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植物学论文投稿模板 植物内生菌

2018-11-22 10:14:30来源:组稿人论文网作者:婷婷

  引言

  植物内生菌属于微生物类群,其在健康植物组织间隙或者是组织内存在较为广泛,主要是在宿主内进行正常繁殖和生长的过程中,同时又产生此生代谢产物的一种新的微生物资源 。内生菌与植物在长期系统进化过程中形成的关系极为特殊,内生菌的营养和能量需要植物提供,而植物生长过程中所需的对于非生物和生物胁迫的抵抗能力又受到内生菌的代谢物影响而增强,两者互惠互利。内生菌对于植物的生长发育有着直接的促进作用,因为植物生长所需的各种激素都是收到内生菌的作用才能产生。内生菌在研发生物农药以及促进农业生产这两个方面有着广阔的前景,内生菌对于植物在其生长过程汇总对于磷、氮等营养元素的吸收有着较大的增强作用,这种增强作用对于植物生长发育过程中的抗逆境性能,而且在空间和营养的竞争方面远胜病原菌,也可能直接产生能够抑制病原菌的拮抗物质,对于植物的生长发育促进作用极大。

  玉米不管是在改善农业生产还是调节气候等方面有意义重大,其具有众多优良特点,诸如生态适应性广、较高的产量、较为丰富的营养等。针对玉米这一特点,本次研究主要针对植物内生菌提取物对玉米生长的影响作用,研究方法主要是3年的内生菌添加试验,在试验过程中不断优化配方,而最终效果的验证则通过移栽至田间来进行。通过本次研究在分析玉米生理生化特征、形态、产量、内源激素含量等受植物内生菌提取物影响情况,从而为更好的培育优质、高产的玉米提供一定的试验数据及经验借鉴。

  1材料与方法

  1.1实验材料

  本次试验以“龙高L2”为供试玉米品种,选取的原因是它是吉林省具有代表性的品种。供试处理材料的分离和保存主要是由吉林省农业科学院微生物工程中心进行,主要是内生菌的提取物,这种提取物取自野生植物根系,内生菌株则主要是链格孢(Alternaria alternata)和链格孢属(Alternaria sp.)。此外还需要用到玉米种子,对于种子的选择有着严格的标准,即过了休眠期,色泽一致、大小均匀、籽粒饱满,选好之后用浓度为80%的乙醇进行30分钟的消毒处理,然后用蒸馏水进行不断冲洗之后保存在4℃下的环境之中。值得注意的是,在试验之前应对玉米种子放在室内水族箱中,120 μE·m-2·s-1光照强度、(25±0.5)℃的水温,此外对于pH值和盐度值也有一定的要求,7.8-8.1的pH值,29-31的盐度值,如此在箱中适应一周处理。

  1.2试验设计

  本次试验中的试验小区的设计主要通过随机裂区的方法,即各有6个重复的2个处理,处理主要是在对照(CK)与植物内生菌提取物中设置。

  在设置植物内生菌提取物试验小区是,5.0 m×5.0 m面积为宜。试验时间为2015年至2017年8月,对于数据的采集则主要是选用Fluke 2638A全能型温度数据采集器,具体操作是对于对照组和内生菌低下与地上10cm的地温都需要每隔1小时测定一次,这个测定必须从每个生长季中选择一天,而且这一天必须是晴朗无风。在各个试验小区的边缘埋入土壤呼吸底座(PVC),这个土壤呼吸底座(PVC)的规格是高12cm,直径15cm,对于底座内的杂草应该通过定期的清理去除。值得注意的是,为了尽量减少影响生态环境,应提前1个月在土壤中进行埋入PVC测量圈的操作,1月后再对土壤呼吸速率进行观测为宜。

  1.3测定项目及方法

  1.3.1玉米生长性状

  (1)玉米的称重:每个小区玉米的不同时期选取长势一致的5-10株,对其茎粗和株高进行测量,测量工具应选用游标卡尺和卷尺,对于茎粗的测量应精确到0.01cm,对于植株叶面积指数的测量则使用扫面仪,具体方法是在成熟期这个阶段进行收割,之后晾晒一段时间,称其干质量。

  (2)根系称重:在挖取玉米根系时应采用R/S 挖掘法,在此过程中应用塑料袋分开每株的地下与地上部分,之后放到实验室中冲洗,冲洗工具是40目筛网,接着在65℃下进行烘干,最后对其干重进行测定。

  (3)在叶绿素含量测定过程中,利用CCM-200叶绿素仪采用CCM-200叶绿素仪来测定,主要测定对象是不同时期玉米叶片,测定时必须进行烘干和粉碎;对于蛋白质含量和碳水化合物含量的测定则应分别使用考马斯亮兰法、蒽酮法;丙二醛含量、氧化氢酶(CAT)活性、氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定都有其各自对应的测定方法,在本次试验中分别采用的测定方法是硫代巴比妥酸法、紫外分光光度法、愈创木酚显色法、氮蓝四唑法。

  1.3.2 测定玉米叶片相关生理指标

  通过随机在每个小区里抽取叶片的方式来测定相关指标,具体做法是尽量多采取玉米植株上部、下部、中部的叶片洗净并进行混合,在温度为80℃的烘箱中进行烘干后粉碎操作,然后用1.5mm的筛过一遍,一般准备3份平行样品,对于叶片中的全氮含量以及全碳含量主要是采用元素分析仪进行测定,对于叶片中的全磷含量应该采用钒钼黄吸光光度法来进行测定,此外,还要采用光焰光度计法来测定叶片中的全钾含量。

  1.3.3 测定玉米产量及构成情况

  玉米品种在各个生长阶段,如拔节阶段、抽穗时期、成熟期的准确日期都应该要进行观测和记录,抽取每小区成熟期的10株玉米的穗粒重、穗粒数以及百粒重进行普查。

  2 结果与分析

  2.1玉米生长发育受植物内生菌提取物的影响分析

  2.1.1 生长特性 表1显示了不同时期的玉米特性收到植物内生菌影响情况,结果表明,内生菌>CK的地方体现在单株生物量、比叶重、叶面积指数、株高、茎粗等方面,这些方面随着生长期而不断增加,两种处理方式下不同生长特性的差距也增大,并在成熟期阶段二者都表现为显著差异水平(P<0.05),内生菌<CK的地方则体现在R/S上,随生长期而不断降低。这表明玉米的生长发育受到了内生菌提取物的显著影响。

  2.1.2 生理生化特性表2说明了内生菌对于植物不同时期生理生化特性的影响均大于CK,主要表现在玉米叶片蛋白质含量、碳水化合物含量、叶绿素a和b的含量上,尤其是随着生长期的进行,内生菌的影响比CK更为明显,这表明植物玉米的生长发育受到内生菌的显著影响,尤其是在成熟期的影响更大。

  2.2 植物内生菌提取物对玉米植株养分积累的影响

  在植物的成熟期,不同部位的碳、氮、磷和钾积累量受到植物内生菌提取物的影响,表4的结果表明这种影响比较显著。碳、氮、磷和钾积累量因部位而异,最高的是穗部,最低的是根部。但是内生菌提取物的碳、氮、磷和钾积累量不管在什么部位都要比CK高,尤其在成熟期是相差最高的。这证明玉米碳、氮、磷和钾的积累量的增加直接受到了不同灌水期下限的显著影响。

  2.4 植物内生菌提取物对玉米内源激素含量的影响

  在植物种子早期生长、种子萌发的抑制或促进过程中,植物中的细胞分裂素(6-BA)、生长素(IAA)这两种内源激素起着重要的作用。图1为植物内源激素含量受其内生菌提取物影响结果。结果显示,植物内生菌增加了35.17%细胞分裂素(6-BA)和42.36%的生长素(IAA)

  2.5 植物内生菌提取物对玉米产量特性的影响

  图2表明,植物内生菌提取物与CK相比增加了7.12%的穗粒重、13.27%的穗粒数、6.59%的百粒重,植物内生菌提取物与CK之间的穗粒重与穗粒数之间存在的差异表现为显著(P<0.05),此外差异显著的也有百粒重(P<0.05)。实际中,玉米产量的构成两个重要因子就是穗粒数和百粒重,直接对玉米产量的提高有着正面的影响,结果证明内生菌能够增加玉米的穗粒数,自然就达到增产的效果。

  3 讨论与结论

  试验组的玉米比CK有着较大的差异,比叶重、叶面积及指数都大、分蘖数多、植株增快快,这种种对照差异表明内生菌能够提高玉米新陈代谢的能力,促进玉米增长和增产。对于植物的生长而言,光合作用至关重要,在此过程中生成的有机物质决定了玉米籽粒状况及最终的产量,内生菌处理下的玉米植株叶面积指数较大,更加有利于光能的捕捉;在玉米植株新陈代谢不断加快的适应机制中,最为重要的就是较小的R/S和发达的根系,在本次试验中,受到内生菌处理的玉米生长的更好。

  玉米生长和发育各个生理与生化过程中伴随着能量和物质的代谢,但是都受到温度的影响。用内生菌处理过的玉米植株在生长期阶段中的蛋白质含量、碳水化合物含量、叶绿素含量都比CK的要高,但相同的是内生菌与CK在生长期的各种含量增加。玉米叶片的光合生产能力间接收到叶绿素含量影响,而叶绿素含量收到了内生菌的直接影响。由此可见。叶绿素含量与内生菌对玉米叶片光合生产能力的变化趋势相同。内生菌对玉米生长的促进作用随其生长阶段不同而有所差异,作用最大的时期为成熟期。丙二醛(MDA)是一种反映膜结构稳定性和膜脂过氧化程度的物质,其产生于膜脂过氧化过程中,如果其含量较高则表明在灌水处理下种子细胞膜受膜透性增大,导致了组织中存在氧化胁迫现象产生。

  本次试验中MDA含量的降低有两个方面的原因,一是玉米叶片中酶活性发生改变;二是细胞膜系统受损伤。在此过程中,内生菌起到较大的影响作用,能够影响到细胞膜透性,通过增加透性来使细胞中相关的盐类和有机物能够渗出,导致玉米叶片各项生理功能和代谢功能严重降低。

  在某种程度上,玉米植株对于养分的累积作用主要得益于内生菌,主要原理是内生菌对土壤有机质的分解起到了很大的激发和促进作用,对植株养分含量起到了较大的提高作用,这增加了玉米的各项特征指标,如穗数、穗粗、穗长、千粒重以及穗粒数,自然而然产量也得到了极大的提升。土壤中的营养是远远无法满足玉米生长过程,必须依靠外界输入各种营养物质,因此,在玉米生长过程中影响外界营养输入方面的因素需要考虑到养分的固定和淋洗作用。

  综上所述,不管是玉米的产量指标,还是生长特性等相关指标都明显的受到了施用植物内生菌提取物的影响。玉米内源激素含量及激素之间的平衡会受到植物内生菌提取物的调控,改变其生理生化特征,并引起其形态的相关变化,由此可知玉米生长发育受到了植物内生菌提取物的显著调控。在实际中,对于如何来使用植物内生菌,比较复杂,玉米体内激素之间的平衡以及不同激素的含量势必会受到外用植物内生菌提取物的明显影响,进而改变玉米的生理生化特征及形态等。所以在植物内生菌提取物的正确、科学使用上,必须明确其对植物内源激素的详细影响情况,内生物提取物对不同时期生物生育作用的效用进行准确的了解和掌握,科学把握其浓度及作用时间。

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