干旱胁迫下枯草芽孢杆菌（ Bacillus subtilis ）对柠条（ Caragana korshinskii ）和沙冬青（ Ammopiptanthus mongolicus ）种子萌发及幼苗生长的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00029

摘要/Abstract

摘要：

土壤微生物具有丰富的功能多样性和极强的环境适应性，微生物固沙成为防沙治沙技术研发的新兴领域。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是常用的微生物固沙材料，但已有研究多聚焦于其防风固沙效果，较少注意其对沙生植物定植和生长生理的影响。为揭示枯草芽孢杆菌对沙生植物种子萌发和幼苗生长生理特征的影响，以柠条（Caragana korshinskii）和沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）为研究对象，开展室内盆栽试验，对比分析不同干旱梯度和菌剂浓度下种子萌发、幼苗生长和生理生化特征。结果表明：（1）重度干旱显著抑制柠条种子萌发和幼苗生长（P<0.05），中度、重度干旱显著抑制沙冬青株高生长（P<0.05）；菌剂处理显著促进柠条和沙冬青种子萌发（P<0.05），高浓度菌剂显著促进柠条幼苗生长（P<0.05），但菌剂抑制了沙冬青冠幅生长。（2）枯草芽孢杆菌对柠条和沙冬青叶绿素的产生有促进效果，柠条在不同干旱胁迫条件下的最适菌剂浓度不同；干旱胁迫增加柠条和沙冬青幼苗丙二醛、脯氨酸含量，施用菌剂柠条的丙二醛含量显著低于对照组（P<0.05），除中度干旱胁迫外，沙冬青菌剂处理组丙二醛和脯氨酸含量均显著低于对照组（P<0.05）。（3）干旱胁迫和菌剂处理交互作用对柠条和沙冬青的种子萌发和幼苗生长不存在极显著影响（P>0.01），但对二者叶绿素、丙二醛和脯氨酸含量存在极显著影响（P<0.01）。枯草芽孢杆菌可以通过影响两种沙生植物生理生化活动间接影响种子萌发和幼苗生长，提高植物抗逆性。

关键词: 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）, 沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）, 柠条（Caragana korshinskii）, 干旱胁迫, 种子萌发, 幼苗生长

Abstract:

Soil microbes are diverse and abundant functional population of organisms with strong adaptability towards the changing environments. Therefore， soil microbes have becoming a rising field of desertification combating technology. As a common microbial material， Bacillus subtilis are widely investigated in wind prevention and sand fixation， however the impacts on the colonization and growth of desert plants have been not explored in full. To reveal the effects of B. subtilis on seed germination， seedling growth， physiological and biochemical activity of desert plants， the controlled experiments were conducted using Caragana korshinskii and Ammopiptanthus mongolicus under different drought gradients and bacterial inoculum concentrations. The results indicated that （1） severe drought significantly inhibited the seed germination and seedling growth of C. korshinskii （P<0.05）， and moderateand severe drought significantly inhibited the height growth of A. mongolicus （P<0.05）. Bacterial agent significantly promoted the seed germination of C. korshinskii and A. mongolicus （P<0.05）. Although the high bacterial inoculum concentration significantly promoted the growth of C. korshinskii seedlings （P<0.05）， the crown growth of A. mongolicus was inhibited. （2） Bacillus subtilis benefited the photosynthetic chlorophyll of C. korshinskii and A. mongolicus， but there were different preferences of bacterial inoculum concentrations for C. korshinskii under different drought stress. Drought stress increased the malondialdehyde and proline in C. korshinskii and A. mongolicus seedlings， and the malondialdehyde in C. korshinskii with bacterial agent was significantly lower than the referenced treatment （P<0.05）. The malondialdehyde and proline in A. mongolicus with bacterial agent were also significantly lower than the referenced treatment except for moderate drought stress （P<0.05）. （3） The interaction of drought stress and bacterial agent had no significant effect on the seed germination and seedling growth of C. korshinskii and A. mongolicus （P>0.01）， but had a significant effect on the contents of chlorophyll， malondialdehyde and proline （P<0.01）. Bacillus subtilis indirectly improve seed germination and seedling growth by affecting the physiological and biochemical activities to improve stress resistance. This improved information will provide to a better understand of the ecological functions of Bacillus subtilis， and contribute to the technology exploration of microbial sand fixation.

Key words: Bacillus subtilis, Ammopiptanthus mongolicus, Caragana korshinskii, drought stress, seed germination, seedling growth

中图分类号:

S714.3

王雨, 刘振婷, 高广磊, 杜凤梅, 张英, 丁国栋, 任悦, 曹红雨. 干旱胁迫下枯草芽孢杆菌（ Bacillus subtilis ）对柠条（ Caragana korshinskii ）和沙冬青（ Ammopiptanthus mongolicus ）种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 73-81.

Yu Wang, Zhenting Liu, Guanglei Gao, fengmei Du, Ying Zhang, Guodong Ding, Yue Ren, Hongyu Cao. Effects of Bacillus subtilis on seed germination， seedling growth of Caragana korshinskii and Ammopiptanthus mongolicus under drought stress[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(5): 73-81.

图/表 5

图1 干旱胁迫下施用菌剂对种子萌发的影响不同大写字母表示同一浓度菌剂不同干旱胁迫处理组存在显著差异（P<0.05），不同小写字母表示同一干旱胁迫下不同浓度菌剂处理组存在显著差异（P<0.05）

Fig.1 Effects of bacteriums concentrations on seed germination under drought stress

图2 干旱胁迫下施用菌剂对幼苗株高和冠幅的影响不同大写字母表示同一浓度菌剂不同干旱胁迫处理组存在显著差异（P<0.05），不同小写字母表示同一干旱胁迫下不同浓度菌剂处理组存在显著差异（P<0.05）

Fig.2 Effects of bacteriums concentrations on seedings height and crown under drought stress

图3 干旱胁迫下施用菌剂对幼苗叶绿素含量的影响不同大写字母表示同一浓度菌剂不同干旱胁迫处理组存在显著差异（P<0.05），不同小写字母表示同一干旱胁迫下不同浓度菌剂处理组存在显著差异（P<0.05）

Fig.3 Effects of bacteriums concentrations on seedings chlorophyll content under drought stress

图4 干旱胁迫下施用菌剂对幼苗丙二醛和脯氨酸含量的影响不同大写字母表示同一浓度菌剂不同干旱胁迫处理组存在显著差异（P<0.05），不同小写字母表示同一干旱胁迫下不同浓度菌剂处理组存在显著差异（P<0.05）

Fig.4 Effects of bacteriums concentrations on seedings MDA and proline content under drought stress

表1 干旱胁迫和菌剂浓度对种子萌发和幼苗生长生理指标影响的双因素方差分析

Table 1 Two-way ANOVA analysis of effects of drought stress， bacteriums concentrations on seeds germination and seedings growth and physiology

植物种	柠条						沙冬青
环境因子	干旱胁迫		菌剂		干旱胁迫×菌剂		干旱胁迫		菌剂		干旱胁迫×菌剂
环境因子	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P
发芽势	26.494	0.000^**	14.604	0.000^**	1.114	0.395	1.082	0.376	3.012	0.030*	0.947	0.531
相对发芽率	7.632	0.001^**	9.339	0.000^**	0.818	0.650	1.744	0.185	5.414	0.002^**	0.846	0.624
株高	27.319	0.000^**	7.825	0.000^**	1.162	0.361	17.652	0.000^**	2.175	0.091	1.390	0.229
冠幅	76.334	0.000^**	7.294	0.000^**	2.236	0.038^*	19.294	0.000^**	4.440	0.005^**	0.774	0.692
叶绿素a	268 776.559	0.000^**	23 214.091	0.000^**	88 626.531	0.000^**	55 037.061	0.000^**	46 505.519	0.000^**	18 549.157	0.000^**
叶绿素b	6 465.137	0.000^**	387.475	0.000^**	2 007.066	0.000^**	2 519.765	0.000^**	2 352.476	0.000^**	1 959.299	0.000^**
总叶绿素	93 764.033	0.000^**	6 931.477	0.000^**	30 338.444	0.000^**	24 472.705	0.000^**	25 253.593	0.000^**	12 040.695	0.000^**
丙二醛	690.705	0.000^**	2 436.582	0.000^**	536.043	0.000^**	18.576	0.000^**	781.625	0.000^**	99.732	0.000^**
脯氨酸	32 760.824	0.000^**	54 981.992	0.000^**	14 579.674	0.000^**	671.992	0.000^**	2 167.467	0.000^**	934.016	0.000^**

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