光合细菌浸种对水稻种生长影响

光合细菌(photosyntheticbacteria，简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是一类以光为能源，在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中有机物、硫化物、氨氮等为营养进行生长和繁殖的微生物［1－2］，具有固氮、固碳及氧化分解硫化物和胺类等有毒物质的生理生态特性，其菌体富含多种生理活性物质及促生长因子，一些活性菌株还含有抗病毒物质［3－4］。目前，光合细菌已在水产、环保、医药等方面得到广泛应用［5－9］，在农业方面也有相关研究［10－13］。光合细菌对作物生长发育有促进作用，并能促进种子萌发，这在小麦、棉花等方面已有相关研究［14－15］。但光合细菌与水稻种子萌发间的关系目前未见报道，以水稻品种龙庆稻1号为材料，研究光合细菌对水稻种子萌发的影响，旨在了解光合细菌浸种后，水稻种子萌发过程中生理生化变化，为光合细菌在水稻上的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料

以水稻品种龙庆稻1号为供试材料。光合细菌菌株BYND1是从八一农垦大学旧址鱼塘水中经富集、分离纯化获得，经初步鉴定为沼泽红假单胞菌。BYND1菌株在缺氧、光照条件下培养，在固体平板上，菌落圆凸形，表面湿润光滑，边缘整齐，紫红色;液体培养物的颜色在培养初期浅粉红色，逐渐变为红色，最后到紫红色。革兰氏染色反应阴性。BYND1菌株在黑暗好氧、光照好氧下均能生长并形成叶绿素和类胡萝卜素，培养物呈红色。光合细菌菌液采用改良71#培养基，30℃、2000Lx光强光照、厌氧培养，培养时间为48h，光合细菌菌数约为1010/mL，其检测方法为平板菌落计数法。

1.2试验方法

试验设5个处理，分别为PSB发酵液、用水稀释10倍的发酵液、用水稀释100倍的发酵液、改良的71#培养基和蒸馏水，处理号分别为A、B、C、D、E，其中D和E为对照。选取均匀饱满的种子，分别用各处理菌液浸种24h后，将种子置于铺有滤纸的培养皿上萌发，每个处理5个皿，每皿100粒种子，萌发7d。

1.3测定项目与方法

从第2天开始，每天测定种子发芽率。种子发芽率=发芽种子数/总种子数×100%;淀粉酶测定方法取剩余种子中胚乳1g，采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定α-淀粉酶、β-淀粉酶、(α+β)淀粉酶活性［16］;采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量［17］;采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定丙二醛(MDA)含量［17］。

1.4数据处理

采用DPS软件进行数据处理分析。

2结果与分析

2.1光合细菌浸种对水稻发芽率的影响

由表1看出，光合细菌对水稻发芽有很大影响，随时间推移水稻发芽率逐渐增加，第1～3天，蒸馏水处理的水稻种子发芽率最高，光合细菌原液处理的种子发芽率最低，不同处理间差异达到极显著水平，说明光合细菌对种子发芽有抑制作用;但从第4天开始，稀释100倍的光合细菌处理C发芽率最大，高于对照D和E，说明一定浓度的光合细菌菌液能够提高种子发芽率。

2.2光合细菌浸种对水稻芽长的影响

由表2看出，水稻芽长随天数增加逐渐增长，从第5天开始光合细菌菌液稀释10倍和100倍的水稻芽长处理要长于对照处理，第7天各处理均高于对照，稀释100倍的水稻芽长最长，达到3.38cm，不同处理间水稻芽长未达到显著水平。

2.3光合细菌浸种对水稻种子淀粉酶活性的影响

由表3看出，不同处理α-淀粉酶活性从种子发芽第1天开始呈逐渐升高趋势，水稻萌发前3d，原液处理的α-淀粉酶活性低于对照，到萌发后期，光合细菌处理的水稻种子α-淀粉酶活性高于对照，各处理中以光合细菌稀释100倍处理的α-淀粉酶活性最高，从第2天开始各处理间差异达到极显著水平。由表4看出，种子萌发前3d，各处理间β-淀粉酶活性差异较小，从第4天开始，各处理间β淀粉酶活性差异较大，稀释10倍和100倍的光合细菌液处理的种子β-淀粉酶活性要高于对照。从淀粉酶总体活性来看，在种子萌发过程中，不同处理间差异达到显著或极显著水平。水稻种子从萌发第1天开始，淀粉酶活性最低，随着萌发时间延长，淀粉酶活性逐渐升高，光合细菌处理的总淀粉酶活性要高于对照，总淀粉酶活性随种子萌发率的升高而升高，在萌发第4天，总淀粉酶活性与种子萌发率相关性达到显著水平(r=0.895*)，说明种子萌发与淀粉酶活性呈正相关，淀粉酶活性越高越利于种子萌发，这与冉景盛的研究一致［18］。

2.4光合细菌浸种对水稻种子可溶性蛋白含量的影响

表6可以看出，稀释100倍处理的水稻种子萌发过程中，可溶性蛋白含量在水稻萌发前3d高于对照组，差异达到极显著水平;之后对照组的可溶性蛋白含量高于光合细菌处理，差异也达到极显著水平，说明适当浓度的PSB浸种会提早水稻种子萌发过程中酶的积累，进而加速物质代谢和转化。

2.5光合细菌浸种对水稻种子MDA含量的影响

表7可以看出，在种子萌发过程中，MDA变化趋势是随着培养时间的延长，各处理MDA含量都呈先缓慢上升，第4天开始迅速上升，第7天有下降的趋势，不同稀释度的PSB菌液浸种后，MDA含量均低于对照组，尤其是第6天和第7天，各处理组极显著低于对照组，说明经PSB浸种后在种子萌发过程中降低了脂膜氧化程度，在一定程度上起到了保护和修复细胞膜的作用。

3讨论

光合细菌除富含营养物质外，还含有促生长和抗病毒等多种重要活性物质，以其独特的功能在各研究领域得到广泛应用。尤其在农业领域中，光合细菌作为一种生长调节剂对于解除种子休眠、促进种子萌发起到一定作用［13－15］。本研究中，一定浓度的光合细菌对种子萌发起到了促进作用，提高了种子发芽率、促进芽的生长。研究得出，适当浓度的光合细菌含量可以增加水稻种子中淀粉酶的总体活性和可溶性蛋白的含量，降低种子中MDA的含量。

当然，光合细菌菌液浓度过高时，对水稻种子萌发也有抑制倾向，这是因为浸种主要是为了增加种子中的水分，激活种子的生命活动，促进种皮和胚对水分的吸收，软化种皮，提高种子的呼吸强度，促进养分的分解，加速发芽［19］。而高浓度的光合细菌菌液浸种会使种子吸水不完全，不能完全激活种子的生命活动，但是，光合细菌发酵液中含有许多生理活性物质，会触发和推动水解、氧化途经，修补早期的代谢缺乏［20］。因此，在萌发过程中，适当浓度的光合细菌处理后，水稻种子的一些指标会优于对照组。