內生真菌多糖浸種對苦蕎出苗及幼苗素質的影響

向達兵 ，趙江林 ，馬成瑞，吳 琪 ，廖加清 ，趙 鋼

（1. 成都大學藥學與生物工程學院，四川 成都 610106；2. 農業農村部雜糧加工重點實驗室，四川 成都 610106）

苦 蕎〔Fagopyrum. tataricum（L.）Gaertner〕屬蓼科（Polygonaceae）雙子葉植物，起源于中國，是中國一種重要的特色雜糧作物。中國苦蕎麥種植面積居世界第一位［1-2］，主要分布在云、貴、川等高寒及邊遠山區［3-4］?？嗍w由于其獨特的營養和藥用價值［5］，近年來越來越受到人們的青睞，市場需求量日益增大。因此，發展苦蕎麥生產對促進中國邊遠山區農民增產增收、脫貧致富、發展特色產業和鄉村振興具有重要的現實意義。

苦蕎種子在常溫下不耐貯藏，生活力降低快，導致出苗率低，幼苗素質差，影響苦蕎生產［6］。而出苗和幼苗素質是作物高產的基礎，如何提高出苗率、增強苦蕎幼苗素質是確?？嗍w高產的關鍵［1，7-8］。前人針對其他作物種子出苗、幼苗素質開展了大量研究，包括播種方式、施肥，化學調控，逆境脅迫和種子處理等［9-12］，但有關苦蕎種子出苗和提升苗素質方面的研究甚少。

前人研究發現內生真菌對宿主植物具有促進生長的作用，包括種子發芽和植株生長等方面［13-14］，且起關鍵作用的是從真菌子實體、菌絲體及發酵液中分離出的真菌多糖。多糖在農業領域有著廣泛的應用前景，不同來源的多糖對作物種子的萌發、生長和抗逆性均具有較好的促進作用，但作用效果有較大差異［15-16］。課題組前期從苦蕎植株中分離鑒定系列菌株，發現其提取的多糖對誘導發芽有一定的效果［17-18］，為進一步探究其在生產上應用的可行性，研究了不同濃度的內生真菌多糖浸種對苦蕎出苗率及幼苗質量的影響，尋找最適宜苦蕎出苗和生長的浸種濃度，可為內生菌多糖的進一步探索和在苦蕎上的應用，以及優質高產栽培技術提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年8～10月在成都大學教學試驗農場（30°65′N、104°19′E）進行，該地區海拔499 m，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，溫暖多雨，年平均氣溫17.5°C，年均降雨量1 124.6 mm，年平均日照時數1 227 h。試驗地土壤為重壤土，0～20 cm土層的基礎養分情況為：有機質11.7 g/kg、全氮0.72 g/kg、全磷0.49 g/kg、全鉀15.9 g/kg、堿解氮51.0 mg/kg、速效鉀32.9 mg/kg、有效磷23.2 mg/kg。

1.2 試驗材料

試材為川蕎1號和西蕎1號苦蕎種子，分別由四川涼山彝族自治州昭覺農業科學研究所和成都大學提供，兩個品種均在室內自然條件下存放12個月。

1.3 試驗設計

試驗采用兩因素隨機區組設計，設置因素A為品種：A1（川蕎1號），A2（西蕎1號）；因素B為內生真菌多糖浸種濃度：B1（清水對照），B2（100 mg/kg），B3（200 mg/kg），B4（400 mg/kg），B5（800 mg/kg）。 3次重復，小區面積10 m2（2 m×5 m），每小區20行，行距25 cm，行長2 m，穴距20 cm，每行10穴。試驗采用穴播，每穴8粒，播種前按225 kg/hm2底施復合肥（N∶P∶K=15∶15∶15），播后覆土。其他管理措施按高產田管理，注意除草和病蟲害防治，力求所有試驗小區條件一致。

1.4 內生真菌多糖溶液的制備

內生菌株Fataf6，分類命名為Bionectria pityrodes，為成都大學農業部雜糧加工重點實驗室在苦蕎植株上進行分離、提取和鑒定［19-20］。

取編號CGMCCNo.10101的干菌絲，粉碎后用95%乙醇與石油醚混合溶劑（體積比為1∶1）在50℃下進行熱回流提取2 h，以去除菌絲體中的單糖、二糖和脂類物質，離心后棄上清液，晾干殘渣。將去除單糖、二糖和脂類物質的菌株按水料比為30 mL∶ 1 g用蒸餾水在90℃熱回流提取2 h，共提取2次；合并2次提取液并濃縮，添加3倍體積的95%乙醇，在4℃下沉淀48 h， 收集沉淀，依次用無水乙醇、丙酮洗滌，獲得菌株多糖。

1.5 測定項目及方法

1.5.1 土壤理化性質 于苦蕎播種前測定土壤基礎肥力，取全田0～20 cm土層混合樣，其中有機質含量測定采用重鉻酸鉀容量法，堿解氮含量測定采用堿解擴散法，全磷和速效磷含量測定采用鉬銻抗比色法，全氮含量測定采用凱氏定氮法，全鉀和速效鉀含量測定采用火焰光度計法［21］。

1.5.2 出苗率 于苦蕎生長至二葉期，在每個小區內選擇長勢均勻且具有代表性的區域2 m2，調查基本苗數，計算出苗率：

出苗率（%）=基本苗（105株/hm2）×千粒質量（kg）×100/播種量（kg/hm2）。

1.5.3 SPAD值 于苦蕎生長至四葉期時，選擇晴天的上午，每個小區選擇5株具有代表性的幼苗，使用SPAD-502儀（土壤、作物分析儀器開發，Soil and Plant Analyzer Development）測定倒三葉（完全展開葉）的SPAD值。

1.5.4 根系活力 在苦蕎生長至四葉期，采用挖方的方法取15株長勢基本一致的苦蕎幼苗，將根洗凈后用濾紙吸干水分，剪下幼苗全部根系，再將根系充分混勻后稱取0.5 g，采用TTC（氯化三苯基四氮唑）法［22］測定苦蕎幼苗的根系活力。

1.5.5 形態指標 樣品同1.5.3，測定SPAD值后，帶根一起進行取樣，利用直尺分別測定樣品的株高、第1節間長度、第1節間莖粗度，然后采用打孔稱重法測定樣品的綠葉面積。

1.5.6 干物質積累量和根冠比 樣品同1.5.3，將苦蕎植株分為根、莖和葉3部分，根用清水洗凈，分裝于牛皮紙袋，置于電熱恒溫鼓風干燥箱中105℃殺青0.5 h，并65℃下烘干，分別稱其根、莖、葉的干物質質量，并計算其整珠干物質質量（根+莖+葉），計算根冠比：

根冠比＝地下部干物質質量/地上部干物質質量（葉＋莖）

試驗數據運用Excel進行處理，用DPS14.5軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎出苗率的影響

由圖1可知，內生真菌多糖浸種可顯著提高苦蕎出苗率，川蕎1號、西蕎1號均隨濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，濃度為100 mg/kg時出苗率最高，分別為83.27%和85.20%。川蕎1號以100 mg/kg處理顯著高于清水對照，但與其他處理差異不顯著，而西蕎1號與其他處理差異達顯著水平。川蕎1號出苗率以清水對照最低、為71.11%，顯著低于100 mg/kg處理，但與其他濃度處理差異不顯著；西蕎1號出苗率以800 mg/kg處理最低、為63.89%，也顯著低于100 mg/kg處理，但與其他濃度處理差異不顯著。

圖1 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎出苗率的影響

2.2 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎幼苗農藝性狀的影響

由表1可知，適當濃度的內生真菌多糖浸種可顯著增加苦蕎的植株高度，以100 mg/kg處理株高最高，川蕎1號和西蕎1號苗高分別為16.3、16.6 cm，顯著高于其他處理，兩個品種株高均隨噴施濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢；第1節間粗度以100 mg/kg處理最高，200 mg/kg處理次之，但兩者間差異不顯著，并顯著高于其他處理；單株葉面積隨噴施濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，以100 mg/kg噴施處理最高，川蕎1號和西蕎1號的單株葉面積分別為278.9、255.9 cm2，顯著高于其他處理。而內生真菌多糖浸種對第1節間長度無影響。

表1 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎苗農藝性狀的影響

2.3 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎各器官干物質積累量和根冠比的影響

2.3.1 各器官干物質積累量 由表2可知，內生真菌多糖浸種對苦蕎的各器官干物質積累量有顯著的影響。其中，根干物質重以100 mg/kg處理最高，川蕎1號和西蕎1號的根干物質重分別為0.084、0.054 g，與其他處理差異達顯著水平（P＜0.05）；莖稈和葉干物質重均隨內生真菌多糖浸種濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，也以100 mg/kg最高，川蕎1號分別為0.33、0.67 g，顯著高于其他處理，西蕎1號分別為0.67、0.66 g；100 mg/kg處理川蕎1號和西蕎1號苦蕎苗總干物質重分別為1.07、1.00 g，均顯著高于其他處理，且均以400、800 mg/kg處理總干物質重最低，差異均不顯著。

表2 內生真菌多糖浸種對苦蕎幼苗干物質積累量的影響

2.3.2 根冠比 由圖2可知，內生真菌多糖浸種對苦蕎苗根冠比具有顯著影響，兩個品種均隨濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，以100 mg/kg處理最高，川蕎1號和西蕎1號的根冠比分別為0.084、0.086，均顯著高于400、800 mg/kg處理和清水對照；川蕎1號100 mg/kg處理與200 mg/kg處理差異不顯著，而西蕎1號差異達顯著水平。

圖2 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎苗根冠比的影響

2.4 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎幼苗根系活力及葉片SPAD值的影響

由表3可知，內生真菌多糖浸種對苦蕎苗根系活力有顯著影響。兩個品種根系活性隨濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢，以100 mg/kg處理最高，川蕎1號和西蕎1號的根系活力分別為0.82、0.84 mg/g·h，顯著高于其他處理；其次為200 mg/kg處理，噴施清水對照最低。川蕎1號的SPAD值以100 mg/kg處理最高、為31.8，顯著高于400、800 mg/kg處理和清水對照，但與200 mg/kg處理差異不顯著；西蕎1號的SPAD值以100 mg/kg處理最高，顯著高于其他處理，以800 mg/kg處理最低，為28.5。

表3 內生真菌多糖浸種對苦蕎幼苗根系活力和SPAD值的影響

3 結論與討論

3.1 內生真菌多糖浸種濃度對出苗率的影響

農業生產中，種子整齊出苗是獲得作物高產、穩產的關鍵和基礎［23］，出苗率的高低是評價播種質量的重要參考指標，出苗“早、全、齊、勻”對培育壯苗、實現優質高產至關重要［23-24］。本試驗中，自然存放1年的苦蕎種子在清水浸種處理時出苗率均低于73%，顯著低于適當內生真菌多糖濃度浸種處理，說明自然存放后苦蕎種子生活力下降，出苗率降低。趙鋼等［1］研究認為，苦蕎種子在自然存放條件下不耐貯藏，生活力下降較快，不利于生產中培育全苗和壯苗。采用100 mg/kg內生真菌多糖濃度浸種時，兩個苦蕎品種出苗率均提升到83%以上，提高了16.0～17.4個百分點，且差異達顯著水平，說明適當濃度的內生菌多糖浸種對提高出苗率具有重要的作用。郭志欣等［25］研究認為，多糖可通過啟動或加強了種子萌發的代謝過程，促進了種苗的生長發育，從而提高出苗率。謝冬娣等［26］、姜虎生等［27］研究殼聚糖處理白菜及苦瓜種子萌發時也得出了相一致的結論。本試驗通過在苦蕎中分離取得內生真菌多糖，通過浸種誘導苦蕎發芽，提高了發芽率，但其多糖如何促進種子生活力的增加，從而提高發芽率，還有待進一步研究和探討。

3.2 內生真菌多糖浸種濃度對苦蕎幼苗素質的影響

培育優質幼苗是作物高產的主攻方向，壯苗是優良幼苗的綜合體現［28］。壯苗主要表現在根系發達、干物質質量較高、葉色濃綠、莖稈粗壯及長相敦實等方面［29-30］。本試驗發現，內生真菌多糖浸種濃度會顯著影響苦蕎苗的素質，100 mg/kg內生真菌多糖處理的苦蕎苗植株干物質量、根冠比、葉面積、莖粗及葉綠素含量顯著增加，苦蕎苗健壯。葉綠素是植物合成有機物的必需物質，葉綠素含量增加有助于提高光合速率，促進作物的能量循環和物質代謝，使植株健壯［31］。黃詩宸等［32］研究發現適當濃度的多糖浸種能顯著提高水稻萌發的根長和芽長生長，顯著提高水稻幼苗的生長特性及葉長、株高、葉綠素和類胡蘿卜素等，促進植株的生長特性和增強抗逆性［33］。王娜等［15］認為植物內生菌提取物對水稻生長發育有明顯的調控效應，并認為外用植物內生菌提取物必然會影響水稻體內某些激素的含量以及激素間的平衡，而這種關系的改變必然引發其生理生化特性甚至形態上的效應［14，34］。本試驗中，內生真菌多糖浸種使苦蕎苗根系更加發達，增加植株的長勢，幼苗更加健壯，但多糖如何作用使苦蕎苗植株形態生理發生變化尚不清楚，前人研究也未給出更多解釋［35-36］，下一步需要對其作用機制進行進一步的探討和闡釋。