ；B.v.处理下的叶片各叶绿素含量及总含量均显著高于芽孢杆菌菌剂处理，荧光参数整体与芽孢杆菌菌剂无显著差异，部分指标甚至优于芽孢杆菌菌剂处理。因此，贝莱斯芽孢杆菌在玉米上有着良好开发前景和推广应用价值，具有进一步开发成新型菌剂的潜力。

关键词  贝莱斯芽孢杆菌；种芽萌发；光合特性；叶绿素含量；叶绿素荧光参数

中图分类号  S513   文献标识码  A   文章编号  0517-6611（2024）07-0036-05

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2024.07.010

Effect of Exogenous Bacillus velezensis on Seed Germination and Seedling Growth and Photosynthetic System of Maize

XIAO Xun1，2，WANG Xing-ya2，ZHANG Shou-mei2 et al

（1.College of Agriculture，Qingdao Agricultural University， Qingdao，Shandong  266109;2.Crop Research Institute， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan，Shandong 250100）

Abstract  To investigate the regulatory effects of exogenous Bacillus velezensis（B.v.） on seed germination， seedling growth and photosynthetic system of maize， Zhengdan 958 and Jingnongke 728 were used as test materials for inoculation with B.v..the results showed that：Compared with CK， exogenous application of B.v.significantly promoted maize seed shoot germination and effectively increased seedling height， leaf area， fresh weight， dry weight and root to crown ratio.Compared with Bacillus bacteria agent， B.v.treatment had a significant advantage in promoting maize seed germination， and the indexes related to agronomic traits such as plant height， leaf area， dry weight and fresh weight were also not significantly different from those of Bacillus bacteria agent.Compared to CK， maize seedlings under exogenous B.v.treatment showed significantly higher Pn， Tr， Gs and WUE and significantly lower Ci compared to CK.Pn， Tr and Gs under B.v. treatment were not significantly different from Bacillus bacteria agent treatment， but significantly weaker than Bacillus mycoflora in terms of Ci utilization efficiency.Compared with CK， exogenous application of B.v.helped to enhance chlorophyll content and improve fluorescence characteristics in maize seedling leaves： significantly enhanced chlorophyll a， chlorophyll b， chlorophyll a/b，the total chlorophyll content， Fm， Fv/Fm， Fv/Foand qP， and significantly reduced Fo and NPQ.The chlorophyll content and total content of leaves under B.v.treatment were significantly higher than those under Bacillus bacteria agent treatment， and the fluorescence parameters were not significantly different from Bacillus bacteria agent treatment overall， and some indexes were even better than Bacillus bacteria agent treatment.Therefore， Bacillus velezensis has a good development prospect and application value on corn， and has the potential to be further developed into a new type of bacterial agent.

Abstract  Bacillus velezensis;Seed bud germination;Photosynthetic characteristics;Chlorophyll content;Chlorophyll fluorescence parameters

玉米（Zea mays L.）是我国主要粮食作物之一，在国家粮食安全保障和满足市场等方面发挥着重要作用［1-2］。贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis，B.v.）是属于芽孢杆菌属（Bacillus）的一个新种，在自然界分布广泛。由于能产生丰富的次生物质，在植物促生和提高抗性、病原菌拮抗、食品发酵等方面发挥重要作用，因而具有进一步开发成生物菌剂的潜力［3］。近年来，国内外相关研究和报道虽呈增加态势，但截至目前关于此类菌株对作物有关研究普遍集中于番茄、茄子、棉花等蔬果和经济作物［4-9］，而对玉米等主要粮食作物的研究仍相对薄弱。

因此，探究贝莱斯芽孢杆菌对玉米种芽萌发及幼苗形态学指标和光合系统有关指标的影响对于玉米田间安全生产具有重要意义。该研究以在黄淮海夏玉米种植区推广种植的郑单958和京农科728为研究对象，以清水和生物菌剂为对照，初步探究贝莱斯芽孢杆菌对玉米种芽萌发、幼苗生长及光合系统等有关指标的影响，为贝莱斯芽孢杆菌在玉米等粮食作物上的深入研究及相关生理机制研究提供参考和基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

供试玉米品种为郑单958（生活力=95.33%）和京农科728（生活力=94.67%），购买自鲁研公司；芽孢杆菌菌剂购置于山东君德生物科技有限公司；B.v.菌株YH03由所在课题组提供。

SHA-B恒温振荡器，常州国华；Varioskan LUX酶标仪，美国赛默飞；SW-CJ-2 FD型双人单面净化工作台，苏州净化设备有限公司；CIRAS-4便携式光合仪，英国汉莎科学仪器有限公司；PAM-2500便携式调制荧光仪，德国WALZ公司。

1.2 试验设置

1.2.1

种芽试验。选取饱满均匀的玉米种子，参考赵诗杰等［10］试验方法：用10% NaClO浸种消毒10 min，无菌水反复冲洗并浸种3 h。分别用CK（清水）、T1（1×107 CFU/mL B.v.）、T2（1×108CFU/mL B.v.）、T3（芽孢杆菌菌剂500倍液）浸种10 h。其中T1和T2为预试验中能显著促进种芽萌发和幼苗生长的2个菌悬液浓度，T3作为菌剂对照，为该芽孢杆菌菌剂最佳施用浓度。浸种结束后按40粒/皿整齐摆放于铺有双层滤纸的培养皿中，加入20 mL蒸馏水， 暗中保湿催芽，每日称重补水，胚根或胚芽突破种皮2 mm即可视为萌发。

1.2.2

幼苗试验。经NaClO消毒后播种在发芽盒内，发芽后定植于山东省农业科学院作物研究所试验基地花盆（容积20 L），露天培养。选取两叶一心期长势一致的玉米幼苗若干，对叶片均匀喷施CK、T1、T2、T3 4种介质，每3 d喷施1次，喷施量以叶片表面有水珠滴落为宜。试验期间须定时补水以保持土壤湿润，待第3片叶完全展开时测定幼苗农艺性状和叶绿素含量，第5片叶完全展开时测定幼苗光合指标和荧光指标。

1.3 测定项目与方法

1.3.1    种芽指标测定。每日记录发芽数量，于第4天测定发芽势，第7天测定发芽率和发芽指数，各处理设4组重复。

1.3.2    幼苗农艺性状测定。取各处理下长势均一的5株幼苗进行测量，以幼苗叶片最高点的垂直高度为株高；按经验公式计算单株叶面积；完整取出幼苗用蒸馏水冲洗干净，擦干水分称量鲜重。烘箱105 ℃杀青20 min，80 ℃烘干至恒重称重并计算幼苗根冠比。

叶面积=0.75×叶长×叶宽［11］ （1）

1.3.3    幼苗叶绿素含量测定。取第3片展开叶中部0.05 g剪碎，置于装有25 mL无水乙醇的锥形瓶中，封口膜密封，室温下避光静置浸提15 h至叶片完全变白，测定浸提液在663和645 nm处的吸光度值OD663和OD645，依据现行标准方法［12］测算叶绿素含量。

1.3.4     幼苗光合特性指标测定。于结束培养次日09：00—10：30， 选取第5片展开叶，距叶尖端1/3处测定玉米幼苗叶片的净光合速率Pn［μmol/（m2 ·s）］、蒸腾速率Tr［mmol/（m2 ·s）］、 气孔导度Gs［μmol/（m2 ·s）］、胞间CO2浓度Ci（μmol/mol），并计算水分瞬时利用效率WUE（μmol/mmol）。

WUE=Pn/Tr［13］ （2）

1.3.5    叶绿素荧光特性指标测定。与光合指标同期进行。选取第5片展开叶，距叶尖端1/3处测定叶绿素荧光指标，读取初始荧光Fo、最大荧光Fm、光化学猝灭系数qP和非光化学猝灭系数NPQ，并计算PSⅡ最大光能转换效率Fv/Fm和PSⅡ的潜在活性Fv/Fo。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 19.0和Microsoft Excel 2019软件统计并分析数据，各处理间采用Duncan法进行多重比较及显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 玉米种芽萌发指标

由表1可见，郑单958和京农科728在不同处理条件下萌发情况差异显著（P<0.05）。清水处理下2种种子的萌发指标均处于最低水平，而经2个浓度B.v.浸种的郑单958和京农科728萌发指标较清水均得到显著提升，其中以T1处理整体效果最佳且显著优于芽孢杆菌菌剂处理；在此处理下，郑单958的发芽率、发芽势和发芽指数分别较CK同比提升37.24%、43.10%、41.30%，较芽孢杆菌菌剂处理分别显著提升12.98%、10.70%、10.01%；京农科728的发芽率、发芽势和发芽指数分别较CK同比提升4240%、76.19%、95.61%，较芽孢杆菌菌剂处理分别同比提升2.26%、22.04%、28.24%。