微生物菌剂对草坪草抗寒性的研究进展_刘冬杰.pdf

微生物菌剂对草坪草抗寒性的研究进展草学CAOXUE微生物菌剂对草坪草抗寒性的研究进展刘冬杰，肖波*，曹秀珑(长江大学园艺园林学院，湖北荆州434025)摘要:低温是影响草坪草生长发育的重要非生物因素之一。微生物菌剂能够促进草坪生长和提高草坪草在各种环境胁迫中的适应能力，相比使用化肥和药剂提高草坪草抗寒性，更利于生态平衡，近年来被重点研究并推广。本文综述了微生物菌剂在草坪草低温胁迫研究方面的最新现状，提出了在该研究领域中今后可能的研究趋势，为未来的研究和利用提供一些参考。关键词:草坪草;抗寒性;微生物菌剂中图分类号:S688.4文献标识码:A文章编号:20963971(2023)01001104DOI:10.3969/j.issn.20963971.2023.01.002收稿日期:20220818基金项目:长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心开放基金(KF201706)资助作者简介:刘冬杰(1997)，女，在读硕士，主要从事草坪抗性研究，Email:345334671 *通讯作者:肖波(1979)，男，博士，副教授，长江大学园艺园林学院副院长，主要从事园艺植物逆境生理研究，Email:737087647 随着生态文明建设速度加快，草学领域也在蓬勃发展，草坪草作为一种能够保护环境、防止水土流失、调节气候、净化空气的重要植物，在城市绿地中使用量不断提高，被广泛运用于公园广场、学校和运动场等地。低温是影响草坪草生长发育的重要限制因子之一，草坪草受到低温胁迫后容易进入枯黄期，影响美观。抗寒性研究是草坪草抗性研究的其中之一，前人通过施用化肥、喷施植物生长调节剂、火烧和刈剪、低温锻炼等17 方法和措施提高草坪草的耐寒性。微生物菌剂8 是一种或多种有效微生物菌种复合的新型肥料，能够提高植物在逆境中的抗性，在经济作物中广泛使用。许多学者研究表明，低温胁迫下，施用不同微生物菌剂对草坪草的形态结构、光合系统、抗氧化酶、渗透调节物质等均有影响。本文综述了微生物菌剂对草坪草在低温胁迫中相关的形态结构、生理生化指标等变化，对未来微生物菌剂在草坪草研究方向上提供新的思路。1抗寒性抗寒性指植物在低温环境变化中长期生存适应而形成一系列减少和抵御伤害的遗传特性9。常用的抗寒性鉴定方法10，11 有露地栽培法、寒冻灾害调查法、整株寒冻法与离体器官寒冻法、数学模型法等。露地栽培法是根据植物田间生长状况直观地评价与鉴定，在林木、果树与农作物中应用较广泛12。寒冻灾害调查法应用于发生自然灾害时，应用范围窄，研究周期短。Steponkus13 和 Levitt14 认为，田间生长试验能判断植物的越冬性，但越冬性不等同于植物的抗寒性，整株寒冻法与离体器官寒冻法才是测定抗寒性的可靠方法。准确、可靠的植物抗寒性鉴定方法可以判定不同植物的低温适应性，为研究植物低温伤害、抗寒机理和优良抗寒种质选育与创新的抗性选育工作提供参考，但不同的物种所适用的抗寒性鉴定方法不同，需要更加科学谨慎地进11草学CAOXUE综述2023 年第 1 期总第 270 期行此项研究。2微生物菌剂微生物菌剂是一种或多种微生物菌种有效复合的特定制剂，其主要是通过增加土壤中微生物的种群和数量，依靠大量有生命的有益微生物的生命活动和新陈代谢发挥作用15，16。微生物菌剂可以有效降低土壤中的盐碱成分，提高土壤中氮磷钾的含量，改善土壤结构17。研究表明，微生物菌剂对枯萎病、青枯病、白粉病等均有很好的抑制作用，能够促进作物健康生长。因富含丰富的有机质和腐殖质，它们与微生物的代谢产物(酶)协同作用，能够提高作物的综合抗逆能力1822。Bonartsev 等23 研究发现褐色球固氮菌也能产生细胞分裂素来调节作物的生长，在土壤基质中施用苏云金芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和放线菌可以促进高羊茅生长。相比化学肥料和农药带来的土壤污染和环境破坏，微生物菌剂的生态化和功能高效性更受人们青睐。3微生物菌剂在草坪草低温胁迫下的研究现状3.1低温胁迫下，微生物菌剂能够促进草坪草生长微生物菌剂可以促进草坪草的生长发育，作用方式是其代谢产物中含有多种植物生长激素，如细胞分裂素、生长素、赤霉素、脱落酸等，这些物质和作物的根系接触以后可诱导植株的某些代谢过程，会加快刺激作物从而促进作物生长，调节作物的新陈代谢8，16，26。目前研究发现，富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌剂对退化高寒草地地上植被的生长有着显著的促进作用，在土壤修复中具有改善土壤理化性质的潜力，且地上植被的生物量和土壤理化指标随着微生物菌施用量和施用时间的增加呈现出不同的变化27。多年生黑麦草接种琥珀酸黄杆菌28 和褪黑素29 后都能够促进地上部和根系的生长。另外，徐雅梅等30 通过接种活性丛枝菌根真菌试验发现，其能有效促进垂穗披碱草幼苗的生长和根系发育。哈茨木霉31 和长枝木霉菌32 可以增强草坪草根系的吸水能力，满足草坪草生长发育过程对水分的需求。3.2低温胁迫下，微生物菌剂能够改变草坪草的光合系统叶绿素是植物进行光合作用的主要物质，低温会影响叶绿素合成，进而影响植物的光合速率，光合速率的下降幅度在很大程度上可以反映出草坪植物的抗寒性33，34。刘雨诗等35 通过在同等胁迫情况下比较根瘤菌共生的苜蓿植株和不接种根瘤菌的植株，发现接种根瘤菌在一定程度上能降低低温胁迫给紫花苜蓿叶片带来的损伤，延缓低温导致的叶片光合损失。此外，接种 AMF 可以减小低温对景天三七36 和早熟禾37 的胁迫，提高叶片中叶绿素和类胡萝卜素的合成速率，促进对胞间 CO2的利用，保证低温条件下光合速率的进行，从而提高植物对低温胁迫的抵抗能力。3.3低温胁迫下，微生物菌剂能够影响草坪草的抗氧化酶和渗透调节物质植物在自身有氧代谢过程中以及外界逆境胁迫下产生的活性氧会影响植物的生长发育，抗氧化酶系统 CAT、POD 等存在于植物的组织中，可以清除过多的活性氧免受过氧化氢的毒害，使植物体内保持动态平衡38。抗氧化酶活性的大小能够反映草坪抵抗过氧化氢伤害能力的强弱，是反映草坪草抗逆性的良好指标。脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白含量等可渗透调节物质作为营养物质促进植物的生长，还可调节细胞渗透平衡、增强细胞结构稳定性和减少组织氧自由基产生的重要作用39。这些指标与植物的抗寒性表现出显著相关性，草坪草在低温胁迫时可以通过积累渗透调节物质缓解低温对自身的伤害。研究显示，接种 DSM400228 和叶面喷施 MT29 可以激活多年生黑麦草抗氧化酶系统活性，渗透调节能力，降低相对质膜透性和丙二醛积累量，减轻低温胁迫时产生的氧化损伤，从而维持植物体内的氧化还原平衡，增强多年生黑麦草的胁迫抗性。接种 AM 真菌能有效提高垂穗披碱草体内抗氧化剂含量、渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性30;也能提高彩叶草体内的 SOD 活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量，降低 MDA 含量和膜透性40。另外，谢琳淼等31 研究表明，一定浓度的哈茨木霉菌可以提高SOD、POD 的活性及多种渗透调节物质的含量进而21微生物菌剂对草坪草抗寒性的研究进展草学CAOXUE增强植株的抗性。李莎莎等41 通过对紫花苜蓿接种根瘤菌的试验得出结论，接种根瘤菌的紫花苜蓿能够降低相对电导率和丙二醛含量，提高 SOD 活力、CAT 和 POD 活性，同时含有较高的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量。4结语综上所述，国内外已经开展了许多微生物菌剂在草坪草低温胁迫方向的研究，表明微生物菌剂能够使草坪草遇到低温时通过提高体内物质增强抗性免受伤害，但仍没有系统研究微生物菌剂应用于田间是否能够延迟冬季草坪草的枯黄或春季提早返青，而且微生物菌剂的种类有限且单一。探究微生物菌剂如何提高草坪草的耐低温能力、延长绿期、提高抗寒性与成坪速度等问题将是未来研究中的焦点，不同草种延长绿期适用的微生物菌种类亦是研究重点，具有实际应用价值。所以草学研究者今后对于微生物菌剂提高抗寒性研究不应只集中在实验室试验研究，还要进行田间试验验证是否能够提高草坪草抗寒性，延长草坪青绿期，让草坪草更好地发挥自身的社会效益和景观效益。参考文献 1 李存焕，刘得荣，李敏，等 喷施微量营养元素对沟叶结缕草草坪质量的影响 J 中国草地，2000，(3):5759 2 康黎芳，王云山，李立新 草坪草叶面喷施尿素的耐受性及吸收作用 J 山西农业科学，1996，4(1):5052 3 陈忠林，王艳，张学勇，张丽梅 不同处理技术对结缕草返青时间的影响 J 辽宁大学学报(自然科学版)，1999，(02):9395 4 吴晓玲，邵生荣，姚爱兴 植物生长延缓剂和修剪对多年生黑麦草抗寒性和抗热性的影响 J 草业科学，2005，22(7):8385 5 聂磊，谢剑波 植物生长延缓剂提高结缕草冬季抗寒性的初步研究 J 草业科学，2003，20(3):6365 6 齐英杰，陈为峰，张民，等 控释氮肥与多效唑互作对运动场草坪草抗寒性生理指标的影响 J 中国草地学报，2009，31(4):111115 7 魏臻武，范占炼，王槐三 不同类型草坪草的抗寒锻炼 J 草业科学，1997，14(3):6065 8 刘忠强，张立强 微生物肥料的特点、作用与使用方法 J 科学种养，2020，177(9):3637 9 丛日征，张吉利，王思瑶，于宏影，闫晓娜，裴晓娜，何山 植物抗寒性鉴定及其生理生态机制研究进展 J 温带林业研究，2020，3(01):2733 10 姚立新，朱锐，马雯彦，续九如 植物抗旱、抗寒性鉴定与生理生化机理研究进展 J 安徽农业科学，2009，37(25):1186411866 11 Zhang G，yypp A，Vapaavuorl E，et al Quantificationof additive response and stationarity of frost hardiness byphotoperiod and tempera ture in Scots pine J CanadianJournal of Forest esearch，2003，(33):17721784 12 张钢 国外木本植物抗寒性测定方法综述 J 世界林业研究，2005，(05):162213 SPINGETL，MCGAWPL，AlKENGE Variation ofcondensed tan nins in roundhead lespedezage rmplasm J Crop Science，2002，42(6):21572160 14 LEVITTJ esponse of plants to environmental stress M 2nd ed NewYork:Academic Press，1980:58，141 15 王梦雅，符云鹏，贾辉，等 不同菌肥对土壤养分、酶活性和微生物功能多样性的影响 J 中国烟草科学，2018，39(1):5763 16 柴晓虹，李录山，姚拓，韦雷飞，杨鹰，黄秀君，王荣蛟 浅谈微生物肥料的作用效果 J 四川农业科技，2020，(02):4952 17 毛骁，孙保平，张建锋，等 微生物菌肥对干旱矿区土壤的改良效果 J 水土保持学报，2019，33(2):203208 18 Chen C，Zhang J N，Lu M，et al Microbial communitiesof anarable soil treated for 8 years with organic and inorganicfertilizers J Biology and Fertility of Soils，2016，52(4):455467 19 姚新春，师尚礼 寒区旱区间歇性干旱对接种根瘤菌苜蓿草地土壤养分动态的影响 J 土壤通报，2007，(03):457462 20 贾红梅，方千，张秫华，等 AM 真菌对丹参生长及根际土壤酶活性的影响 J 草业学报，2020，29(6):8392 21 崔文会，炊春萌，孙雪，等 贝莱斯芽孢杆菌对果蔬土传病害的抑菌效果研究 J 工业微生物，2020，50(5):1520 22 刘彩云，赵静 生防菌株 LB1 培养液对黄瓜的抑病促生作用 J 植物病理学报，2020，50(6):731 738 23 Bonartsev A P，Zharkova I I，Yakovlev S G，et al Bio-synthesis of poly(3 hydroxybutyrate)copolymers by Azo-31草学CAOXUE综述2023 年第 1 期总第 270 期tobacter chroococcum7B:A precursor feeding strategy J Preparative BiochemistryandBiotechnology，2017，47(2):173184 24 张美存，程田，多立安，等 微生物菌剂对草坪植物高羊茅生长与土壤酶活性的影响 J 生态学报，2017，37(14):47634769 25 扈进冬，杨在东，吴远征，魏艳丽，杨合同，卢德鹏，李纪顺 哈茨木霉拌种对冬小麦生长、土传病害及根际真菌群落的影响 J 植物保护，2021，47(05):3540 26 石元亮，李铭，杨志阁 浅论微生物生态肥料发展现状及前景预测 J 内蒙古科技与经济，2021，(19):2122 27 任卓然，邵新庆，李金升，李慧，何宜璇，古维娜，王茹颖，杨灵婧，刘克思 微生物菌肥对退化高寒草甸地上生物量和土壤理化性质的影响 J 草地学报，2021，29(10):22652273 28 张新飞，佘木子，李晗玉，等 琥珀酸黄杆菌促生机理及其对多年生黑麦草生长和抗逆性的生理调控作用 J 草地学报，2021，29(8):17041711 29 尉欣荣，张智伟，周雨，刘鹏，姚宏斌，苗彦军，付娟娟 褪黑素对低温和干旱胁迫下多年生黑麦草幼苗生长和抗氧化系统的调节作用 J 草地学报，2020，28(05):13371345 30 徐雅梅，褚希彤，吴叶，苗彦军，许岳飞，呼天明，谢国平 接种丛枝菌根真菌对低温胁迫下垂穗披碱草影响的研究 J 草地学报，2016，24(05):10091015 31 谢琳淼，常春丽，姚志红，王洪瑞，赵冬雪，张荣沭，敖红 哈茨木霉对紫羊茅和草地早熟禾的促生及抗性诱导作用 J 草业科学，2018，35(09):20792086 32 陈臻，古丽君，徐秉良，张树武，蒲崇建 长枝木霉对6 种牧草种子发芽与生理效应的影响 J 草地学报，2013，21(03):564570 33 李丽菁，张智韦，薛云，等 低温胁迫对日本结缕草叶绿素代谢的影响 J 北京林业大学学报，2022，44(02):9199 34 Chen Yi Dong，et al Succinic acid inhibits photosynthesisof Microcystis aeruginosa via damaging PSII oxygenevolvingcomplex and reaction center J Environmental science andpollution research international，2021，(2):110 35 刘雨诗，耿金才，宋江湖，沙煦旸，呼天明，杨培志根瘤共生对紫花苜蓿抗寒性的影响 J 草地学报，2018，26(03):631638 36 徐冬梅，贺忠群，赵英鹏，王一鸣，龙胜举 低温胁迫下 AMF 对景天三七生长和生理特性的影响 J 草业科学，2016，33(12):24522464 37 刘贵祥 AMF 对冷季型草坪草功能及抗寒性能的促进 D 哈尔滨:哈尔滨工业大学，2013 38 李璇，岳红，黄璐琦，等 环境胁迫下植物抗氧化酶的反应规律研究 C/2010 年中国药学大会暨第十届中国药师周论文集 天津:中国药学会，2010:527534 39 简令成 植物抗寒机理研究的新进展 J 植物学通报，1992，(03):1722+16 40 郭绍霞，马颖，李敏 丛枝菌根真菌对彩叶草耐寒性的影响 J 青岛农业大学学报(自然科学版)，2009，26(03):174176+180 41 李莎莎，张志强，王亚芳，张攀，曹玉曼，杨培志，呼天明 根瘤菌共生对低温胁迫下紫花苜蓿抗寒生理变化的影响 J 草地学报，2016，24(02):377383esearch Progress of Microbial Agents on Cold esistance of TurfgrassLiu Dongjie，Xiao Bo*，Cao Xiulong(College of Horticulture and Gardening，Yangtze University，Jingzhou 434025，China)Abstract:Low temperature is one of the important abiotic factors affecting the growth and development of turfgrass Microbial agentscan promote the growth of turfgrass and improve the adaptability of turfgrass to various environmental stresses Compared with the use ofchemical fertilizers and chemicals to improve the cold resistance of turfgrass，it is more conducive to ecological balance，and has been fo-cused on research and promotion in recent years In this paper，the research status of microbial agents on low temperature stress in turfgrasswas reviewed，and the possible research trends in this field were put forward，which provided some references for future research and appli-cationKey words:turfgrass;hardiness;microbial agent41