接種甘蔗內(nèi)生菌B9對(duì)不同甘蔗品種生長(zhǎng)的影響

狄義寧 李自超 謝林艷 劉魯峰 谷書杰 馬豪 李富生 何麗蓮

摘? 要：為探究甘蔗促生長(zhǎng)菌株B9對(duì)不同基因型甘蔗品種的促生長(zhǎng)效果，本研究采用6個(gè)不同基因型的甘蔗栽培種作為研究對(duì)象，以接種菌株與否分為處理組及對(duì)照組（CK），分別測(cè)定各甘蔗幼苗的株高、根長(zhǎng)、鮮重、干重、株高、莖徑、莖長(zhǎng)等農(nóng)藝性狀以及葉綠素含量、根系活力、可溶性糖、可溶性蛋白等生理指標(biāo)。通過(guò)綜合生理指標(biāo)及各方面農(nóng)藝性狀分析B9菌株對(duì)不同基因型甘蔗的促生長(zhǎng)情況。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在接種B9菌株后，不同甘蔗品種在株高、莖徑、葉長(zhǎng)、葉片數(shù)、地下部分和地上部分的鮮重、干重等農(nóng)藝性狀均顯著優(yōu)于CK;同時(shí)處理組中各甘蔗品種葉綠素含量、植株光合指標(biāo)、蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、谷氨酰胺合成酶（GS）及谷氨酸合成酶（GOGAT）活性、根系活力等生理指標(biāo)較CK均明顯提升，其中‘桂糖11在葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度（Gs）、可溶性糖含量、谷氨酰胺合成酶活性等方面促進(jìn)效果較為顯著;對(duì)‘粵糖93-159的谷氨酸合成酶活性促進(jìn)效果最為顯著;‘柳城09-182的可溶性蛋白含量、根系活力等方面相比其余品種增幅最大;‘滇糖01-58中凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr）促進(jìn)效果最佳。可見，內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型的甘蔗品種均存在一定促生長(zhǎng)作用，但促生長(zhǎng)效果因基因型不同而存在差異，研究證明了促生菌株B9的普適性，為甘蔗的選種問題提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甘蔗;生理指標(biāo);內(nèi)生菌;農(nóng)藝性狀;基因型;促生長(zhǎng)

中圖分類號(hào)：566.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： A study was made on the growth-promoting effect of sugarcane growth-promoting strain B9 on different genotypes of sugarcane. In this experiment， six different genotypes of sugarcane were used as the research object. The experiment was divided into treatment groups and the control group. The agronomic characters， such as plant height， hypocotyl length， fresh weight， dry weight， plant height， stem diameter and stem length， as well as physiological indexes such as chlorophyll content， root activity， soluble sugar， soluble protein， etc. were assayed. Through comprehensive physiological indicators and various agronomic traits， the growth promotion of B9 on different sugarcane genotypes was analyzed. From the results of the present study， the agronomic characters such as plant height， stem diameter， leaf length， number of leaves， fresh dry weight of underground and above ground were significantly better than those of the control after inoculating B9. At the same time， the physiological indexes， such as chlorophyll content， photosynthetic index， protein content， soluble sugar content， glutamine synthase （GS）， glutamic acid synthase （GOGTA） activity and root activity of each variety in the treatment group were significantly higher than those of the control group. Among them， ‘Guitang 11 was found an obvious effect on promoting chlorophyll content， stomatal conductance （Gs）， soluble sugar content， glutamine synthetase activity and other indicators， ‘Yuetang 93-159. was found the most significan effect on increasing glutamic acid synthase activity， ‘Liucheng 09-182 was found the most significan effect on increasing the content of soluble protein and root activity， and ‘Diantang 01-58 had the best net photosynthetic rate （Pn） and transpiration rate （Tr） promotion effects compared with the other varieties. It could be seen that endophyte B9 had a certain growth promotion effect on sugarcane varieties of different genotypes， but the growth promotion effect was different due to different genotypes. This study would prove the universality of the growth promoting strain B9 and provide a reference basis for the selection of sugarcane production.

Keywords： sugarcane; physiological index; endophyte; agronomic trait; genotype; growth-promoting

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.021

甘蔗（Saccharum officinarum L.）隸屬于禾本科甘蔗屬，是當(dāng)今世界主要的糖料作物和潛在的能源作物。在我國(guó)主要分布在廣東、臺(tái)灣、廣西、福建、四川、云南等地[1]。傳統(tǒng)甘蔗種植方式嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，因此如何科學(xué)地提高甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)是甘蔗研究者重要的研究課題。近年來(lái)，生物菌肥作為新型功能性環(huán)保型肥料，因其含大量的有益活菌物質(zhì)，能在根區(qū)土壤繁殖形成有益生物優(yōu)勢(shì)菌群，調(diào)節(jié)根際營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的直接利用與吸收，成為新的研究熱點(diǎn)。而植物內(nèi)生菌又是提供有益微生物的來(lái)源之一，因此，積極開展植物內(nèi)生菌的研究及挖掘其價(jià)值具有深遠(yuǎn)的意義。

對(duì)于內(nèi)生菌（endophyte），最初的概念是1846年針對(duì)病原菌（pathogen）提出[2]，隨著研究的深入將其定義為對(duì)寄生于植物組織中而不引發(fā)植物病害的一類微生物的統(tǒng)稱。內(nèi)生菌主要寄生于植物細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間隙[3]，在與植物體共生的特殊環(huán)境中，一方面植物體為其提供生長(zhǎng)必需的能量和營(yíng)養(yǎng);另一方面，內(nèi)生菌又可通過(guò)自身的代謝產(chǎn)物或借助于信號(hào)傳導(dǎo)作用對(duì)植物體產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)生菌產(chǎn)生的代謝物常包含一些促生長(zhǎng)、抗菌的活性物質(zhì)，能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物抗逆境、抗脅迫和抗病害的能力[4]。對(duì)于甘蔗內(nèi)生菌的研究始于1961年，在Dobereiner[5]證明了甘蔗根部固氮菌拜葉林克氏菌屬（Beijerinckia）與甘蔗生長(zhǎng)之間的關(guān)系后，中外學(xué)者便開始了大量的研究，期間從甘蔗根際和根中篩選分離出大量?jī)?nèi)生菌。我國(guó)王麗等[6]從廣州國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)內(nèi)甘蔗品種‘拔地拉莖部分離得到6個(gè)類群16個(gè)屬共20株內(nèi)生菌，其中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌種屬類群與國(guó)外研究不同，可見甘蔗內(nèi)部?jī)?nèi)生菌的多樣性與地域差異性。我國(guó)對(duì)于甘蔗內(nèi)生菌的研究主要集中于廣東（廣州）、廣西與云南，李靜等[7]在廣州分離到4株甘蔗內(nèi)生菌，通過(guò)回接甘蔗無(wú)菌組培苗，發(fā)現(xiàn)其具有顯著的促生長(zhǎng)作用。韋莉萍等[8]同樣在廣州將內(nèi)生固氮菌株A01分別接種到6個(gè)不同基因型甘蔗品種后發(fā)現(xiàn)，菌株不同程度地對(duì)甘蔗苗株的固氮酶、硝酸還原酶活性與氮含量有促進(jìn)作用;魏春燕[9]曾在廣西栽培種‘新臺(tái)糖22號(hào)根內(nèi)分離到克雷伯氏（Klebsiella）菌DX120E，接種固氮菌DX120E可以顯著提高甘蔗植株體內(nèi)的硝酸還原酶（NR）、內(nèi)谷氨酰胺合成酶（GS）活性、增加硝態(tài)氮含量等一系列促生長(zhǎng)因素。狄義寧等[10-11]從云南農(nóng)業(yè)大學(xué)甘蔗資源圃中分離的甘蔗內(nèi)生菌B9具有固氮、溶磷等功能，從而促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)，并發(fā)現(xiàn)B9菌液濃度為1.0× 106 CFU/mL時(shí)對(duì)甘蔗的促生長(zhǎng)效果最佳。

在甘蔗生產(chǎn)中，甘蔗株高、莖徑、莖長(zhǎng)是決定甘蔗產(chǎn)量的主要構(gòu)成因素[12]。為增加甘蔗經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)量是生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的重要一環(huán)，一般認(rèn)為，甘蔗主莖葉片數(shù)越多，甘蔗+1葉越長(zhǎng)，甘蔗的葉面積指數(shù)越高，光合面積就越大，其達(dá)到高產(chǎn)的潛力也就更大。通過(guò)前人研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)生有益菌具有分泌生長(zhǎng)素（IAA）、赤霉素（GA）等植物激素的能力，這些激素直接作用于甘蔗并促進(jìn)甘蔗的生長(zhǎng)，主要表現(xiàn)于增加甘蔗株高、莖徑、莖長(zhǎng)、主莖葉片數(shù)及根長(zhǎng)等[13-14]。內(nèi)生菌也促進(jìn)與甘蔗生長(zhǎng)有關(guān)的部分生理指標(biāo)的變化，如提高根系活力，植物根系活力是影響植物吸收水分和土壤礦質(zhì)元素能力的重要因素，是反映植物抗逆性的一個(gè)重要指標(biāo)[15]。除調(diào)控地下部分外，內(nèi)生菌也可促進(jìn)光合作用。在植物光合反應(yīng)發(fā)生過(guò)程中，葉綠素含量是影響植物光合作用的一個(gè)重要因素[16]，而一定程度內(nèi)較高的葉綠素含量能間接提高植物光合效率以積累干物質(zhì)，從而提高產(chǎn)量達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，內(nèi)生菌還可調(diào)節(jié)一系列酶進(jìn)行植株整體的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)，例如谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）等，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[17];還能促進(jìn)植物分泌可溶性糖、可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)提高植物的抗逆性，減少逆境脅迫對(duì)植物的損傷以及生長(zhǎng)的影響。雖然內(nèi)生菌有諸多優(yōu)點(diǎn)，但內(nèi)生菌對(duì)宿主的促生長(zhǎng)作用往往受制于環(huán)境因素及宿主基因型[18-19]。這導(dǎo)致同一種內(nèi)生菌因?yàn)榄h(huán)境不同而導(dǎo)致促生長(zhǎng)效果不明顯、生物學(xué)活性下降等現(xiàn)象[9]，所以針對(duì)當(dāng)?shù)鼐甑难芯坷眉伴_發(fā)顯得尤為關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于甘蔗內(nèi)生菌的研究大多集中在生物學(xué)特性及鑒定方面，針對(duì)內(nèi)生菌對(duì)云南省不同基因型作物品種的促生長(zhǎng)研究鮮有報(bào)道。本研究采用1株實(shí)驗(yàn)室前期從云南當(dāng)?shù)馗收嵩耘喾N中分離得到的內(nèi)生菌株B9為試驗(yàn)菌株，通過(guò)分析6個(gè)云南主栽甘蔗品種接種內(nèi)生菌B9后的生理生化指標(biāo)及農(nóng)藝性狀的變化，選出接種B9后具有較好促生長(zhǎng)作用的甘蔗品種，對(duì)今后甘蔗品種的篩選及提高甘蔗經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用，研究結(jié)果也為內(nèi)生菌B9在甘蔗生產(chǎn)中得到充分利用提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 供試甘蔗品種? ‘新臺(tái)糖22‘滇糖11- 728‘粵糖93-159‘桂糖11‘滇糖01-58‘柳城09-182，共6個(gè)甘蔗品種，由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)甘蔗資源圃提供。

1.1.2? 供試菌劑? 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)甘蔗研究所提供甘蔗內(nèi)生菌B9。促生長(zhǎng)菌株B9是從云南選育品種‘云蔗99-91根內(nèi)部分離得到的內(nèi)生有益菌，通過(guò)傳統(tǒng)方法與16S rRNA 等看家基因片段測(cè)序?qū)赀M(jìn)行分類鑒定，經(jīng)鑒定B9為枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）。研究發(fā)現(xiàn)菌株B9具有產(chǎn)生生長(zhǎng)素、赤霉素等植物激素和嗜鐵素的能力，并具有固氮、溶磷、解鉀等生物學(xué)特性[10]，能提高甘蔗對(duì)水分和土壤中礦物質(zhì)元素的吸收能力，同時(shí)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，菌株B9能有效定殖于甘蔗根、莖、葉中，并對(duì)根部有更強(qiáng)的偏好性，是作為研究促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)機(jī)制的理想菌株。

1.2? 方法

1.2.1? 蔗莖浸種、催芽、盆栽與菌株接種? （1）蔗莖的浸種與催芽處理。選擇生長(zhǎng)良好、無(wú)病害的蔗莖，根據(jù)蔗芽位置選取同位芽并用手鋸切割成單芽莖段，用2%石灰水浸泡24 h進(jìn)行表面消毒后洗凈，成排放入催芽盤進(jìn)行浸種催芽。設(shè)置處理組和對(duì)照組（CK）。處理組用濃度為1.0× 106 CFU/mL[11]的B9菌液進(jìn)行浸種催芽;用同等體積的無(wú)菌清水浸種催芽作為對(duì)照組，每組設(shè)置重復(fù)數(shù)大于9。

（2）甘蔗盆栽與菌株接種。甘蔗幼苗移栽：甘蔗浸種催芽結(jié)束后將甘蔗苗移入育苗盆（30 cm×28 cm）中進(jìn)行盆栽培養(yǎng)，每盆基質(zhì)總質(zhì)量為5 kg（基質(zhì)為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)甘蔗資源圃按紅土∶草木炭=1∶1比例進(jìn)行混合），每盆栽3棵甘蔗種苗。待蔗苗順利出芽，新芽長(zhǎng)至距盆栽土壤10 cm左右，采用灌根法接種菌株。

菌株處理：將B9菌株在LB培養(yǎng)基（胰蛋白胨10 g/L，NaCl 5g/L，酵母浸出粉5 g/L，pH 6～8）37 ℃下培養(yǎng)3 d后，12 000 r/min離心8 min后得到去培養(yǎng)基菌體，采用無(wú)菌水重懸，將懸浮液濃度調(diào)至108 CFU/mL，置于4 ℃冰箱備用。

菌株接種：每20 d進(jìn)行灌根接種1次（每次接種量為1 L，保證菌株濃度為1.0×106 CFU/g），對(duì)照組采用同體積的清水澆施替代。每個(gè)處理設(shè)9次重復(fù)，管理措施與常規(guī)甘蔗栽培一致。60 d后，觀察甘蔗苗長(zhǎng)勢(shì)，測(cè)量甘蔗的農(nóng)藝性狀和生理指標(biāo)（測(cè)定生理指標(biāo)的取材部位為+1 葉，+1葉為甘蔗頂端第1片完全展開的葉片）。

1.2.2? 甘蔗農(nóng)藝性狀的測(cè)定? （1）甘蔗鮮重、干重的測(cè)定。將甘蔗地上部分和地下部分清洗并用吸水紙擦拭苗株表面，去除表面土粒及多余水分，用剪刀將地上部分與地下部分分離，采用電子天秤稱量各部分，記錄鮮重;干重則采用烘干法測(cè)定，在105 ℃下殺青，65 ℃下烘干24 h，待苗株無(wú)明顯水分，用電子天平稱量，記錄苗株干重。

（2）株高、莖粗、主莖葉片數(shù)、莖長(zhǎng)、+1葉葉片長(zhǎng)的測(cè)量。采用鋼卷尺測(cè)量甘蔗苗株，最高可見肥厚帶與地面的距離為植株株高;拉伸+1葉，測(cè)量葉枕到葉片頂端的距離為+1葉葉長(zhǎng);從地面到最上部1片展開葉片的基部葉枕距離為莖長(zhǎng);莖粗采用游標(biāo)卡尺直接測(cè)量。

1.2.3? 生理指標(biāo)的測(cè)定? 葉綠素含量：采用葉綠素試劑盒測(cè)定。

光合指標(biāo)：采用LI-6400XT便攜式光合儀（Li-COR，美國(guó)）測(cè)定處理組與對(duì)照組主要光合指標(biāo)，包括凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）。

根系活力：參照朱秀云等[20]的方法，采用TTC法測(cè)定。

谷氨酰胺合成酶活力：參照王小純等[21]的方法測(cè)定;谷氨酸合成酶活力：參照鄭朝峰[22]的方法測(cè)定。

可溶性蛋白含量：參照蔡慶生[23]的方法，采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定。

可溶性糖含量：采用可溶性糖試劑盒測(cè)定。

生理指標(biāo)測(cè)定所采用的試劑盒均購(gòu)于南京建成生物科技有限公司及蘇州科銘生物技術(shù)有限公司。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用SPSS單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行比較分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 接種內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型甘蔗催芽的影響

在甘蔗生產(chǎn)的早期，若提高萌芽數(shù)量，以及萌芽生長(zhǎng)速度，則能有效提高甘蔗對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，促進(jìn)甘蔗的生產(chǎn)，對(duì)甘蔗的質(zhì)量和產(chǎn)量有很大的應(yīng)用價(jià)值[24]。同時(shí)，生長(zhǎng)旺盛的幼苗能增強(qiáng)其抗逆性，保證了成活率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。在接種B9后，對(duì)不同基因型甘蔗的芽長(zhǎng)及種根長(zhǎng)度均有促進(jìn)作用，但各有差異，其中以‘滇糖11-728表現(xiàn)效果最佳。在接種B9后，除‘滇糖01-58外，‘柳城09-182種根長(zhǎng)度與CK差異顯著，其余品種種根長(zhǎng)度與CK差異極顯著;除‘柳城09-182外，其余品種芽長(zhǎng)與對(duì)照組差異極顯著（表1）。

2.2? 接種內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

接種內(nèi)生菌B9后，不同基因型甘蔗的地下/地上部分的鮮干重與CK相比均有明顯的增加，但各品種表現(xiàn)不一，其中對(duì)甘蔗品種‘滇糖11-728的地下部分鮮重促進(jìn)效果最佳，處理比CK增加95.51%;對(duì)‘粵糖93-159的促進(jìn)效果較差，處理比CK增加29.84%。對(duì)‘滇糖11-728的地上部分鮮重促進(jìn)效果最佳，處理比CK增加90.39%;對(duì)‘新臺(tái)糖-22的促進(jìn)效果較差，處理比CK增加38.25%。地下部分干重中對(duì)‘滇糖11-728較CK增幅最高，增加76.42%，對(duì)‘粵糖93-159較CK的增幅較低，增加41.75%。地上部分干重中，對(duì)‘滇糖11-728增幅最大，增加68.04%，對(duì)‘新臺(tái)糖-22較CK的增幅相對(duì)較低，達(dá)31.22%（表2）。

接種內(nèi)生菌B9后，對(duì)不同基因型甘蔗的農(nóng)藝性狀均有明顯的促進(jìn)效果，其中對(duì)‘滇糖11-728的促進(jìn)效果最佳，株高較CK增126.7%，莖粗較CK增52.59%，+1葉長(zhǎng)較CK增107.2%，莖長(zhǎng)較CK增67.95%，葉片數(shù)增加2片;其次對(duì)‘粵糖93-159和‘柳城09-182的促進(jìn)效果較好;‘桂糖11‘滇糖01-58和‘新臺(tái)糖-22的促進(jìn)效果差異不明顯（表3）。

接種B9菌后，不同品種甘蔗的凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）4個(gè)指標(biāo)表現(xiàn)各有差異。從凈光合速率角度觀察，各個(gè)處理組均高于對(duì)照組，其中增加幅度較大的為‘滇蔗01-58，施加B9菌株后凈光合速率增加了78.13%，極顯著高于對(duì)照。其余增加范圍均在14.4%～24.4%之間。從氣孔導(dǎo)度對(duì)比中也發(fā)現(xiàn)，各品種處理組均大于對(duì)照組，其中‘滇蔗01-58增長(zhǎng)幅度較為明顯，其次為‘柳城09-182‘粵糖93-159，‘桂糖11極顯著優(yōu)于對(duì)照組;對(duì)于胞間二氧化碳濃度，‘柳城09-182在外源施加菌株后有明顯的增幅，處理組較對(duì)照組增加了105.17.%，其次為品種‘滇糖01-58‘新臺(tái)糖22‘粵糖93-159。蒸騰速率中，‘滇蔗01-58處理組測(cè)定值最大，達(dá)到（4.79± 0.21）mmol/（m2·s），其余品種均優(yōu)于對(duì)照組，同時(shí)發(fā)現(xiàn)B9菌對(duì)‘滇蔗01-58較為敏感，上述指標(biāo)中，處理組與對(duì)照組差異較大（表4）。

2.3? 接種內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片葉綠素含量的影響

接種內(nèi)生菌B9后，不同基因型甘蔗葉片中葉綠素含量較CK均有明顯增加，但各品種間表現(xiàn)存在差異，其中接種B9對(duì)‘桂糖-11總?cè)~綠素含量促進(jìn)效果最佳，對(duì)‘滇糖01-58促進(jìn)效果不明顯。接種B9后不同基因型甘蔗總?cè)~綠素含量同CK相比增幅排序?yàn)椋骸鹛?11>‘新臺(tái)糖-22>‘滇糖11-728>‘粵糖93-159>‘柳城03-18>‘滇糖01-58（圖1）。故說(shuō)明接種內(nèi)生菌B9?能有效提高甘蔗葉片中葉綠素含量，進(jìn)而增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)。

2.4? 接種內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型甘蔗根系活力的影響

接種內(nèi)生菌B9后，不同基因型甘蔗的根系活力較CK均有一定程度的增加，但不同品種反應(yīng)不一，其中對(duì)‘柳城09-182根系活力的促進(jìn)效果最佳，表現(xiàn)為極顯著。接種B9后不同基因型甘蔗根系活力同CK相比增幅排序?yàn)椋骸?9-182>‘滇糖01-58>‘滇糖11-728>‘桂糖-11>‘粵糖93-159>‘新臺(tái)糖-22（圖2）。說(shuō)明內(nèi)生菌B9可能是通過(guò)提高甘蔗的根系活力，?進(jìn)而促進(jìn)甘蔗對(duì)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進(jìn)甘蔗的生長(zhǎng)，提高甘蔗的抗逆能力。

2.5? 接種內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片中可溶性蛋白含量和可溶性糖含量的影響

接種內(nèi)生菌B9后，不同基因型甘蔗葉片中可溶性蛋白含量較CK均有提高，接種B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片可溶性蛋白含量同CK相比增幅排序?yàn)椋骸?9-182>‘桂糖-11>‘滇糖01- 58>‘滇糖11-728>‘新臺(tái)糖-22>‘粵糖93-159，其中接種B9對(duì)‘柳城09-182的可溶性蛋白含量促進(jìn)效果最佳，對(duì)‘粵糖93-159促進(jìn)效果不明顯（圖3）。研究結(jié)果表明，接種B9后不同基因型甘蔗葉片中可溶性糖含量均高于CK，接種B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片可溶性糖含量同CK相比增幅排序?yàn)椋骸鹛?11>‘滇糖11-728>‘粵糖93-159>‘滇糖01-58>‘柳城09-182>‘新臺(tái)糖-22，其中接種B9對(duì)‘桂糖-11可溶性糖含量的促進(jìn)效果最佳，對(duì)‘新臺(tái)糖-22促進(jìn)效果不明顯（圖4）。故甘蔗內(nèi)生菌B9能在一定程度上提高甘蔗的抗逆能力。

2.6? 接種內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片中GS和GOGAT活性的影響

Kusano等[25]和Miflin等[26]證實(shí)，谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）活性的提高有利于促進(jìn)植物的氮同化和氨代謝。由圖5、圖6可看出，在接種內(nèi)生菌B9后，不同基因型甘蔗葉片中谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活力較CK均有上升趨勢(shì)，但因甘蔗品種的差異而表現(xiàn)出不同效果，接種B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片谷氨酸合成酶活力同CK相比增幅排序?yàn)椋骸浱?3-159>‘滇糖01-58>‘滇糖11-728>‘新臺(tái)糖22>‘桂糖-11>‘柳城09-182，其中接種B9對(duì)‘粵糖93-159谷氨酸合成酶活力提升效果最佳。接種B9對(duì)不同基因型甘蔗葉片谷氨酰胺合成酶活力同CK相比增幅排序?yàn)椋骸鹛?11> ‘滇糖11-728>‘滇糖01-58>‘粵糖93-159>‘新臺(tái)糖-22>‘柳城09-182，其中接種B9對(duì)‘桂糖-11的谷氨酰胺合成酶活力提升效果最佳，對(duì)‘柳城09-182葉片的谷氨酰胺合成酶及谷氨酸合成酶活力雖有一定的提升效果，但差異不顯著。故可猜測(cè)接種B9能促進(jìn)甘蔗的氮素代謝，促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)，從而間接影響甘蔗產(chǎn)量。

3? 討論

3.1? 內(nèi)生菌對(duì)宿主植物的促生機(jī)制

植物內(nèi)生菌大多從植物的各器官中分離得到，在與宿主植物長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中，與之形成了互惠共生的關(guān)系，宿主為內(nèi)生菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)和適合的生長(zhǎng)環(huán)境，內(nèi)生菌可增強(qiáng)宿主植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，促進(jìn)其生長(zhǎng)[27]。其功能類似于植物根際促生細(xì)菌（PGPR），具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)及提高植物抗逆性的作用[28-29]。其促進(jìn)機(jī)制主要有以下兩方面：（1）直接促進(jìn)。活化土壤養(yǎng)分，即通過(guò)固氮、溶鱗、解鉀及鐵螯合等作用，提高土壤中植物可利用的N、P、K及Fe等元素[11];分泌促生長(zhǎng)物質(zhì)，如IAA、GA以及CTK等植物激素，直接促進(jìn)植物生長(zhǎng)[30];改變植物根系周圍的土壤環(huán)境來(lái)緩解非生物壓力，如分泌胞外多糖來(lái)改變土壤結(jié)構(gòu)和土壤空隙，提高植物根系對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[31]。（2）間接促進(jìn)。影響植物的光合作用、調(diào)節(jié)植物體酶的濃度和活性[32];與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和空間來(lái)抑制病菌，提高植物抗病能力，如水稻內(nèi)生放線菌OsiLf-2分泌鐵載體抑制稻瘟病菌[33]，或直接產(chǎn)生拮抗物質(zhì)，提高植物抗蟲、抗病能力[34];通過(guò)分泌可溶性糖等活性物質(zhì)調(diào)整宿主植物的滲透壓，提高植物抗逆性，間接促進(jìn)植物生長(zhǎng)[35]。

3.2? B9菌株對(duì)不同基因型甘蔗品種的影響

研究發(fā)現(xiàn)接種B9菌株后表型發(fā)生明顯變化，并且6個(gè)供試甘蔗品種間存在性狀差異。這可能與B9產(chǎn)生生長(zhǎng)激素IAA有關(guān)，IAA能促進(jìn)植物組織生長(zhǎng)，促進(jìn)器官和組織分化等[36]，同時(shí)也促進(jìn)甘蔗的根系發(fā)育、從而促進(jìn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。在甘蔗生長(zhǎng)周期中，氮、磷、鉀對(duì)甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，是甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的決定因素[37]。其中，氮素是甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育所必需的主要營(yíng)養(yǎng)元素，在葉片中的積累分配率最多，適當(dāng)?shù)牡乜纱龠M(jìn)葉片中的葉綠素合成和延緩葉綠素的降解[38]，在接種B9后，不同甘蔗品種葉片中葉綠素含量較CK均有明顯上升，可增大其光合效率，谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活力較CK均有上升趨勢(shì)，這可以為甘蔗提供更多可利用氮素，促進(jìn)有機(jī)物的積累。本研究中，不同甘蔗品種在接種B9后其根長(zhǎng)、莖徑、莖長(zhǎng)均明顯優(yōu)于CK，但這種促進(jìn)作用因甘蔗基因型的不同而存在差異[39]，推測(cè)B9菌株具有產(chǎn)生有機(jī)酸的能力，土壤中可供甘蔗直接利用的磷鉀增多，促進(jìn)了甘蔗生長(zhǎng)，磷能促進(jìn)甘蔗幼苗的生長(zhǎng)、根系的發(fā)育、分蘗和節(jié)間的伸長(zhǎng)，對(duì)促進(jìn)甘蔗干物質(zhì)及植株體內(nèi)氮、鉀素的積累有重要作用，而鉀在甘蔗碳水化合物代謝過(guò)程中也同樣起重要作用，能促進(jìn)植株機(jī)械組織的發(fā)育，使抗逆性增強(qiáng)，并能協(xié)調(diào)氮素，促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)，增加產(chǎn)量[40]，也能促進(jìn)甘蔗可溶性糖、可溶性蛋白的合成[41]從而調(diào)整甘蔗的滲透壓，增強(qiáng)其抗逆性。一系列研究也發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀元素是甘蔗與固氮內(nèi)生菌聯(lián)合固氮系統(tǒng)形成的重要調(diào)控因素，對(duì)促進(jìn)甘蔗中調(diào)控氮代謝的酶有重要作用[42]，同時(shí)內(nèi)生菌能提高谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶等植物氮代謝關(guān)鍵酶的活性來(lái)促進(jìn)甘蔗的氮代謝，通過(guò)影響氮代謝促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育[43]。

本研究選擇甘蔗催芽時(shí)期以及幼苗時(shí)期對(duì)甘蔗進(jìn)行生理指標(biāo)及農(nóng)藝性狀的測(cè)定，從單個(gè)生理指標(biāo)來(lái)看，每個(gè)品種均具有不同表現(xiàn)，但研究發(fā)現(xiàn)B9菌株處理后，催芽時(shí)期和幼苗時(shí)期的處理組均比不接菌對(duì)照組有著很大的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。云南由于氣候差異大，坡地多，導(dǎo)致各地區(qū)甘蔗品種間存在差異[44]。故本研究通過(guò)對(duì)云南省主栽品種進(jìn)行研究，檢測(cè)接種B9對(duì)不同基因型甘蔗生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明：內(nèi)生菌B9對(duì)不同基因型的甘蔗品種均存在一定促生長(zhǎng)作用，接種B9后‘新臺(tái)糖22‘滇糖11-728‘粵糖93-159‘桂糖11‘滇糖01-58‘柳城09-1826個(gè)不同基因型的供試甘蔗品種的農(nóng)藝性狀和生理指標(biāo)表現(xiàn)均優(yōu)于CK，但各甘蔗品種則因基因型差異表現(xiàn)出不同效果。本研究對(duì)種植品種的選擇及增加甘蔗經(jīng)濟(jì)效益有重要作用，同時(shí)擴(kuò)大了菌株的廣譜實(shí)用性以及驗(yàn)證了菌株的促生長(zhǎng)能力，也為甘蔗內(nèi)生菌B9在生產(chǎn)上得到充分運(yùn)用提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

班權(quán)倫. 甘蔗種植現(xiàn)狀和發(fā)展對(duì)策淺議[J]. 南方農(nóng)業(yè)， 2016， 10（15）： 29-30.

劉淑芬， 韓寶坤. 植物內(nèi)生菌研究綜述[J]. 邯鄲農(nóng)業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)， 2000， 17（2）： 15-20.

Ryan R P， Germaine K， Franks A， et al. Bacterial endophytes： Recent developments and applications[J]. FEMS Microbiology Letters， 2008， 278（1）： 1-9.

康慧穎， 王? 偉， 劉佳莉， 等. 兩株具促生作用的苜蓿內(nèi)生菌的分離純化與鑒定[J]. 微生物學(xué)通報(bào)， 2015， 42（2）： 280-288.

Dobereiner J. Nitrogen-fixing bacteria of the genus Beijerinckia Derx in the rhizosphere of sugar cane[J]. Plant Soil， 2015（3）： 211-216.

王? 麗， 張劍亮， 王繼華， 等. 甘蔗莖部?jī)?nèi)生細(xì)菌的分離及分子鑒定[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2013， 34（11）： 2227- 2232.

李? 靜， 周國(guó)輝. 4株甘蔗內(nèi)生細(xì)菌分離鑒定及其對(duì)甘蔗脫毒組培苗的促生作用[C]//中國(guó)植物病理學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集， 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社， 2008： 382.

韋莉萍， 吳凱朝， 邢永秀， 等. 接種內(nèi)生固氮菌A01（Pantoea agglomeras）對(duì)甘蔗伸長(zhǎng)期固氮生理特性的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2016， 47（1）： 18-23.

魏春燕. 內(nèi)生固氮菌DX120E與甘蔗互作的生理和分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究[D]. 南寧： 廣西大學(xué)， 2016.

狄義寧， 劉魯峰， 胡一凡， 等. 甘蔗內(nèi)生菌B9的鑒定及其促生長(zhǎng)機(jī)制和定殖能力的研究[J]. 中國(guó)土壤與肥料， 2019（3）： 186-193.

劉魯峰， 狄義寧， 何麗蓮， 等. 內(nèi)生枯草芽孢桿菌B9促生長(zhǎng)效果及產(chǎn)吲哚乙酸（IAA）能力研究[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)）， 2020， 35（2）： 227?234， 275.

譚秦亮， 朱鵬錦， 程? 琴， 等. 不同甘蔗品種（系）的產(chǎn)量構(gòu)成因素及品質(zhì)比較[J]. 作物雜志， 2019（3）： 49-54.

Nita Patil， Milind Gajbhiye， Sangeeta Ahiwale， et al. Optimization of indole 3-acetic acid （IAA） production by Acetobacter diazotrophicus Ll isolated from sugarcane[J]. International Journal of Environmental Sciences， 2011， 2（1）： 295-302.

李海碧. 甘蔗根際假單胞菌的分離鑒定及其對(duì)甘蔗的促生作用[D]. 南寧： 廣西大學(xué)， 2017.

李鴻偉. 水稻覆草旱種的根系活力研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)， 2019（11）： 45.

張守仁. 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的意義及討論[J]. 植物學(xué)通報(bào)， 1999， 16（4）： 444-448.

余佳玲， 朱兆坤， 張振華， 等. 不同供氮條件下谷氨酰胺合成酶與谷氨酸合成酶對(duì)油菜氮素再利用的影響[J]. 作物雜志， 2014（6）： 81-85.

姚領(lǐng)愛， 胡之璧， 王莉莉， 等.植物內(nèi)生菌與宿主關(guān)系研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2010， 19（7）： 1750-1754.

Bulgari D， Casati P， Quaglino F， et al. Endophytic bacterial community of grapevine leaves influenced by sampling date and phytoplasma infection process[J]. BMC Microbiology， 2014， 14（1）： 198.

朱秀云， 梁? 夢(mèng)， 馬? 玉.根系活力的測(cè)定（TTC法）實(shí)驗(yàn)綜述報(bào)告[J]. 廣東化工， 2020， 47（6）： 211-212.

王小純， 張浩然， 韋一昊， 等. 玉米不同組織器官谷氨酰胺合成酶同工酶表達(dá)差異及聚合方式[J]. 作物學(xué)報(bào)， 2017， 43（9）： 1410-1414.

鄭朝峰. 植物的谷氨酸合成酶[J]. 植物生理學(xué)通訊， 1986（3）： 5-12.

蔡慶生. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社， 2013： 210.

羅亞偉， 覃振強(qiáng)， 梁? 闐， 等. 不同種莖處理對(duì)甘蔗萌芽和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2019， 40（3）： 455-459.

Kusano M， Tabuchi M， Fukushima A， et al. Metabolomics data reveal a crucial role of cytosolic glutamine synthetase 1; 1 in coordinating metabolic balance in rice[J]. Plant Journal， 2011， 66（3）： 456-466.

Miflin B J， Habash D Z. The role of glutamine synthetase and glutamate dehydrogenase in nitrogen assimilation and possibilities for improvement in the nitrogen utilization of crops[J]. Journal of Experimental Botany， 2002， 53（370）： 979-987.

何? 珊， 田志宏. 植物內(nèi)生細(xì)菌生物學(xué)效應(yīng)的研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2020， 26（4）： 20-23.

Prieto P， Schilirò E， Maldonado-González M M， et al. Root hairs play a key role in the endophytic colonization of olive roots by Pseudomonas spp. with biocontrol activity[J]. Microbial Ecology， 2011， 62（2）： 435-445.

Khan Muhammad Aaqil， Asaf Sajjad， Khan Abdul Latif， et al. Plant growth-promoting endophytic bacteria augment growth and salinity tolerance in rice plants[J]. Plant Biology， 2020， 22（10）： 1-13.

Shabanamol S， Divya K， George K T， et al. Characterization and in planta nitrogen fixation of plant growth promoting endophytic diazotrophic Lysinibacillus sphaericus isolated from rice （Oryza sativa）[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology， 2018， 102： 46-54.

姚領(lǐng)愛， 胡之璧， 王莉莉， 等. 植物內(nèi)生菌與宿主關(guān)系研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2010， 19（7）： 1750-1754.

丁紹武， 張? 鵬， 劉夢(mèng)銘. 植物內(nèi)生菌對(duì)植物生長(zhǎng)的影響研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2020（11）： 132-134.

曾夏冬. 水稻內(nèi)生放線菌OsiLf-2的分離、鑒定及其抗稻瘟病研究[D]. 長(zhǎng)沙： 湖南大學(xué)， 2016.

Constantin Maria E， de Lamo Francisco J， Vlieger Babette V， et al. Endophyte-mediated resistance in tomato to Fusarium oxysporum is independent of ET， JA， and SA[J]. Frontiers in Plant Science， 2019（10）： 979.

Ullah Abid， Nisar Mohammad， Ali Hazrat， et al. Drought tolerance improvement in plants： An endophytic bacterial approach[J]. Applied Microbiology and Biotechnology， 2019， 103（18）： 7385-7397.

朱振華. 施用吲哚乙酸對(duì)不同玉米品種幼苗鎘吸收和生理生化的影響[D]. 昆明： 昆明理工大學(xué)， 2018.

韋劍鋒， 韋冬萍， 韋巧云， 等. 氮磷鉀施用量對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀·產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2019， 47（15）： 161-162， 171.

袁? 丹. 不同施氮水平對(duì)不同甘蔗品種葉綠體結(jié)構(gòu)和GS表達(dá)的影響[D]. 南寧： 廣西大學(xué)， 2017.

林阿典， 陳雪雯， 黃? 瑩， 等. 甘蔗磷營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展[J]. 甘蔗糖業(yè)， 2018（6）： 51-56.

謝金蘭， 李長(zhǎng)寧， 李毅杰， 等. 鉀肥施用量對(duì)甘蔗產(chǎn)量、糖分積累及其抗逆性的效應(yīng)研究[J]. 中國(guó)土壤與肥料， 2019（2）： 133-138.

湯雪蓮. 新植蔗不同水鉀配比互作效應(yīng)研究[D]. 南寧： 廣西大學(xué)， 2011.

黃曉財(cái)， 胡浩南， 李欣欣， 等. 氮、磷、鉀脅迫對(duì)甘蔗生長(zhǎng)及固氮酶活性的影響[J]. 甘蔗糖業(yè)， 2019（3）： 23-29.

歐陽(yáng)雪慶， 羅? 霆， 楊麗濤， 等. 甘蔗內(nèi)生固氮菌液浸種對(duì)甘蔗生長(zhǎng)前期氮代謝相關(guān)酶活性的影響[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010， 41（5）： 416-418.

郭家文， 張躍彬， 余凌翔， 等. 云南蔗區(qū)氣候資源的分布特征研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2015， 28（4）： 1798-1802.

責(zé)任編輯：謝龍蓮