一株克錫勒氏菌對(duì)小麥苗期的促生耐鹽效應(yīng)研究*

苑 霖,王新珍,孫宏勇,劉小京,劉彬彬**

(1.中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心 石家莊 050022;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

土壤鹽漬化是土地退化的主要原因之一,鹽漬化影響作物生長(zhǎng),降低糧食產(chǎn)量,嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全[1]。據(jù)估計(jì),全世界約有8000 萬(wàn)hm2耕地受到土壤鹽漬化的影響[2]。我國(guó)鹽漬化土壤具有面積大、分布廣的特點(diǎn),嚴(yán)重威脅區(qū)域農(nóng)業(yè)的發(fā)展[3]。近年來(lái),鹽堿地改良與治理技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái),種植耐鹽作物被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)和利用鹽漬化土壤的有效途徑,且作物育種領(lǐng)域培育出了一系列的耐鹽作物新品種,為鹽堿地的利用提供了種質(zhì)資源[4-5]。

小麥(Triticum aestivum)是我國(guó)主要糧食作物之一,2020年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,我國(guó)小麥種植面積2338萬(wàn)hm2,占全國(guó)糧食種植面積的20%[6]。近年來(lái),我國(guó)耐鹽小麥育種也取得了一系列進(jìn)展:為適應(yīng)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的發(fā)展,李振聲課題組選育了適合在河北省中南部冬麥區(qū)種植的耐鹽小麥品種‘小偃81’,2007年的檢測(cè)結(jié)果顯示其耐鹽性顯著優(yōu)于普通小麥品種[7];趙松山等[8]通過(guò)有性雜交,在逆境與非逆境交替的條件下選育出小麥品種‘滄6001’,該品種具有抗旱、耐鹽、抗寒、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等特點(diǎn);于亮等[9]通過(guò)水、旱條件交替,將‘臨汾6154’與‘冀麥32’雜交,選育出4 個(gè)具有耐鹽抗旱特性的小麥品種。然而隨著世界人口的增長(zhǎng),對(duì)糧食的需求也逐漸增加,以糧食增產(chǎn)為目的的各種技術(shù)發(fā)展起來(lái),傳統(tǒng)作物育種是基于對(duì)作物基因組控制的性狀改良,而目前一些科學(xué)家正試圖通過(guò)調(diào)節(jié)植物微生物組來(lái)提高作物產(chǎn)量,以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的糧食需求[10]。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是明確植物-微生物互作機(jī)理,而這一領(lǐng)域的研究目前仍處于起始階段。

植物生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中,通過(guò)根系從培養(yǎng)介質(zhì)中攝取營(yíng)養(yǎng)和水分,同時(shí)也向生長(zhǎng)基質(zhì)中分泌出大量有機(jī)物,即根系分泌物[11]。根系分泌物是根際土壤微生物低分子養(yǎng)分的主要來(lái)源,其組成與變化影響著根際微生物的群落構(gòu)成[12]。同時(shí),植物也通過(guò)調(diào)控根系分泌物來(lái)適應(yīng)和抵御不良環(huán)境。根系分泌物中的有機(jī)酸具有至少一個(gè)羧基、能夠攜帶負(fù)電荷、可以絡(luò)合土壤溶液的陽(yáng)離子或者置換土壤母質(zhì)中的陰離子,從而影響植物和微生物對(duì)養(yǎng)分的吸收及固定、植物對(duì)逆境的抗性、微生物在根際的定殖等一系列過(guò)程[13]。研究表明,低分子量有機(jī)酸能通過(guò)不同方式(還原、螯合、酸化、離子交換)溶解和轉(zhuǎn)化部分難溶性的礦物,還可以通過(guò)調(diào)節(jié)根表細(xì)胞的通透性,來(lái)釋放和提高根際養(yǎng)分的生物有效性,進(jìn)而促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育[14-15]。

根際微生物研究的主要目的之一是充分挖掘根際微生物資源,開(kāi)發(fā)生物肥料,減少農(nóng)藥化肥的使用,促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[16]。植物根際促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)是指存在于植物根際,對(duì)植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用的有益細(xì)菌的統(tǒng)稱(chēng),國(guó)內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)多個(gè)種屬的根際微生物具有促生潛能[17]。PGPR 具有解磷、解鉀、固氮等多種生理功能,能夠分泌植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì),促進(jìn)植物根系生長(zhǎng),從而促進(jìn)植物對(duì)土壤中養(yǎng)分的吸收[18]。同時(shí),PGPR 可產(chǎn)生多種外源植物激素,研究最廣泛的是植物生長(zhǎng)素(IAA),IAA 能夠在一定濃度范圍內(nèi)使植物細(xì)胞生長(zhǎng),根系進(jìn)一步發(fā)育,從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)[19]。研究發(fā)現(xiàn),某些植物根系能夠分泌大量的有機(jī)酸,進(jìn)而激活難溶性磷從而滿(mǎn)足植物自身生長(zhǎng)發(fā)育的需要[20-21]。

王新珍等[22]分離純化的克錫勒氏菌Kushneria indalininaJP-JH 菌株,具有較強(qiáng)的耐鹽、耐堿特性,能在1%～15%質(zhì)量濃度的鹽脅迫下生長(zhǎng),并能分泌植物生長(zhǎng)素吲哚乙酸(IAA),在一定鹽脅迫下促進(jìn)作物生長(zhǎng)。因此本試驗(yàn)選擇耐鹽小麥品種‘小偃60’,在其幼苗根部接種根際促生菌JP-JH,從根系分泌有機(jī)酸的角度探討克錫勒氏菌JP-JH 對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)及抗鹽性的影響,為充分挖掘根際微生物資源,開(kāi)發(fā)生物肥料提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試小麥及菌株

供試小麥品種為耐鹽抗旱小麥品種‘小偃60’?！≠?0’是以‘小偃54’和‘魯麥13’為親本,經(jīng)過(guò)有性雜交、系統(tǒng)選擇,是適合在環(huán)渤海低平原鹽堿麥區(qū)種植的耐鹽抗旱小麥新品種[23]。所用菌種JP-JH 是王新珍等[22]前期從鹽地堿蓬(Suaeda salsa)根際土壤篩選分離得到,具有較強(qiáng)的耐鹽、耐堿性,能分泌植物生長(zhǎng)素吲哚乙酸。

1.1.2 培養(yǎng)基

液體培養(yǎng)使用液體LB 培養(yǎng)基,固體培養(yǎng)采用加入2%瓊脂的LB 固體培養(yǎng)基;植物溶液培養(yǎng)采用霍格蘭(Hoagland HB8870-1)培養(yǎng)液,購(gòu)自青島海博生物公司。

1.1.3 液相色譜試驗(yàn)材料

高效液相色譜試驗(yàn)采用色譜純級(jí)的有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)物,草酸(oxalic acid)、酒石酸(tartaric acid)、琥珀酸(succinic acid)購(gòu)自Sigma 公司。蘋(píng)果酸(DL-malic acid)、檸檬酸(citric acid)、富馬酸(fumaric acid)購(gòu)自中國(guó)食品藥品檢定研究院。有機(jī)相:乙腈(色譜純),格里斯(天津)醫(yī)藥化學(xué)技術(shù)有限公司。流動(dòng)相:磷酸二氫鉀(色譜純),上海源葉生物科技有限公司。微孔濾膜(水系,0.45 μm),天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。液相色譜試驗(yàn)用水為超純水。

1.1.4 主要儀器和設(shè)備

采用的高效液相色譜儀(Waters e2695)配備2998 型光電二極管陣列檢測(cè)器(Waters),Atlantis T3 C18 色譜柱(4.6 mm × 250 mm,5 μm,Waters)。根系分泌物濃縮采用北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的冷凍干燥機(jī)。植物培養(yǎng)使用智能人工氣候箱PRX-1000D,產(chǎn)自寧波賽福實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 小麥培養(yǎng)與取樣

1.2.1 浸種與育苗

選取大小一致、顆粒飽滿(mǎn)、健康無(wú)病害的小麥種子,用去離子水洗滌3 遍,在水中浸泡6～8 h 后,用次氯酸鈉溶液(有效氯2%)浸泡20 min,再用滅菌去離子水清洗3 次。在直徑9 cm 的培養(yǎng)皿上放置2 層滅菌濾紙,將表面消毒后的小麥種子置于其上,每皿50 粒種子,每個(gè)培養(yǎng)皿加入10～15 mL 去離子水。2～3 d 后選取出苗整齊的種子移栽到定植綿中,在營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)。

1.2.2 菌懸液制備

取?80 ℃甘油管保藏的K.indalininaJP-JH 菌液,接種于LB 液體培養(yǎng)基中,振蕩培養(yǎng)進(jìn)行活化。待K.IndalininaJP-JH 菌株活化后,在LB 固體培養(yǎng)基上劃線(xiàn)培養(yǎng)48 h,取單菌落接種到裝有100 mL LB 液體培養(yǎng)基的250 mL 三角瓶中,于28 ℃、150 r·min?1條件下震蕩培養(yǎng)24 h。然后將培養(yǎng)物8000 r·min?1離心10 min,棄上清,收集菌體。按上述離心條件用無(wú)菌水洗滌3 次,并用無(wú)菌水調(diào)節(jié)菌液,使其在波長(zhǎng)600 nm下的OD 值為0.6 左右。

1.2.3 溶液培養(yǎng)

設(shè)置無(wú)鹽、低鹽和高鹽3 個(gè)鹽濃度梯度,即配制NaCl 濃度為0 mmol·L?1(無(wú)鹽)、200 mmol·L?1(低鹽)、400 mmol·L?1(高鹽)的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。待小麥種子萌發(fā)(發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)以根長(zhǎng)等于種子的長(zhǎng)或者芽長(zhǎng)等于種子長(zhǎng)的一半為標(biāo)準(zhǔn))后,以定植棉固定,放入400 mL 上述不同鹽濃度的營(yíng)養(yǎng)液中,處理組加入菌懸液20 mL,對(duì)照組加入清水20 mL。每個(gè)處理3 次重復(fù),每個(gè)重復(fù)10 株苗,每7 d 更換一次營(yíng)養(yǎng)液+菌懸液/清水。晝夜周期為:光照16 h,黑暗8 h;培養(yǎng)溫度為:晝25 ℃左右,夜20 ℃左右。

1.3 根系分泌物收集與處理

在小麥移苗40 d 后,于光照充足的上午,用滅菌去離子水淋洗根部3～5 次,在5 mg·L?1百里酚溶液中浸泡3 min,減少來(lái)自營(yíng)養(yǎng)液中物質(zhì)的污染,然后用濾紙吸干根表面水分,將小麥幼苗移至500 mL 0.5 mmol·L?1的CaCl2溶液中,使根部處于黑暗狀態(tài)收集4 h,將獲得的溶液定容至500 mL。在本研究中我們將該方法得到的收集物定義為根系分泌物。值得注意的是該收集物與水培過(guò)程中的分泌物并不完全相同,但能夠反映出不同處理植物因生理狀態(tài)不同而導(dǎo)致的產(chǎn)生根系分泌物能力的差別?！ā苍谇叭说难芯恐斜粡V泛使用[24-25]。收集的根系分泌物在4 ℃冰箱保存,為便于測(cè)量,對(duì)分泌物進(jìn)行濃縮,根系分泌物首先過(guò)0.45 μm 濾膜過(guò)濾,取40 mL濾液放入50 mL 離心管中,于?20 ℃冷凍為固態(tài),通過(guò)真空冷凍干燥機(jī)干燥濃縮至干粉狀態(tài),于?20 ℃保存[26-27]。

1.4 根系分泌物中有機(jī)酸的高效液相色譜測(cè)定

1.4.1 色譜條件

色譜柱:Atlantis T3 C18色譜柱(4.6 mm × 250 mm,5 μm);流動(dòng)相:0.08 mol·L?1KH2PO4(pH=2.5);流速1.0 mL·min?1;進(jìn)樣體積20 μL;進(jìn)樣時(shí)間20 min,柱溫35 ℃,檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm。

1.4.2 流動(dòng)相和有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品的制備

精確稱(chēng)取10.8872 g 色譜純級(jí)別的KH2PO4固體粉末,放入1 L 容量瓶中定容,配制成0.08 mol·L?1KH2PO4溶液,用磷酸調(diào)節(jié)pH 至2.5,過(guò)0.45 μm 濾膜,以去除雜質(zhì)作為流動(dòng)相。試驗(yàn)前進(jìn)行10 min 超聲脫氣,去除溶液中的氣泡,使測(cè)量基線(xiàn)穩(wěn)定。

準(zhǔn)確稱(chēng)取草酸、酒石酸、琥珀酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸100 mg,于10 mL 容量瓶中,加水溶解并定容至10 mL,得到10 mg·mL?1的標(biāo)準(zhǔn)酸母液,?4 ℃保存作為儲(chǔ)備液。以流動(dòng)相對(duì)母液進(jìn)行稀釋,配制不同濃度的草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸、琥珀酸,過(guò)0.45 μm 微孔濾膜后作為標(biāo)準(zhǔn)樣品,同時(shí)制備不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)混合酸。

1.4.3 有機(jī)酸測(cè)定

取40 mL 凍干濃縮的干粉狀收集物,用流動(dòng)相溶解定容至5 mL,過(guò)0.45 μm 微孔濾膜,取1.5 mL 濾液置于2 mL 豁口進(jìn)樣瓶中。將標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)酸樣品按照濃度由低到高的順序進(jìn)樣測(cè)定,確定各標(biāo)準(zhǔn)酸出峰時(shí)間。再將標(biāo)準(zhǔn)樣品混合酸按照濃度由低到高的順序進(jìn)樣測(cè)定,由單標(biāo)準(zhǔn)酸保留時(shí)間定性。通過(guò)Empower 3 軟件,以色譜工作站中增強(qiáng)型積分法測(cè)量峰面積,以對(duì)應(yīng)組分的峰面積對(duì)其濃度繪制外標(biāo)曲線(xiàn)。待測(cè)樣品進(jìn)樣后,以各組分在色譜圖中的保留時(shí)間定性,通過(guò)外標(biāo)法定量計(jì)算各樣品溶液中不同有機(jī)酸濃度[28-29]。

1.5 植物生理指標(biāo)測(cè)定

待采集根系分泌物后,用濾紙吸干植株表面水分,去除殘留的小麥種子,剪去根部,用電子天平稱(chēng)量其地上部分重量,記為鮮重。用尺子測(cè)量從根基部到葉頂端的距離,標(biāo)記為株高。將剪去根部的小麥幼苗,整株裝入提前烘至恒重的牛皮紙質(zhì)信封中,置于80 °C 烘箱中,烘干至恒重,用電子天平稱(chēng)量其重量,記為干重。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Empower 3 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制外標(biāo)曲線(xiàn),對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行定性、定量分析。采用Microsoft Excel 2019 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,通過(guò)SPSS 26.0 軟件進(jìn)行顯著性分析,使用Origin 2018 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 高效液相色譜條件與標(biāo)準(zhǔn)品的測(cè)量

經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn)的優(yōu)化,確定高效液相色譜的試驗(yàn)條件為:流速1.0 mL·min?1;進(jìn)樣體積20 μL;進(jìn)樣時(shí)間20 min,柱溫35 ℃,檢測(cè)波長(zhǎng)為210 nm。

流動(dòng)相為0.08 mol·L?1KH2PO4(pH=2.5)溶液,利用上述試驗(yàn)條件得到標(biāo)準(zhǔn)樣品混合酸的高效液相色譜圖(圖1)。

由圖1 可見(jiàn),在選定色譜條件下,標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)酸按照保留時(shí)間的出峰順序分別為草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸、琥珀酸,標(biāo)準(zhǔn)酸的保留時(shí)間及線(xiàn)性關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)酸保留時(shí)間與線(xiàn)性回歸方程Table 1 Retention times and regression equations of the organic acid standards

2.2 不同NaCl 濃度下K.indalinina JP-JH 菌對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響

加入耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH 組與無(wú)菌組在無(wú)鹽、低鹽、高鹽條件下小麥的鮮重、干重、株高結(jié)果見(jiàn)圖2。以T檢驗(yàn)下P<0.05 為效果顯著,對(duì)不同鹽濃度下加菌組與未加菌組的3 種生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行比較。在無(wú)鹽、低鹽與高鹽脅迫下,添加K.indalininaJP-JH 菌的小麥幼苗在鮮重上均顯著高于未施菌組(P<0.05),無(wú)鹽、低鹽和高鹽處理下加菌組的小麥幼苗鮮重分別增加27.36%、37.96%和24.63%。無(wú)鹽與低鹽時(shí),加入K.indalininaJP-JH 組小麥幼苗干重顯著高于對(duì)照組(P<0.05),分別增加27.61%和49.82%;高鹽處理時(shí)小麥干重增加了7.72%,但加菌組與對(duì)照組無(wú)顯著差異。而株高方面,只有在高鹽脅迫下,K.indalininaJP-JH 使株高顯著增加24.82%(P<0.05),無(wú)鹽和低鹽處理時(shí)差異不顯著。

不同鹽脅迫條件下,K.indalininaJP-JH 對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效果也不盡相同。低鹽脅迫下K.indalininaJP-JH 使小麥幼苗鮮重和干重增加量(百分比)大于無(wú)鹽和高鹽,這說(shuō)明低鹽脅迫下K.indalininaJPJH 對(duì)小麥幼苗重量的促進(jìn)作用最為顯著。高鹽脅迫下K.indalininaJP-JH 使鮮重顯著增加,但對(duì)干重的影響不顯著。由此推測(cè),添加K.indalininaJP-JH 可能會(huì)促進(jìn)小麥幼苗對(duì)水分的吸收,從而使作物水分含量增加。同時(shí),由圖可以看出,即使添加JP-JH,小麥鮮重和干重仍隨鹽脅迫的加重而降低,說(shuō)明K.indalininaJP-JH 對(duì)小麥鮮重、干重有一定的促進(jìn)作用,但仍無(wú)法補(bǔ)償鹽脅迫對(duì)小麥的危害。只有高鹽脅迫下加菌組小麥株高較無(wú)菌組增加顯著,但高鹽脅迫對(duì)小麥生長(zhǎng)影響十分顯著,小麥整體長(zhǎng)勢(shì)差,所以,K.indalininaJP-JH 對(duì)小麥株高的促進(jìn)作用并不明顯。

2.3 不同NaCl 濃度下K.indalinina JP-JH 菌對(duì)小麥根系分泌有機(jī)酸的影響

加菌與無(wú)菌處理在無(wú)鹽、低鹽、高鹽時(shí)小麥根系分泌有機(jī)酸液相色譜測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3 可以看出,加菌與不加菌有機(jī)酸分泌的種類(lèi)差別不大,均能檢測(cè)到草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸和琥珀酸,且均以草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸分泌量較多,琥珀酸次之,檸檬酸、富馬酸分泌量較少。

由圖3 可知,加入K.indalininaJP-JH 使部分根系分泌有機(jī)酸增加,主要體現(xiàn)在草酸、酒石酸。無(wú)鹽脅迫下加菌組除蘋(píng)果酸外,有機(jī)酸分泌量較高,但與對(duì)照組無(wú)顯著差異。低鹽脅迫下,加菌組草酸、酒石酸、檸檬酸、富馬酸、琥珀酸分泌量高于未加菌組,且草酸和酒石酸差異顯著(P<0.05),分別增加58.95%和101.76%。高鹽脅迫下,加菌組除富馬酸外其余5 種有機(jī)酸分泌量均高于未加菌組,草酸和酒石酸差異顯著(P<0.05),分別增加41.72%和95.63%。

由此可見(jiàn),加入耐鹽促生菌JP-JH 改變了小麥根系有機(jī)酸的分泌,其中低鹽與高鹽脅迫對(duì)草酸和酒石酸分泌的促進(jìn)作用最為顯著。同時(shí),在低鹽脅迫下K.indalininaJP-JH 使草酸、酒石酸分泌量增幅較大,大于高鹽脅迫時(shí)的增幅。

3 討論與結(jié)論

隨著植物微生物組學(xué)的發(fā)展,根際微生物功能的研究也日漸深入。根際促生菌是指存在于植物根際,對(duì)植物生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用的有益菌類(lèi),其與作物抗逆性密切相關(guān),是生產(chǎn)生物菌肥的基本原料。一些根際微生物能夠分泌外源生長(zhǎng)激素影響植物代謝,植物也可通過(guò)根系代謝產(chǎn)生的分泌物活化土壤礦質(zhì)養(yǎng)分,促進(jìn)植物對(duì)難溶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,影響植物在逆境下的生長(zhǎng)發(fā)育[30-31]。為探究耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH 對(duì)禾本科糧食作物小麥苗期的作用效果,在營(yíng)養(yǎng)液水培條件下,對(duì)小麥幼苗根際接種K.indalininaJP-JH,待生長(zhǎng)40 d 后,對(duì)小麥幼苗的生理指標(biāo)與根系分泌有機(jī)酸進(jìn)行測(cè)定分析。結(jié)果表明,在無(wú)鹽處理與低鹽脅迫時(shí),加入耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH 組的小麥鮮重、干重顯著增加;在高鹽脅迫下,加菌處理的鮮重與株高顯著高于對(duì)照組。從作物的生理指標(biāo)分析,根際耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH對(duì)無(wú)鹽處理與鹽脅迫(低鹽與高鹽)下苗期小麥的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。根際促生菌對(duì)小麥苗期的促生效果在以前的研究中也被報(bào)道過(guò),楊杉杉[32]對(duì)內(nèi)蒙古荒漠植物根際土中分離的根際促生菌進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)單菌和復(fù)合菌劑均對(duì)小麥苗期有明顯的促生效果。

通過(guò)高效液相色譜測(cè)定根系分泌的6 種有機(jī)酸,結(jié)果表明,在無(wú)鹽處理與有鹽脅迫時(shí),均檢測(cè)到了草酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、富馬酸和琥珀酸6種有機(jī)酸。在無(wú)鹽處理時(shí),加菌組與無(wú)菌組6 種有機(jī)酸的分泌量無(wú)顯著差異;在鹽脅迫(低鹽與高鹽)時(shí),加菌處理使得根系分泌的草酸和酒石酸顯著增加,其余4 種有機(jī)酸的變化不顯著。由此我們推測(cè),在鹽脅迫條件下,根際耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH 的加入,對(duì)根系部分有機(jī)酸的分泌產(chǎn)生影響,使得草酸、酒石酸含量顯著升高。接種外源微生物促進(jìn)植物生長(zhǎng)以及改變根系分泌有機(jī)酸的現(xiàn)象在低磷脅迫條件下的枳實(shí)(Poncirus trifoliata)生苗生長(zhǎng)過(guò)程中也曾被發(fā)現(xiàn)[33]。

有研究表明,根系分泌物中的低分子量有機(jī)酸是金屬活化劑,能激活根際難溶性礦質(zhì)養(yǎng)分,促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收與利用[34]。王樹(shù)起等[35]發(fā)現(xiàn)缺磷脅迫會(huì)使大豆(Glycine max)分泌的草酸含量增加,而根系分泌的草酸則可以改變磷在土壤中的溶解性[36]。而本試驗(yàn)中,低鹽與高鹽條件下,耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH 使根系分泌的部分有機(jī)酸(草酸、酒石酸)含量增加,這有可能會(huì)活化土壤中鋅和磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),從而促進(jìn)植物對(duì)這些養(yǎng)分的吸收利用。植物生理指標(biāo)的改變也會(huì)反過(guò)來(lái)影響根系有機(jī)酸的分泌。Dinkelaker 等[20]發(fā)現(xiàn)白羽扇豆(Lupinus albus)在逆境條件下,植物會(huì)形成一種特殊的根部結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)促進(jìn)根部分泌大量有機(jī)酸,從而活化土壤中的難溶性營(yíng)養(yǎng)元素,滿(mǎn)足自身生長(zhǎng)需要。同時(shí),研究表明苗期禾本科植物接種堿蓬(Suaeda glauca)內(nèi)生菌能夠提高葉片、根系中某些有機(jī)酸的含量,提高植物抗逆能力[37]。綜上所述,本試驗(yàn)中加菌組小麥幼苗生理指標(biāo)的改善,也可能是影響根系有機(jī)酸變化的原因,但是,還需要對(duì)根系形態(tài)以及其他相關(guān)生理指標(biāo)的變化進(jìn)行進(jìn)一步分析。

本研究通過(guò)對(duì)小麥幼苗接種K.indalininaJP-JH菌株,揭示了K.indalininaJP-JH 菌對(duì)小麥的促生效應(yīng),以及對(duì)小麥根系分泌有機(jī)酸的影響。根際耐鹽促生菌K.indalininaJP-JH 能夠在鹽脅迫條件下促進(jìn)小麥幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育,證明該菌株具有一定的應(yīng)用價(jià)值,為微生物菌肥的研發(fā)提供依據(jù)與菌種資源。且K.indalininaJP-JH 在鹽脅迫下對(duì)根系分泌的草酸、酒石酸產(chǎn)生影響,為逆境條件下研究微生物與植物互作提供了新的數(shù)據(jù)。