解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗生長(zhǎng)及光合作用的影響

張 莉，韓玲娟，張 毅，侯雷平，李 斌

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院/山西省設(shè)施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院，山西 太谷 030801）

黃瓜(Cucumis sativusL.)屬葫蘆科1年生蔓生或攀緣草本植物，也被人們稱為胡瓜、青瓜，深受現(xiàn)代人們的喜愛(ài)。設(shè)施黃瓜栽培由于溫室小環(huán)境條件的限制，土地使用面積有限，病蟲(chóng)害逐年加重，在設(shè)施黃瓜長(zhǎng)期栽培中，由于大量施用氮鉀肥，導(dǎo)致土壤中NH4+、K+含量逐漸增加，土壤酸化嚴(yán)重，從而大大減少了設(shè)施黃瓜對(duì)鈣的吸收，導(dǎo)致出現(xiàn)黃瓜生理性缺鈣，缺鈣癥狀有逐年增加的趨勢(shì)[1]。

鈣是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中起著非常重要的作用[2]。鈣是細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要組成部分，能有效維持細(xì)胞膜、細(xì)胞壁和膜結(jié)合蛋白的形態(tài)穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)無(wú)機(jī)鹽和離子的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)[3-4]。鈣可以增加植株葉片的含水量，并通過(guò)不斷提高Rubisco酶和PEP羧化酶活性來(lái)大幅度提高CO2的羧化效率[5]。植物長(zhǎng)期缺鈣通常會(huì)直接導(dǎo)致葉肉細(xì)胞液泡膜破裂，類囊體的片層纖維結(jié)構(gòu)破壞，單位葉面積的葉綠素含量明顯降低[6]，嚴(yán)重影響光合作用正常進(jìn)程，降低光合植物根、莖、葉片等多種同化代謝器官中淀粉酶和ATP酶活性[7]，使光合產(chǎn)物“源”的轉(zhuǎn)化率降低，影響光合產(chǎn)物的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而直接影響光合植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育[8]。

目前，黃瓜中鈣的研究主要集中在提高黃瓜耐鹽性、耐低氧性和耐高溫性等方面[9-11]，但對(duì)于防治黃瓜出現(xiàn)缺鈣癥狀方面的鈣吸收和利用的方法相對(duì)研究較少，因此，黃瓜作為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一種重點(diǎn)應(yīng)用蔬菜，在設(shè)施蔬菜中占有重要地位[12]，研究防治黃瓜缺鈣型生理病害并提出一種綜合性的防治方法技術(shù)成為黃瓜生產(chǎn)中亟需工作之一。

解淀粉芽孢桿菌是一種生長(zhǎng)在植物根際周?chē)艽龠M(jìn)植物生長(zhǎng)的促生細(xì)菌（Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR），主要作用是促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)以及誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性。目前，解淀粉芽孢桿菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)的多種方式主要包括：可以產(chǎn)生大量揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)（Volatiles conmpounds，VOCs)，從而可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)[13]；可以通過(guò)產(chǎn)生植物生長(zhǎng)激素，比如生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素等來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)植物的生長(zhǎng)[14]；提高植物根際對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可利用性，可以促進(jìn)微量元素、磷以及難溶性磷的吸收[15]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)解淀粉芽孢桿菌的抗菌能力、溶菌能力、誘導(dǎo)抗病性能力、促進(jìn)植物生長(zhǎng)等方面的研究較多，但對(duì)解淀粉芽孢桿菌抗逆能力的研究還相對(duì)較少[16]。已有研究表明，解淀粉芽孢桿菌能夠提高作物抗旱能力[17]、耐鹽能力[18]和耐高溫能力[19]，解淀粉芽孢桿菌在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但是在低鈣脅迫下對(duì)植物生長(zhǎng)是否有促進(jìn)作用尚不明確。

設(shè)施黃瓜栽培中缺鈣現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，缺鈣會(huì)影響植物光合作用的進(jìn)程，影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，因此，本試驗(yàn)以津優(yōu)4號(hào)黃瓜品種為試材，研究低鈣脅迫下解淀粉芽孢桿菌對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及光合作用的影響，對(duì)于初步探索低鈣脅迫下解淀粉芽孢桿菌的促生機(jī)理，進(jìn)一步完善生防促生解淀粉芽孢桿菌的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜品種為津優(yōu)4號(hào)；所用菌劑卓潤(rùn)?購(gòu)于拜耳作物科學(xué)有限公司，其有效成分為解淀粉芽孢桿菌QST 713。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020年12月—2021年4月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站人工智能氣候室室內(nèi)進(jìn)行。選取大小一致、外形飽滿的黃瓜種子，浸種6 h，用無(wú)菌水把紗布潤(rùn)濕，將浸種后黃瓜種子沖洗幾次后，整齊地?cái)[放在紗布上放置在28℃恒溫培養(yǎng)箱催芽，待種子發(fā)芽露白后播種于裝有滅菌的椰糠栽培盒（7 cm×7 cm×7 cm）中，兩葉一心時(shí),選取長(zhǎng)勢(shì)相同的幼苗，開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)處理。試驗(yàn)全過(guò)程均使用蒸餾水，采用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液澆灌,共設(shè)置6個(gè)試驗(yàn)處理，即CK.正常鈣濃度，4 mmol/L Ca（NO3）2；CK+B.4 mmol/L Ca（NO3）2+灌根0.5 mL菌液；LCa.低 鈣 濃 度，0.4 mmol/L Ca（NO3）2；LCa+B.0.4 mmol/L Ca（NO3）2+灌根0.5 mL菌液；0Ca.缺鈣 濃 度，0 mmol/L Ca（NO3）2；0Ca+B.0 mmol/L Ca（NO3）2+灌根0.5 mL菌液。菌液施用濃度為3.0×108cfu/mL，采用相應(yīng)摩爾質(zhì)量的NaNO3補(bǔ)齊因降低Ca（NO3）2所造成的氮素缺乏，每個(gè)處理設(shè)置30盒重復(fù)，開(kāi)始處理后每天每盒澆灌相應(yīng)濃度營(yíng)養(yǎng)液50 mL，處理第7天取樣，測(cè)定各項(xiàng)生理及生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 處理第0、7天，分別將不同處理黃瓜幼苗選取5株用少量清水洗凈后，再用少量蒸餾水進(jìn)行沖洗，分成地上部和地下部2個(gè)部分，吸干表面水分后，用分析天平分別稱其黃瓜幼苗鮮質(zhì)量，于烘箱中105℃殺青30 min，后調(diào)至80℃烘干到恒質(zhì)量，稱各處理5株黃瓜幼苗干質(zhì)量，取平均值。

其中，T2表示第7天，T1表示第0天，M2表示第7天的全株干質(zhì)量，M1表示第0天的全株干質(zhì)量。

1.3.2 葉片相對(duì)含水量測(cè)定 處理第7天，取不同處理黃瓜幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)下第2片功能葉，洗凈并擦干，稱初始質(zhì)量記為W1；然后將其放入盛有大量蒸餾水的錐形瓶中，將葉片完全浸沒(méi)在蒸餾水中，放入4℃冰箱靜置6 h，取出后擦干葉片表面的蒸餾水，稱飽和質(zhì)量記為W2；烘箱設(shè)置成80℃烘干至恒質(zhì)量，稱干質(zhì)量記為W3，不同處理重復(fù)4次，取平均值。

1.3.3 相對(duì)電解質(zhì)滲透率測(cè)定 參照CAO等[20]的方法，在處理第7天時(shí)取不同處理黃瓜幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)下第2片功能葉和根尖,用少量蒸餾水快速清洗干凈,吸干黃瓜葉片表面多余水分后,用打孔器打取0.1 g葉的圓片，用鑷子挑取0.1 g根尖，放入含有25 mL蒸餾水的50 mL離心管中，將離心管快速搖動(dòng)數(shù)次，用電導(dǎo)儀快速測(cè)量空白電導(dǎo)率（S1）；將離心管置于28℃搖床上2 h，取出并測(cè)量初始電導(dǎo)率（S2）；然后將離心管在沸水浴中煮沸30 min，取出后放入冰水浴中冷卻至室溫，充分搖勻后，測(cè)量煮沸后電導(dǎo)率(S3)。

1.3.4 葉綠素含量測(cè)定 處理第7天，取不同處理黃瓜幼苗第2片功能葉，用打孔器打孔，稱取0.05 g小葉圓片浸泡在含有10 mL 96%乙醇的離心管中，避光繼續(xù)放置，直到黃瓜葉片完全變白，用分光光度計(jì)UV-2600在470、665、649 nm處測(cè)量吸光度值。每個(gè)處理重復(fù)3次，取平均值。

1.3.5 光合及熒光參數(shù)的測(cè)定 處理第7天，每個(gè)處理隨機(jī)選擇5株，用Li-6800便攜式光合儀測(cè)定，葉室為6800-01A,設(shè)置光強(qiáng)為350μmol/（m2·s），CO2濃度為800μmol/mol，葉溫28℃，相對(duì)濕度50%~70%，測(cè)定第2片完全展開(kāi)的功能葉的光合氣體交換參數(shù)：凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間二氧化碳濃度（Ci）；經(jīng)充分暗適應(yīng)后測(cè)定黃瓜葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)：PSⅡ潛在最大光化學(xué)速率（Fv/Fm）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)速率（ΦPSⅡ）、光合電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）。

1.3.6 鈣含量的測(cè)定 取不同處理第7天的黃瓜幼苗烘干樣，用磨粉機(jī)粉碎，過(guò)篩后稱取0.2 g樣品，使用H2SO4-H2O2消煮，采用火焰原子分光光度計(jì)測(cè)定不同處理黃瓜幼苗根、莖、葉的全鈣含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，使用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD檢測(cè)法進(jìn)行顯著性分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗生物量的影響

由表1可知，處理第7天，與正常鈣濃度CK相比，CK+B處理組的植株干鮮質(zhì)量也有一定程度的增加，地上部分鮮質(zhì)量和干質(zhì)量有所增加，但差異不顯著；地下部分鮮質(zhì)量和干質(zhì)量都顯著增加了37.50%；LCa和0Ca處理組由于缺鈣黃瓜幼苗生長(zhǎng)受到抑制，干鮮質(zhì)量均顯著下降，低鈣處理（LCa）下黃瓜幼苗地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、總鮮質(zhì)量、總干質(zhì)量分別顯著下降34.02%、41.85%、26.09%、25.00%、35.18%、25.64%（P<0.05）；缺鈣處理（0Ca）下黃瓜幼苗地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、總鮮質(zhì)量、總干質(zhì)量分別顯著下降40.53%、53.80%、42.03%、37.50%、42.49%、42.31%（P<0.05）；缺鈣處理（0Ca）對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)抑制作用更大，生物量降幅更大。

表1 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗生物量的影響Tab.1 Effects of Bacillus amyloliquefaciens QST713 on biomass of cucumber seedlings under low calcium stress g/株

與LCa處理組相比，LCa+B處理組生物量均有不同程度的增加，地上部分干鮮質(zhì)量有所增加但差異不顯著，地下部分干鮮質(zhì)量分別顯著增加了16.67%和44.86%（P<0.05）；與0Ca處理組相比，0Ca+B處理組地上部分鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別增加了9.83%和25.00%，但差異不顯著，地下部分干鮮質(zhì)量分別顯著增加20.00%和44.71%（P<0.05）。說(shuō)明解淀粉芽孢桿菌QST 713通過(guò)促進(jìn)根系的生長(zhǎng)緩解低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生的抑制作用。

2.2 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率的影響

由圖1可知，與正常鈣濃度CK相比，CK+B處理組黃瓜幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率有增加但是差異不顯著，LCa和0Ca處理組黃瓜幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率分別顯著降低了35.09%和57.27%（P<0.05），明顯抑制了黃瓜幼苗的生長(zhǎng)；與LCa處理組相比，LCa+B處理組黃瓜幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著增加28.94%（P<0.05）；0Ca+B處理組黃瓜幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率與0Ca處理組相比顯著增加了70.30%（P<0.05）。說(shuō)明在低鈣脅迫下，施加解淀粉芽孢桿菌QST 713能夠有效緩解低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生的抑制作用。

2.3 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗葉片相對(duì)含水量的影響

由圖2可知，與正常鈣濃度CK相比，CK+B處理組的黃瓜葉片相對(duì)含水量增幅為3.88%，但差異不顯著，LCa和0Ca處理組葉片相對(duì)含水量分別顯著降低了10.04%和22.83%（P<0.05），且0Ca處理組對(duì)黃瓜葉片相對(duì)含水量的影響更大；與LCa處理組相比，LCa+B處理組葉片相對(duì)含水量顯著增加5.88%（P<0.05）；0Ca+B處理組葉片相對(duì)含水量與0Ca處理組相比顯著增加了18.28%（P<0.05）。說(shuō)明在低鈣脅迫下，施加解淀粉芽孢桿菌QST 713能夠有效緩解低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗葉片造成的傷害。

2.4 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗電解質(zhì)滲透率的影響

由圖3可知，與CK相比，CK+B處理組葉片和根系的相對(duì)電解質(zhì)滲透率分別顯著降低15.54%和14.49%（P<0.05）；低鈣脅迫下葉片和根系的電解質(zhì)滲透率大幅度增加，LCa處理組葉片與根系相對(duì)電解質(zhì)滲透率分別顯著增加了73.72%和199.88%，0Ca處理組葉片和根系相對(duì)電解質(zhì)滲透率分別顯著增加了114.69%和241.49%。與LCa處理組相比，LCa+B處理下葉片和根系相對(duì)電解質(zhì)滲透率分別減少31.30%和38.18%，且差異顯著（P<0.05）；與0Ca處理組相比，0Ca+B處理下葉片和根系相對(duì)電解質(zhì)滲透率分別顯著降低32.06%和41.82%（P<0.05）。在低鈣脅迫下，施加解淀粉芽孢桿菌QST 713可以有效降低黃瓜幼苗相對(duì)電解質(zhì)滲透率。

2.5 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗光合色素含量的影響

從表2可以看出，與CK相比，CK+B處理組葉綠素a和葉綠素b含量分別顯著增加了15.22%和14.29%，類胡蘿卜素含量顯著增加了16.67%，葉綠素總含量顯著增加了16.95%（P<0.05）；低鈣脅迫（LCa）下，光合色素含量顯著下降，葉綠素a和葉綠素b含量分別顯著降低34.78%和50.00%，類胡蘿卜素含量顯著降低33.33%，葉綠素總含量顯著降低37.29%（P<0.05）；缺鈣脅迫（0Ca）對(duì)光合色素含量影響更大，葉綠素a和葉綠素b含量分別顯著降低47.83%和57.14%，類胡蘿卜素含量顯著降低41.67%，葉綠素總含量顯著降低了49.15%（P<0.05）。

表2 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗光合色素的影響Tab.2 Effects of Bacillus amyloliquefaciens QST713 on photosynthetic pigments of cucumber seedlings under low calcium stress mg/g

與LCa處理組相比，LCa+B處理組葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總含量分別顯著增加40.00%、42.86%、50.00%和40.54%；與0Ca處理組相比，0Ca+B處理組葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總含量分別顯著增加66.67%、50.00%、57.14%和63.33%（P<0.05）?？梢?jiàn)，低鈣脅迫下施加解淀粉芽孢桿菌QST 713能夠增加光合色素的含量。

2.6 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗光合氣體交換參數(shù)的影響

由圖4可知，與CK相比，CK+B處理組Pn、Tr、Gs和Ci分別顯著增加了17.53%、24.82%、8.70%和18.19%（P<0.05）；低鈣脅迫（LCa）下，Pn、Tr、Gs和Ci分別顯著降低26.68%、39.22%、54.70%和11.66%（P<0.05）；缺鈣脅迫（0Ca）下光合氣體交換參數(shù)下降幅度更大，Pn、Tr、Gs和Ci分別顯著降低47.55%、46.76%、59.98%和13.89%（P<0.05）。

與LCa處理組相比，LCa+B處理組Pn、Tr、Gs和Ci分別顯著增加了17.43%、43.98%、55.70%和8.84%（P<0.05）；與0Ca處理組相比，0Ca+B處理組Pn、Tr、Gs和Ci分別顯著增加了37.49%、26.60%、31.38%和6.05%（P<0.05）。說(shuō)明低鈣脅迫下施加解淀粉芽孢桿菌QST 713能夠顯著增強(qiáng)黃瓜幼苗光合氣體交換參數(shù)。

2.7 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

從表3可以看出，與CK相比，CK+B處理組葉綠素?zé)晒鈪?shù)無(wú)明顯變化；低鈣脅迫（LCa）下，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP均 顯 著 降 低，分別 降 低5.00%、6.06%、6.43%和5.75%，NPQ顯著增加32.26%（P<0.05）；缺 鈣 脅 迫（0Ca）下，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP均顯著降低，分別降低5.00%、15.15%、15.54%和12.64%，NPQ顯著增加100.00%（P<0.05）。

表3 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Tab.3 Effects of Bacillus amyloliquefaciens QST713 on chlorophyll fluorescence parameters of cucumber seedlings under low calcium stress

與LCa處理組相比，LCa+B處理組ΦPSⅡ、ETR、qP均顯著升高，分別升高4.84%、5.51%和4.88%,NPQ顯著降低17.07%（P<0.05）。與0Ca處理組相比，0Ca+B處理組Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP均顯著升高，分別升高2.63%、7.14%、7.05%和3.95%，NPQ顯著降低14.52%（P<0.05）。

2.8 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗鈣含量的影響

從表4可以看出，與正常鈣濃度CK相比，CK＋B處理組中根和葉中鈣元素含量分別顯著增加7.67%和7.65%（P<0.05），莖中鈣元素含量無(wú)明顯差異，低鈣脅迫顯著降低葉、莖和根中鈣元素含量，其中，LCa處理組根、莖、葉中鈣元素含量與CK相比分別顯著下降8.73%、24.55%、40.73%（P<0.05）；0Ca處理組根、莖、葉中鈣元素含量較CK分別顯著降低14.02%、31.77%和49.52%（P<0.05）。

表4 解淀粉芽孢桿菌QST713對(duì)低鈣脅迫下黃瓜幼苗鈣含量的影響Tab.4 Effects of Bacillus amyloliquefaciens QST713 on calcium content of cucumber seedlings under low calcium str ess mg/g

與LCa處理組相比，LCa+B處理組根和葉中的鈣元素含量顯著增加（P<0.05），分別增加了9.57%和18.39%，莖中鈣元素含量有所增加，但差異不顯著；0Ca+B處理組與0Ca處理相比，根和葉中鈣元素含量顯著升高（P<0.05），分別增加了6.77%和18.94%，莖中鈣元素含量變化差異未達(dá)到顯著水平?？梢?jiàn)，在低鈣脅迫下，施加解淀粉芽孢桿菌可以有效增加低鈣脅迫下黃瓜幼苗根和葉中的鈣元素含量，能夠緩解低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗造成的傷害。

3 結(jié)論與討論

鈣是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，缺鈣或者鈣供應(yīng)不足必然影響植株的生長(zhǎng)[21]；解淀粉芽孢桿菌是一種根際促生菌，前人研究表明，PGPR菌株除了可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用[22],還能協(xié)助植物抵抗非生物脅迫[22]。本試驗(yàn)以霍格蘭全鈣營(yíng)養(yǎng)液為對(duì)照進(jìn)行椰糠盆栽試驗(yàn)，通過(guò)減少營(yíng)養(yǎng)液中鈣的用量來(lái)模擬低鈣脅迫，施加拜耳卓潤(rùn)?解淀粉芽孢桿菌QST 713緩解黃瓜低鈣脅迫。研究表明，缺鈣時(shí)，植物根部生長(zhǎng)發(fā)育嚴(yán)重受阻，缺乏癥狀首先可能出現(xiàn)在幼嫩葉芽組織，幼葉卷曲末端變形，葉緣褪綠小葉變形，呈現(xiàn)白色彎鉤狀，嚴(yán)重缺鈣情況下，生長(zhǎng)點(diǎn)壞死，葉尖和生長(zhǎng)點(diǎn)末端出現(xiàn)白色果膠狀[23]，這與本試驗(yàn)中黃瓜缺鈣癥狀一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，黃瓜幼苗受到鈣脅迫的抑制，低鈣脅迫下黃瓜幼苗生物量與對(duì)照相比均顯著下降，相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著下降，葉片受到損傷，葉片相對(duì)含水量顯著降低，且0Ca處理組下降幅度更大；低鈣脅迫下，施加解淀粉芽孢桿菌黃瓜幼苗地下部干鮮質(zhì)量顯著升高，地上部干鮮質(zhì)量有所增加，但差異不顯著，相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著提高，葉片相對(duì)含水量顯著提高。陳淋[18]研究表明，在鹽脅迫下，施用解淀粉芽孢桿菌可以提高水稻、玉米和擬南芥的生物量，還可以通過(guò)產(chǎn)生ACC脫氨酶減少脅迫下產(chǎn)生的乙烯[24]，產(chǎn)生IAA、CTK等物質(zhì)，調(diào)節(jié)植物激素水平，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物的抗逆性[25]，本試驗(yàn)中低鈣脅迫下，解淀粉芽孢桿菌QST 713可能是通過(guò)調(diào)節(jié)植物激素水平促進(jìn)黃瓜幼苗根系的生長(zhǎng)，緩解低鈣脅迫對(duì)葉片造成的傷害，提高了葉片相對(duì)含水量，可以有效緩解低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗的傷害，從而提高了黃瓜幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率，提高了黃瓜幼苗對(duì)低鈣脅迫的耐受能力。

鈣離子是生物膜的穩(wěn)定劑，能穩(wěn)定生物膜的結(jié)構(gòu)，維持細(xì)胞的完整性[26]。植物質(zhì)膜組織與細(xì)胞內(nèi)的鈣元素含量少，會(huì)直接導(dǎo)致低分子溶質(zhì)滲漏，自由基活性也會(huì)增加，甚至還可能會(huì)分解質(zhì)膜纖維結(jié)構(gòu)，相對(duì)電解質(zhì)滲透率的大小可以直接作為質(zhì)膜結(jié)構(gòu)和組織功能正常與否的重要測(cè)量指標(biāo)，其大小可以反映膜的通透性變化程度，其變化程度可以直接反映質(zhì)膜功能損傷的嚴(yán)重程度[27]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在低鈣脅迫下，黃瓜幼苗葉片和根系相對(duì)電解質(zhì)滲透率顯著增加，質(zhì)膜完整性遭到破壞，施加解淀粉芽孢桿菌后黃瓜幼苗葉片和根系相對(duì)電解質(zhì)滲透率顯著降低。有研究結(jié)果表明，解淀粉芽孢桿菌YM 6菌株可以通過(guò)調(diào)節(jié)多種玉米細(xì)胞離子平衡，保護(hù)玉米細(xì)胞核和其他玉米細(xì)胞器的完整性，從而可以提高玉米根系對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力[28]，說(shuō)明解淀粉芽孢桿菌QST 713也可能是通過(guò)調(diào)節(jié)黃瓜幼苗的細(xì)胞離子平衡，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的完整性，緩解低鈣脅迫對(duì)黃瓜細(xì)胞質(zhì)膜的受傷程度。

葉綠素a和葉綠素b是植物的主要光合色素，其含量會(huì)直接影響光合作用的順利進(jìn)行；類胡蘿卜素與植物耗散過(guò)量的激發(fā)光能有關(guān)，可以增強(qiáng)植物光合器官對(duì)強(qiáng)光的抵抗力[29]。以往的研究結(jié)果表明，鈣與植物葉片的光合色素含量及光合作用有著密切的關(guān)系[30]。鈣對(duì)維持葉綠體和線粒體細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和功能的發(fā)揮有重要作用，缺鈣會(huì)導(dǎo)致葉綠體基粒片層的破壞，造成葉片的光合效率降低[31]，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致，黃瓜幼苗受到低鈣脅迫光合色素含量會(huì)顯著降低，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用受到抑制，光合氣體交換參數(shù)顯著降低，且隨著Pn、Gs的降低Ci也降低，說(shuō)明低鈣脅迫下Pn下降的主要原因是由氣孔限制引起的；陳淋[18]研究表明，解淀粉芽孢桿菌SQR9通過(guò)抑制鹽脅迫下植物體內(nèi)ABA含量的增加，增加鹽脅迫下植物葉綠素總含量，從而可以增強(qiáng)植物的光合作用。本試驗(yàn)低鈣脅迫下施加解淀粉芽孢桿菌，黃瓜幼苗光合色素含量及光合作用氣體交換參數(shù)均顯著增加。王魯?shù)萚32]研究表明，解淀粉芽孢桿菌HM 618可以作為一種保護(hù)物質(zhì)，避免植物細(xì)胞受到傷害，進(jìn)而增加葉綠素含量，達(dá)到緩解鹽脅迫的作用。本試驗(yàn)中解淀粉芽孢桿菌QST 713可能作為一種保護(hù)物質(zhì)，避免植物細(xì)胞受到傷害，提高了光能的利用率，促進(jìn)了光合機(jī)構(gòu)的發(fā)育，增加了光合色素含量，進(jìn)而提高黃瓜幼苗光合能力，從而達(dá)到緩解黃瓜低鈣脅迫的作用。

葉綠素?zé)晒獾幕钚宰兓梢栽诤艽蟪潭壬现苯臃从衬婢硨?duì)植物生長(zhǎng)的影響，可以用來(lái)描述植物的光合生理變化狀況及光合作用機(jī)制[33]。有研究表明，在作物生長(zhǎng)期間減少鈣素供應(yīng)會(huì)大大降低PSⅡ的潛在活性和原初光能轉(zhuǎn)化效率，并且還會(huì)嚴(yán)重?fù)p害PSⅡ反應(yīng)中心，這不利于植物葉片將捕獲的光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能[34]。本試驗(yàn)表明，在低鈣脅迫下，黃瓜幼苗Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP都顯著下降，而NPQ顯著增加。Fv/Fm顯著降低表明，PSⅡ反應(yīng)中心受損，ΦPSⅡ、ETR顯著下降，說(shuō)明當(dāng)化學(xué)光能通過(guò)電子傳遞傳送到光合系統(tǒng)反應(yīng)中心時(shí)，類囊體上定向電子傳遞速率降低，低鈣脅迫降低了qP，升高了NPQ，說(shuō)明天線色素吸收的化學(xué)光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額減少，以輻射熱能的形式耗散掉的能量大幅增加[35]。有研究指出，適宜濃度的微生物菌劑能夠有效提高植物葉片光能利用潛力[36]，在微生物菌肥作用下，芳樟的PSⅡ反應(yīng)中心的活性提高，增強(qiáng)了反應(yīng)還原能力[37]。本試驗(yàn)低鈣脅迫下，施加解淀粉芽孢桿菌能提高黃瓜幼苗葉片的Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP，在降低NPQ的同時(shí)，使更多的電子能量用于黃瓜光化學(xué)反應(yīng)，提高了黃瓜光合電子傳遞效率和PSⅡ參與光合的光化學(xué)效率[38]，從而有效促進(jìn)黃瓜光合作用，解淀粉芽孢桿菌QST 713作為一種促生菌，在一定程度可以保護(hù)PSII反應(yīng)中心，減緩低鈣脅迫下植株光化學(xué)效率的降低，減輕了低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，提高了黃瓜幼苗對(duì)于低鈣脅迫的耐受性。

綜上所述，黃瓜幼苗低鈣脅迫下生長(zhǎng)功能受到明顯抑制，植株干鮮質(zhì)量顯著下降，根、莖、葉中鈣元素含量均顯著降低，葉片相對(duì)含水量顯著大幅度降低，相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著降低，由于黃瓜幼苗缺鈣引起細(xì)胞質(zhì)膜傷害，相對(duì)電解質(zhì)滲透率顯著大幅度升高，低鈣脅迫下黃瓜幼苗光合色素及氣體交換參數(shù)顯著降低，光合產(chǎn)物減少。施加解淀粉芽孢桿菌QST 713可以通過(guò)促進(jìn)黃瓜幼苗根系的生長(zhǎng)而對(duì)植物產(chǎn)生促生作用，從而大大增加了葉片相對(duì)含水量，降低了相對(duì)電解質(zhì)滲透率，進(jìn)而提高了黃瓜幼苗的生物量，顯著增加了根和葉中鈣元素含量，相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著升高，緩解了低鈣脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)造成的傷害；施加解淀粉芽孢桿菌QST 713能夠有效提高低鈣脅迫下黃瓜葉片的光合能力，增加葉綠素的含量，將更多的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能形成光合產(chǎn)物，減少熱量散失，提高光合電子傳遞效率和PSⅡ參與光合的光化學(xué)反應(yīng)效率，提高了黃瓜幼苗對(duì)低鈣脅迫的耐受性。