根围促生细菌诱导黄瓜耐旱性效果研究
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 实验材料 2
2.2 试验方法 2
2.3 测定指标和测定方法 3
3 结果与分析 6
3.1 抗旱系数 6
3.2 相对含水量 7
3.3 相对电导率 8
3.4 丙二醛 9
3.5 根系活力 10
3.6 不同处理对SOD的影响 11
3.7 不同处理对POD活性的影响 12
3.8 不同处理对CAT活性的影响 13
3.9 提高干旱胁迫后黄瓜的恢复能力 14
结论 16
致谢 17
参考文献 18
1 引言
我国干旱和半干旱地区面积占国土面积1/2，干旱已成为限制植物生长发育、基因表达和产量的重要生态环境因素，对植物的危害在所有非生物危害中占居首位［1］。随着全球性的气候异常和生态平衡的破坏，土地日趋沙漠化和盐碱化，干旱问题将日益严重。因此，提高作物的抗旱能力是现代农业研究工作中的热点问题之一。黄瓜是一种重要的世界性蔬菜，栽培广泛，需水量大且对水分反应特别敏感，干旱是夏、秋季节黄瓜育苗生产中存在的主要问题，幼苗期的生长状况直接影响其后期果实产量和品质［2］。
干旱是中国农业生产中面临的严重问题，全国每年因干旱而造成的作物减产估计达20%。提高作物抗旱性是减轻灾害的重要措施［3］。除了培育抗旱性的品种，在自然界中寻找安全无毒性的抗逆保护剂也是提高黄瓜抗旱性的重要手段［4］。
植物根际促生菌( plant growth promoting rhizobacteria，PGPR)是指自由 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
生活在土壤或附生于植物根系的一类可促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抑制有害生物的有益菌类。PGPR 对植物不仅没有致病性，而且对植物具有防病作用和促生作用，近年来对其防病促生作用的研究可谓蓬勃发展，PGPR已被广泛地用于植物病害的生物防治，特别是有效地用于防治小麦全蚀病、马铃薯软腐病、棉苗猝倒病、作物青枯病等多种顽固性土传病害［5,6］。
PGPR对植物根际土壤生态环境的改善、植物生长，尤其是植物根系生长具有显著的促进作用［6］。它们通过固氮、溶磷、分泌植物生长激素和抗生素类物质等促进植物生长，并在水稻、玉米、小麦、马铃薯、棉花、大豆、花生、豌豆等作物上成功应用［7］。PGPR通过促植物生长，可提高植物体对干旱和污染等环境胁迫的抵抗反应能力；通过与病原菌竞争有限的营养物质，保护了植物体免受病原菌的侵袭，从而减少了农药的使用量；通过提高植物体自身的修复能力和保护食物链，减少了粮食中的农药残留，因此充当着环境中污染物“净化器”的角色［5］。
PGPR不仅能提高根际养分有效性，还能促进植物激素如吲哚乙酸(IAA) 的合成和分泌，由此促进植物的生长［8］。另外，PGPR还能通过营养竞争、位点竞争、诱导抗性等方式提高植物对细菌、真菌和病毒等引起的植物病害的抗性［9］。Mayak等［10］也发现干旱胁迫条件下PGPR Achromobacter piechaudii ARV 8也能提高番茄和黄瓜的鲜重和干重，并降低乙烯含量以提高耐旱性。Sharp等［11］报道PGPR Variovorax paradoxus 5C-2能降低乙烯含量、减少成熟叶片脱落、延缓叶片衰老以提高耐旱性。PGPR 蜡质芽胞杆 AR156，不仅能促进番茄、辣椒、黄瓜等作物的生长，还对番茄青枯病、黄瓜根结线虫病等土传病害具有很好的防效，此外还能通过同时激发系统获得抗性(SAR)和诱导系统抗性(ISR)两条信号途径来诱导番茄和拟南芥的抗病性［12］。
本实验以黄瓜为研究对象，通过检测干旱胁迫条件下叶片相对含水量、MDA含量、相对电导率和根系还原能力，SOD、POD和CAT活性以及抗旱系数，验证PGPR蜡质芽胞杆菌培养上清的诱导黄瓜耐旱性。本实验旨在扩大PGPR 蜡质芽胞杆菌的应用范围，筛选出新型的黄瓜诱导抗旱剂，提高黄瓜的抗旱性。为提高根围细菌吸附效果，实验中加入凹土梯度处理。
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 供试植株
黄瓜品种为天津市黄瓜研究所选育的津优1号。
2.1.2 供试菌株
PGPR蜡质芽胞杆菌AR156，从大学植物保护学院生物源农药工程中心处获得。
2.1.3 培养基
LB培养基(1 L)：胰蛋白胨10 g，酵母提取物5 g，NaCl 10 g，补足水至1 L，用1 mol/L的NaOH 调节pH 至7.0~7.2，固体培养基在以上成分基础上加入12 g 琼脂粉, 分装后1×105 Pa灭菌20 min，备用[12]。本实验所用到的种子培养液即 LB 培养液。
2.1.4 凹凸棒土
凹凸棒土由江苏省凹土资源利用重点实验室提供，原产地为江苏盱眙。
2.2 试验方法
2.2.1 菌体制备
取保存于-70℃超低温冰箱中的菌株划线培养于LB平板培养基上。在28℃下培养24 h后转接于LB 培养液中，28℃，200 r/min，培养24 h成种子液。以1:100的比率在LB培养液中扩繁。28℃，200 r/min，扩繁48 h后所得菌液即为实验所需菌液[12]。
2.2.2 实验设计
试验于28号实验楼温室内进行。将上述黄瓜品种的种子浸种催芽48h (25℃)后播种于育苗穴盘内，置于温室，正常管理浇水，15d后移苗至容积为450cm2的一次性杯子中，杯子底部用打孔器打孔，隔天浇25mL自来水。移苗15天后开始处理，设以下6个处理:
（1）根围菌液处理：每个棵苗浇灌20mL根围菌液，正常浇水诱导5d之后，断水进行模拟干旱处理；
（2）根围菌-凹土（2.5克/株）处理：每棵苗浇灌20mL根围菌-凹土（2.5克）混合液，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（3）根围菌-凹土（5克/株）处理：每棵苗浇灌20mL根围菌-凹土（5克）混合液，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（4）根围菌-凹土（7.5克/株）处理：每棵苗浇灌20mL根围菌-凹土（7.5克）混合液，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（5）凹土（5克）处理：每个杯子中施用凹土5克，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（6）LB处理：每棵苗浇灌20mL LB，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理。
2.3.2 叶片相对含水量测定
取固定叶位的叶片三片并称重(FM)，在水中浸泡5h至完全吸水并称重(SM)，然后于88℃烘干并称重(DM)，叶片相对含水量RWC (%)=[(FM-DM)/(SM-DM)]×100%。每个样品3个重复[13]。
2.3.3 根系活力测定
式中：Vt 为样品提取液总体积（ml）；Vs 为测定时所用样品提取液体积（ml）；FW 为植物组织鲜重（g）；t 为时间（min）。
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 实验材料 2
2.2 试验方法 2
2.3 测定指标和测定方法 3
3 结果与分析 6
3.1 抗旱系数 6
3.2 相对含水量 7
3.3 相对电导率 8
3.4 丙二醛 9
3.5 根系活力 10
3.6 不同处理对SOD的影响 11
3.7 不同处理对POD活性的影响 12
3.8 不同处理对CAT活性的影响 13
3.9 提高干旱胁迫后黄瓜的恢复能力 14
结论 16
致谢 17
参考文献 18
1 引言
我国干旱和半干旱地区面积占国土面积1/2，干旱已成为限制植物生长发育、基因表达和产量的重要生态环境因素，对植物的危害在所有非生物危害中占居首位［1］。随着全球性的气候异常和生态平衡的破坏，土地日趋沙漠化和盐碱化，干旱问题将日益严重。因此，提高作物的抗旱能力是现代农业研究工作中的热点问题之一。黄瓜是一种重要的世界性蔬菜，栽培广泛，需水量大且对水分反应特别敏感，干旱是夏、秋季节黄瓜育苗生产中存在的主要问题，幼苗期的生长状况直接影响其后期果实产量和品质［2］。
干旱是中国农业生产中面临的严重问题，全国每年因干旱而造成的作物减产估计达20%。提高作物抗旱性是减轻灾害的重要措施［3］。除了培育抗旱性的品种，在自然界中寻找安全无毒性的抗逆保护剂也是提高黄瓜抗旱性的重要手段［4］。
植物根际促生菌( plant growth promoting rhizobacteria，PGPR)是指自由 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
生活在土壤或附生于植物根系的一类可促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抑制有害生物的有益菌类。PGPR 对植物不仅没有致病性，而且对植物具有防病作用和促生作用，近年来对其防病促生作用的研究可谓蓬勃发展，PGPR已被广泛地用于植物病害的生物防治，特别是有效地用于防治小麦全蚀病、马铃薯软腐病、棉苗猝倒病、作物青枯病等多种顽固性土传病害［5,6］。
PGPR对植物根际土壤生态环境的改善、植物生长，尤其是植物根系生长具有显著的促进作用［6］。它们通过固氮、溶磷、分泌植物生长激素和抗生素类物质等促进植物生长，并在水稻、玉米、小麦、马铃薯、棉花、大豆、花生、豌豆等作物上成功应用［7］。PGPR通过促植物生长，可提高植物体对干旱和污染等环境胁迫的抵抗反应能力；通过与病原菌竞争有限的营养物质，保护了植物体免受病原菌的侵袭，从而减少了农药的使用量；通过提高植物体自身的修复能力和保护食物链，减少了粮食中的农药残留，因此充当着环境中污染物“净化器”的角色［5］。
PGPR不仅能提高根际养分有效性，还能促进植物激素如吲哚乙酸(IAA) 的合成和分泌，由此促进植物的生长［8］。另外，PGPR还能通过营养竞争、位点竞争、诱导抗性等方式提高植物对细菌、真菌和病毒等引起的植物病害的抗性［9］。Mayak等［10］也发现干旱胁迫条件下PGPR Achromobacter piechaudii ARV 8也能提高番茄和黄瓜的鲜重和干重，并降低乙烯含量以提高耐旱性。Sharp等［11］报道PGPR Variovorax paradoxus 5C-2能降低乙烯含量、减少成熟叶片脱落、延缓叶片衰老以提高耐旱性。PGPR 蜡质芽胞杆 AR156，不仅能促进番茄、辣椒、黄瓜等作物的生长，还对番茄青枯病、黄瓜根结线虫病等土传病害具有很好的防效，此外还能通过同时激发系统获得抗性(SAR)和诱导系统抗性(ISR)两条信号途径来诱导番茄和拟南芥的抗病性［12］。
本实验以黄瓜为研究对象，通过检测干旱胁迫条件下叶片相对含水量、MDA含量、相对电导率和根系还原能力，SOD、POD和CAT活性以及抗旱系数，验证PGPR蜡质芽胞杆菌培养上清的诱导黄瓜耐旱性。本实验旨在扩大PGPR 蜡质芽胞杆菌的应用范围，筛选出新型的黄瓜诱导抗旱剂，提高黄瓜的抗旱性。为提高根围细菌吸附效果，实验中加入凹土梯度处理。
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 供试植株
黄瓜品种为天津市黄瓜研究所选育的津优1号。
2.1.2 供试菌株
PGPR蜡质芽胞杆菌AR156，从大学植物保护学院生物源农药工程中心处获得。
2.1.3 培养基
LB培养基(1 L)：胰蛋白胨10 g，酵母提取物5 g，NaCl 10 g，补足水至1 L，用1 mol/L的NaOH 调节pH 至7.0~7.2，固体培养基在以上成分基础上加入12 g 琼脂粉, 分装后1×105 Pa灭菌20 min，备用[12]。本实验所用到的种子培养液即 LB 培养液。
2.1.4 凹凸棒土
凹凸棒土由江苏省凹土资源利用重点实验室提供，原产地为江苏盱眙。
2.2 试验方法
2.2.1 菌体制备
取保存于-70℃超低温冰箱中的菌株划线培养于LB平板培养基上。在28℃下培养24 h后转接于LB 培养液中，28℃，200 r/min，培养24 h成种子液。以1:100的比率在LB培养液中扩繁。28℃，200 r/min，扩繁48 h后所得菌液即为实验所需菌液[12]。
2.2.2 实验设计
试验于28号实验楼温室内进行。将上述黄瓜品种的种子浸种催芽48h (25℃)后播种于育苗穴盘内，置于温室，正常管理浇水，15d后移苗至容积为450cm2的一次性杯子中，杯子底部用打孔器打孔，隔天浇25mL自来水。移苗15天后开始处理，设以下6个处理:
（1）根围菌液处理：每个棵苗浇灌20mL根围菌液，正常浇水诱导5d之后，断水进行模拟干旱处理；
（2）根围菌-凹土（2.5克/株）处理：每棵苗浇灌20mL根围菌-凹土（2.5克）混合液，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（3）根围菌-凹土（5克/株）处理：每棵苗浇灌20mL根围菌-凹土（5克）混合液，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（4）根围菌-凹土（7.5克/株）处理：每棵苗浇灌20mL根围菌-凹土（7.5克）混合液，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（5）凹土（5克）处理：每个杯子中施用凹土5克，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理；
（6）LB处理：每棵苗浇灌20mL LB，正常浇水诱导5d后，断水进行模拟干旱处理。
2.3.2 叶片相对含水量测定
取固定叶位的叶片三片并称重(FM)，在水中浸泡5h至完全吸水并称重(SM)，然后于88℃烘干并称重(DM)，叶片相对含水量RWC (%)=[(FM-DM)/(SM-DM)]×100%。每个样品3个重复[13]。
2.3.3 根系活力测定
式中：Vt 为样品提取液总体积（ml）；Vs 为测定时所用样品提取液体积（ml）；FW 为植物组织鲜重（g）；t 为时间（min）。
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