土壤因子对发光酶基因标记的荧光假单胞菌X16L2在小麦根圈定殖的影响

荧光标记基因转化棉花黄萎病菌及标记菌系选育王晓楠袁齐宏袁张金凤袁光杨其袁唐灿明* 渊南京农业大学农学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室袁江苏南京210095冤 摘要院为了研究黄萎病菌的侵染机制袁通过农杆菌介导的转化方法袁将绿色荧光蛋白基因导入落叶型黄 萎病菌VD07038袁将红色荧光蛋白基因导入非落叶型黄萎病菌Bp2中,分别获得了具有绿色尧红色荧光信号的阳性转化子遥经过分子验证和连续继代培养袁证明了这些转化子具有遗传稳定的对潮霉素的抗 性遥通过对转化子的菌落形态尧生长速度和致病力进行检测袁发现大部分转化子与野生型基本一致袁少量转化 子发生变异袁其中转化子Bp2R-30不能产生微菌核袁致病力显著下降遥利用荧光显微镜观察了转化子 VD07038G-10在感病棉花品种苏棉22幼苗根部的侵染情况遥结果表明袁在接菌12h 后VD07038G-10的孢子 可吸附在根表面曰接种7～9d 后袁菌丝入侵到棉花根部的维管组织遥本研究获得的荧光蛋白标记的棉花黄萎 病菌VD07038G-10可用于实时观测黄萎病菌侵染棉花根系的过程袁并且可以定量鉴定不同棉花品种对该菌系 的抗性袁为棉花黄萎病菌抗性鉴定提供一种新方法遥关键词院棉花曰大丽轮枝菌曰绿色荧光蛋白曰红色荧光蛋白曰转化 中图分类号院S435.621文献标志码院A 文章编号院1002-7807渊2014冤03-0221-07WangXiaonan,QiHong,ZhangJinfeng,GuangYangqi,TangCanming*(,210095,)Inordertoanalysetheinfectionmechanismof,encodinggreenfluorescentproteinwastransferredin-todefoliatingisolateVD07038andencodingredfluorescentproteinwastransferredintonon-defoliatingBp2via-mediatedtransformation.Finally,positivetransformantstaggedbygreenfluores-centproteinorredfluorescentproteinwereobtained.ThehygromycinBgeneticstabilityoftransgenicprogenieswastestedby seriescultureandmolecularverification.Accordingtocolonymorphology,growthrateandpathogenicity,wefoundthattraitsof mostoftransformantsweresimilartothoseofwild-type,fewtransformantstendedtoformmutants.TansformantsBp2R-30did ingtheGFP-taggedVD07038G-10iso- late,colonizationofthefungusinrootsofthesusceptiblecottonSumian22wasinvestigated.Astheresultsshowedthat,12 hoursafterinoculationviatherootdippingmethods,rootssurfaceofSumian22werecoveredwithconidia,7-9daysafterinocu- lation,hyphaefromtheleadingedgeofthecolonyprogressedacropetallyupthexylemvesselsofinfectedroots.VD07038G-10taggedbyfluorescentproteincanbeusedforobservationitsinfectionprocessinrealtimeoncottonrootsandi- dentificationofresistanceofdifferentcottonvarietiestothisstrain.Thisstudyprovideanewmethodforresistanceevaluationof.cotton;Kleb.;greenfluorescentprotein;redfluorescentprotein;transformation收稿日期院2013-11-22作者简介院王晓楠渊1988-冤袁女袁硕士袁2011101118@ 曰*通讯作者袁tangcm@ 基金项目院高等学校博士学科点专项科研基金渊20120097110024冤曰国家自然科学基金(31071459)黄萎病对棉花的危害十分严重袁是影响棉花 高产稳产的首要障碍遥我国棉花黄萎病是由土壤 传播的病原真菌大丽轮枝菌(Kleb.)引起的[1]遥大丽轮枝菌的寄主范围非常广泛袁可侵染600多种植物袁这些植物大部分属于经济作物[2-5]遥番茄尧马铃薯尧黄瓜尧棉花尧烟草尧辣 椒和茄子等都对其敏感袁而一般禾本科作物如水 稻尧玉米和高粱等不受侵染袁且大丽轮枝菌的寄棉花学报CottonScience2014袁26渊3冤院221~227棉花学报26卷主范围还在逐渐扩大[6]遥在没有合适寄主的情况下袁黄萎病菌可以形成黑化的休眠结构微菌核在土壤中长期存在袁防治难度很大[7]遥荧光蛋白具有稳定尧直观尧操作方便的荧光性质和不需添加外源底物就可以在活细胞中直接检测等优点袁作为报告基因已经广泛地应用于丝状真菌的研究中遥绿色荧光蛋白(Greenfluo-rescentprotein,GFP)于1962年由Shimomura等[8]首先从发光水母()中纯化得到袁在真菌蛋白的亚细胞定位尧转化子致病力检测和与寄主植物互作方面表现出了较大的优势遥在真菌研究中常用的绿色荧光蛋白大多都经过了修饰袁如sGFP和EGFP袁修饰后的蛋白赋予真菌菌丝更强的荧光水平袁并且对真菌的生长和致病力影响较小[9-10]遥Pliego等将转入白纹羽菌获得稳定遗传表达绿色荧光的转化子袁Andrie等利用基因在从马铃薯中分离的大丽轮枝菌菌株中成功标记了绿色荧光[11-12]遥1999年袁第一个红色荧光蛋白drFP583渊DsRed冤被报道袁而后被应用于植物和病原菌互作的研究[13-14]遥mCher-ryRFP是由Shaner在红色荧光蛋白DsRed的单体mRFP1的基础上袁通过多轮随机和定点突变得到[15]遥优化后的mCherry比mRFP1荧光更亮袁成熟时间更短袁激发和发射波长更长袁分别为587 nm和610nm遥因其诸多优良性能袁mCherry备受研究人员的青睐遥本研究通过农杆菌介导的转化方法将绿色荧光蛋白基因导入落叶型黄萎病菌VD07038袁将红色荧光蛋白基因导入非落叶型黄萎病菌Bp2袁分别获得了能够表达绿色荧光信号尧红色荧光信号的阳性转化子袁筛选到遗传稳定尧致病力与野生型一致的转化子袁可用于研究黄萎病菌以及黄萎病菌和棉花之间的互作关系遥材料和方法本实验于2011－2012年在南京农业大学农学院作物遗传与种质创新国家重点实验室完成遥试验材料遥本试验所用棉花品种为感黄萎病的陆地棉品种苏棉22袁用于转化子致病力检测遥遥落叶型黄萎病菌菌系VD07038由中国农业科学院棉花研究所朱荷琴提供袁非落叶型菌系Bp2由江苏省农业科学院植物保护研究所林玲提供遥遗传转化所用农杆菌渊冤菌株为EHA105遥携带有和基因的质粒PCL-sGFP和PCL-mCherryRFP由本实验室构建遥和基因以及抗性选择标记基因潮霉素B基因都受构巢曲霉3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的启动子gpd调控遥试验方法遥分别将2种黄萎病菌接种在含0尧25尧50尧75和100滋g窑mL-1潮霉素B的PDA平板上检测其生长情况袁确定了野生型黄萎病菌VD07038和Bp2对潮霉素B的耐受浓度都为50滋g窑mL-1遥参照Maruthachalam等[16]提出的方案进行农杆菌介导的大丽轮枝菌的转化袁所得到的阳性转化子按照梯度稀释的方法袁进行连续2次的单孢分离袁获得单孢纯化菌株遥遥采用CTAB法提取菌株DNA袁对潮霉素B抗性基因(Hyg-4F:TCGTTATGTTTATCGGCACTTT; Hyg-5R:GATGTTGGCGACCTCGTATT)进行PCR扩增袁产物用1%的凝胶电泳进行鉴定遥将转化子接种到不加抗生素的PDA培养基上传代5次袁再转接到含50滋g窑mL-1潮霉素B的PDA培养基上生长袁用荧光显微镜渊Nikon袁日本冤观察其荧光表达情况遥遥用直径0.7cm的打孔器在平板上黄萎病菌的菌丝生长最边缘的地方取大小相同的菌饼袁接种到PDA平板中央袁置于25℃恒温培养箱培养袁每隔1d用直尺测量菌落的直径袁观察菌落生长速度及菌落形态袁连续观察18d遥将0.7cm的菌饼一块接种于100mL液体培养基中袁25℃尧150r窑min-1震荡培养袁每天测定其产孢量袁连续测定7d遥以野生型菌株VD07038和Bp2为对照袁实验重复3次遥遥将直径0.7cm菌饼接种于含0.5%渊质量浓度冤羧甲基纤维素和果胶的Czapek培养基平板上袁25℃恒温培养箱培养5~7d遥在平板上加入约20mL0.1%的刚果红染色30min袁水洗2次袁再用20mL浓度为1mol窑L-1的NaCl脱色2次袁每次约20min遥以野生型菌株为对照袁通过比较菌落周围透明圈的有无或大小判断突变体菌株间胞外酶产生的差异遥遥在苏棉22植株的1~2片真叶期袁将各转化子的孢子浓度调整到1.0伊106 mL-1袁取10mL孢子悬浮液接种于棉花根部遥分别以野生型菌株VD07038尧Bp2和无菌水作为阳性对照和阴性对照袁在接菌后的第2尧3尧4和5周袁调查病情并计算病情指数袁参照Huang等的方法[17]进行遥实验重复5次遥遥将VD07038G-10转化子接种于PDA液体中袁25℃尧150r窑min-1震荡培养4～5d袁双层灭菌纱布过滤菌液袁用无菌水稀释到4伊106mL-1遥待棉花子叶展平时袁在无菌的条件下将棉株连根拔起遥将根在无菌水中冲洗干净袁然后置于VD07038G-10的孢子悬浮液中浸泡5min遥将接菌后的幼苗转移到新灭菌的蛭石中袁置于25℃光照培养箱中袁并与接种后12h尧3d尧5d尧7d尧9d和14d取样袁观察VD07038G-10在苏棉22根部的侵染情况遥结果与分析黄萎病菌的遗传转化及转化子遗传稳定性分析通过农杆菌介导的转化方法袁分别将PCL-sGFP和PCL-mCherryRFP这两个载体的T-DNA区导入野生型黄萎病菌菌株VD07038和Bp2袁获得带绿色荧光蛋白渊sGFP冤标记的VD07038转化子及红色荧光蛋白渊mCherryRFP冤标记的Bp2转化子遥挑取少量菌丝制片袁利用荧光显微镜分别在蓝光尧绿光和可见光模式下对所有阳性转化子的荧光表达情况进行观察袁发现所有阳性转化子袁无论其处于孢子阶段还是菌丝阶段袁均能产生绿色荧光或红色荧光渊图1c袁d冤袁但不同转化子间荧光信号强弱不一袁而野生型菌株不能产生荧光遥这表明2种荧光蛋白被成功导入野生型黄萎病菌袁并且在黄萎病菌的各个细胞结构中均能表达遥其中VD07038G-10尧VD07038G-9尧Bp2R-17和Bp2R-30等转化子能够呈现较强的荧光信号遥将4个转化子接种到不加抗生素的PDA培养基上分别传代5次袁再转接到含50滋g窑mL-1潮霉素B的PDA培养基上袁发现4个转化子都能生长并且均能产生荧光袁表明和基因分别稳定地插入了野生型VD07038和Bp2菌株的基因组中遥转化子的分子检测以野生型黄萎病菌VD07038和Bp2及4个转化子的基因组DNA为模板袁利用基因的特异性引物进行PCR扩增袁携带有和基因的质粒PCL-sGFP和PCL-mCherryRFP作为阳性对照袁无菌水作为阴性对照遥电泳检测结果显示所有的转化子中均可以扩增出约500bp的目的片段袁而野生型菌株未能扩出渊图2冤袁从而进一步证明PCL-sGFP和PCL-mCherryRFP这两个载体的T-DNA区已被成功导入野生型黄萎病菌遥转化子致病力相关性状分析遥野生型菌株VD07038和Bp2在PDA培养基上袁25℃恒温培养时表现菌落中部菌丝质地致密袁菌丝白色袁生长旺盛袁正面和背面都有黑色素和微菌核遥对得到的转化子的菌落形态进行观察袁发现大部分转化子的菌落形态与野生型菌株基本一致袁而有些转化子的形态发生了较大变化袁表现为微菌核产生量下降袁只在菌落中间极小的部位产生黑色素或者不产生微菌核袁如院Bp2R-30遥遥以野生型菌株为对照袁对转化子的生长速度尧产孢量进行考察遥发现在PDA培养基上袁所有转化子的生长速度都略低于野生型菌株袁其中Bp2R-30的生长速度显著低于野生型菌株Bp2渊图3冤遥产孢量测定结果表明袁大部分转化子与野生型相差不大袁含基因的转化子VD07038G-10尧VD07038G-9与野生型一致袁都是在接种后4d出现产孢高峰期遥含基因的转化子Bp2R-17与野生型Bp2一致袁在接种后6d出现产孢高峰期曰而转化子Bp2R-30产孢量显著低于野生型Bp2袁且产孢高峰出现在接种后4d袁比野生型提前2d渊表1冤遥王晓楠等院荧光标记基因转化棉花黄萎病菌及标记菌系选育223棉花学报26卷a 院白光下转化子VD07038G-10的菌丝和孢子囊曰b 院蓝光下转化子VD07038G-10菌丝和孢子囊绿色荧光的表达曰c 院白光下转化子Bp2R-17的菌丝和孢子囊曰d 院绿光下转化子Bp2R-17菌丝和孢子囊红色荧光表达曰e 院接种12h 后袁转化 子VD07038G-10孢子在苏棉22根部的吸附情况曰f 院接种5d 后袁转化子VD07038G-10的孢子在皮层中的扩展情况遥a 院HyphaandsporangiumofVD07038G-10underbrightfield 曰b 院Expressionofinhyphaandsporangiumof VD07038G-10underbluelight 曰c 院HyphaandsporangiumofBp2R-17underbrightfield 曰d 院Expressionofinhy-phaandsporangiumofBp2R-17undergreenlight 曰e 院12hoursafterinoculation 袁conidiaofVD07038G-10lyingontherootsur- faceofSumian22曰f 院5daysafterinoculation 袁conidiaofVD07038G-10extendedinthecortex.图1转化子VD07038G-10和Bp2R-17菌株的荧光表达Fig.1ExpressionoffluorescentproteinintransformantsVD07038G-10andBp2R-17遥通过对转化子胞外分泌纤维素酶和果胶酶的能力进行检测袁发 现4个转化子胞外分泌酶的产生和利用情况与 野生型基本一致遥转化子致病力检测通过灌根的方法检测4个转化子VD07038G-10尧VD07038G-9尧Bp2R-17尧Bp2R-30 对感黄萎病菌的棉花品种苏棉22的致病情况袁1院PCL-sGFP 质粒曰2院转化子VD07038G-10曰3院VD07038G-9曰4院VD07038-WT 曰5院Bp2R-17曰6院Bp2R-30曰7院Bp2-WT 曰 8院PCL-mCherryRFP 质粒曰H 院无菌水曰M 院2000bpMarker 遥1:PlasmidPCL-sGFP;2:TransformantVD07038G-10;3:TransformantVD07038G-9;4:WildtypeVD07038;5:Trans- formantBp2R-17;6:TransformantBp2R-30;7:WildtypeBp2;8:PlasmidPCL-mCherryRFP;H:Sterilewater;M:2000bpMarker.图2转化子中潮霉素基因的PCR 检测Fig.2DNAamplificationwiththeprimersspecificforgenesfromtransformants表1转化子的产孢量考察Table1Sporulationquantityoftransformants图3转化子的生长速率检测 Fig.3Thegrowthrateoftransformants发现落叶型黄萎病菌VD07038及其转化子的致 病能力要显著高于非落叶型黄萎病菌Bp2及其 转化子遥含基因的转化子VD07038G-10尧 VD07038G-9及含基因的转化子Bp2R-17致病力与野生型菌株基本一致袁都可以 使棉花产生严重的坏死袁叶片萎蔫袁根部变褐袁而 转化子Bp2R-30的致病力明显下降渊表2冤遥GFP 标记的黄萎病菌的侵染使用浓度为4伊106mL-1的VD07038G-10的 孢子悬浮液对苏棉22进行蘸根处理袁接种12h 后观察到VD07038G-10的孢子可以吸附在根部 的任何位置袁且孢子随机分布袁但不同部位的孢 子量有多有少渊图1e 冤遥接种3d 后袁棉花根部表 面出现复杂的菌丝网络袁覆盖在主根上袁接着孢 子萌发进入根内部遥接种5d 后袁可以观察到棉花 黄萎病菌的孢子在根的皮层内进行扩展(图1f)袁 此时60%的苏棉22的根部都出现褐色的病症遥 接种7～9d 后袁菌丝开始入侵到棉花主根部的维 管组织遥接菌14d 后袁75%的苏棉22的根部出现黑色的病斑袁叶片出现萎蔫尧枯黄的症状遥注院同一列中a,b,c 表示处理间在0.05水平上的差异显著遥 Note:Lettera,b,cshowsignificanceat0.05level.菌株Strains产孢量Sporulationquantity ／(伊106)1d2d3d4d5d6d7dVD07038-WT2.73依0.45b160.33依1.49a304.33依5.67a366.33依28.92a336.67依10.14a332.66依18.22a357.66依4.33a VD07038G-102.61依0.51b192.00依2.64a289.60依14.24a354.66依21.31a328.67依14.85a320.33依18.94ab356.00依2.08a VD07038G-92.67依0.41b175.86依1.25a306.70依9.42a359.16依4.41a332.80依12.5a326.30依5.2ab356.70依1.12a Bp2-WT4.00依0.29a62.00依0.29b198.66依0.67b252.00依3.06b287.66依10.27b303.66依2.33ab261.33依9.27b Bp2R-173.60依0.33ab57.33依0.33b206.66依3.31b246.00依4.93b271.66依1.67b293.66依6.98b254.33依2.96b Bp2R-301.17依0.17c8.50依0.29c76.67依1.67c83.33依1.67c76.67依1.67c75.83依2.20c55.00依1.44c表2野生型及转化子的致病力调查Table2Pathogenicitytestofwildtypeandtransformants注院同一列中a,b,c 表示处理间在0.05水平上的差异显著遥 Note:Lettera,b,cshowsignificanceat0.05level.菌株Strains 病情指数Diseaseindex2周Twoweeks3周Threeweeks4周Fourweeks5周Fiveweeks VD07038-WT11.25a22.50a43.75a51.25a VD07038G-1010.00a20.00a45.00a51.25a VD07038G-98.75ab18.75ab43.75a50.00a Bp2-WT5.00b15.00b35.00b40.00b Bp2R-175.00b15.00b33.75b42.50b Bp2R-300.00c3.75c21.25c26.67c王晓楠等院荧光标记基因转化棉花黄萎病菌及标记菌系选育225棉花学报26卷讨论农杆菌介导的遗传转化由于具有受体材料 范围广尧转化效率高尧转化子能够稳定遗传等优 点而被广泛应用于丝状真菌的研究遥2004年 Dobinson 等利用农杆菌介导的定点突变的方法 得到了大丽轮枝菌1(胰蛋白酶)基因的突变 体袁证明了农杆菌介导的转化方法可以用于大丽 轮枝菌的遗传转化和基因定点突变[18]遥Eynck 等 采用农杆菌介导法将pGV04载体成功地转入大丽轮枝菌袁获得了稳定表达GFP 的大量转化子[19]遥 本研究通过农杆菌介导的孢子转化系统将绿色 荧光蛋白基因导入落叶型黄萎病菌 VD07038袁将红色荧光蛋白基因非落叶型黄萎病菌导入Bp2袁成功获得了携带有相 应荧光蛋白基因的转化子遥本研究进一步说明这 种转化方法是有效的遥研究表明T-DNA 整合到黄萎病菌基因组上 时袁其插入位点是随机的袁而插入位点的不同可 能会影响转化子的生长速度尧菌落形态和菌落颜色尧微菌核产生等性状[16,20]遥对所有转化子的菌落形态进行观察袁发现部分转化子菌落形态异常袁 产微菌核能力下降甚至不能产生微菌核遥黄萎病 菌的微菌核是由单根或数根菌丝经分隔膨大尧胞 壁增厚并多向芽殖而形成的多细胞结构袁可以在 没有寄主存在的条件下在土壤中存活20年以 上遥已经证明稻瘟病微菌核与致病力存在一定关 系[21-22]遥本研究中的转化子Bp2R-30产微菌核能 力消失袁与野生型菌株相比致病力显著下降袁从 而说明棉花黄萎病菌的致病力与微菌核的产生 可能存在一定程度正相关性袁这与田秀明[23]尧徐荣旗等[24]的研究是一致的遥通过对转化子的生长速度和产孢量进行考 察袁发现大部分转化子生长速度和产孢量与野生 型基本一致袁少量转化子发生变异袁生长速度下 降袁产孢量高于或低于初始菌株袁并且与野生型 相比产孢高峰提早或推迟遥这些表型的变异很可 能是由T-DNA 的插入破坏基因表达所导致的遥 因此袁这些突变体是后期研究黄萎病菌基因功能 的宝贵材料遥本研究表明通过农杆菌介导法可以将荧光 蛋白基因转入棉花黄萎病菌袁并且筛选出了带有荧光标记而致病力与野生型菌株无差异的转基 因菌株遥这些菌株可以用于棉花对黄萎病的抗性 鉴定遥棉花品种对黄萎病的抗性鉴定通常在人工 接种的病圃或自然病圃进行袁根据发病率和病指 确定品种的抗性水平遥人工病圃或自然发病田块 诱发筛选抗病或耐病的品种资源袁都需要一个适 宜发病的环境条件和发病过程袁因此抗性鉴定结 果易受到天气及土壤条件的影响袁导致年份尧地 区间鉴定结果的差异袁也难以观察病菌的侵染过程遥研究更为准确的鉴定方法很有必要遥VD07038菌系是国家棉花区域试验中进行黄萎 病抗性鉴定采用的菌系袁作者将绿色荧光蛋白转 入VD07038菌系袁并利用标记的VD07038G-10 转化子袁观察了黄萎病菌对感病品种苏棉22的 侵染袁发现接菌12h 后VD07038G-10的孢子随 机分布在根表面曰接种7～9d 后袁菌丝开始入侵 到棉花主根部的维管组织曰接菌14d 后袁出现根 部变褐袁叶片萎蔫尧枯黄的症状曰上述结果与Val- lad 等[25]和Zhang 等[26]的研究一致遥说明所获得的转绿色荧光蛋白基因的VD07038菌系可以用于 实时观测黄萎病菌侵染棉花根系的动态过程袁并 且可以定量鉴定不同棉花品种对该菌系的抗性袁 根据荧光强度确定抗性水平袁使抗性鉴定结果更 准确遥本研究结果为棉花黄萎病抗性鉴定提供了 一种新的方法遥致谢院感谢中国农业科学院棉花研究所朱荷琴研究员为本 实验提供了落叶型黄萎病菌菌系VD07038袁感谢江苏省 农业科学院植物保护研究所林玲研究员提供非落叶型菌 系Bp2遥参考文献院[1]KlostermanSJ,AtallahZK,ValladGE,etal.Diversity, pathogenicity,andmanagementofspecies[J].Annu- alReviewofPhytopathology,2009,47:39-62.[2]刘学堂,宋晓轩,郭金城.棉花黄萎病菌的研究及最新进展[J]. 棉花学报,1998,10(1):6-13.LiuXuetang,SongXiaoxuan,GuoJincheng.Studiesandad- vancesoncottonVerticitliumwilt[J].CottonScience,1998,10 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㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(９):３２~３８ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０９.００５收稿日期:２０２２－１２－０７基金项目:山东省高等学校青创科技支持计划项目(２０１９ＫＪＦ０１３)ꎻ山东重点研发计划项目(重大科技创新工程ꎬ２０２２ＬＺＧＣ００５－４)ꎻ黄三角国家农高区科技专项(２０２２ＳＺＸ２０ꎬ２０２２ＳＺＸ２５)ꎻ中央引导地方科技发展专项(２１－１－４－ｎｙ－３１－ｎｓｈꎬ２２－１－３－２－ｚｚｙｄ－ｎｓｈ)作者简介:林之栋(１９９８ )ꎬ男ꎬ山东栖霞人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为作物水肥高效利用ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｌｚｄ９８０２２１＠１６３.ｃｏｍ通信作者:刘义国(１９７９ )ꎬ男ꎬ山东临朐人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事作物水肥高效利用研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｙｉｇｕｏｌｉｕ＠１６３.ｃｏｍ根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响林之栋１ꎬ师君慧１ꎬ２ꎬ张文山３ꎬ师长海１ꎬ李玲燕１ꎬ万雪洁１ꎬ刘义国１(１.青岛农业大学/青岛生物节水工程研究中心/山东省旱作农业技术重点实验室ꎬ山东青岛㊀２６６１０９ꎻ２.益海嘉里(青岛)风味油脂有限公司ꎬ山东青岛㊀２６６０００ꎻ３.日照市农业科学研究院ꎬ山东日照㊀２７６８００)㊀㊀摘要:为明确根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长发育的影响ꎬ本研究采用不同浓度(０㊁１０％㊁２０％)ＰＥＧ－６０００模拟干旱ꎬ分析不加气(ＮＡ)㊁气泵加气(ＩＡ)㊁微纳米气泡加气(ＭＮＢ)３种根系氧环境对水培小麦根系㊁地上部形态及叶绿素荧光参数等指标的影响ꎮ结果表明ꎬ１０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理小麦根系总长㊁株高㊁叶面积㊁根干重㊁叶干重和ＰＳⅡ最大光化学效率均高于ＮＡ和ＩＡ处理ꎮ２０％ＰＥＧ胁迫下ＩＡ处理小麦根系总长㊁根表面积㊁根系体积㊁叶面积和ＰＳⅡ最大光化学效率高于ＭＮＢ和ＮＡ处理ꎻＭＮＢ和ＩＡ处理小麦株高较ＮＡ分别显著增加１２３.３％㊁１１６.２％ꎮ不同浓度ＰＥＧ干旱胁迫下ꎬＭＮＢ处理小麦ＰＳⅡ实际光化学效率ΦＰＳⅡ㊁光合电子传递效率(ＥＴＲ)㊁光化学淬灭系数(ｑＰ)均(除２０％ＰＥＧ处理下的ΦＰＳⅡ)显著高于ＮＡ和ＩＡ处理ꎮ综上ꎬＩＡ和ＭＮＢ营造的根系氧环境均具有缓解水培小麦幼苗干旱胁迫的效果ꎬ且以ＭＮＢ效果更优ꎮ关键词:模拟干旱ꎻ根系氧环境ꎻ小麦幼苗ꎻ生长发育ꎻ叶绿素荧光特性中图分类号:Ｓ５１２.１０１㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０９－００３２－０７ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＲｏｏｔＯｘｙｇｅｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎＷｈｅａｔＳｅｅｄｌｉｎｇＧｒｏｗｔｈａｎｄＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｎｄｅｒＤｒｏｕｇｈｔＳｔｒｅｓｓＬｉｎＺｈｉｄｏｎｇ１ꎬＳｈｉＪｕｎｈｕｉ１ꎬ２ꎬＺｈａｎｇＷｅｎｓｈａｎ３ꎬＳｈｉＣｈａｎｇｈａｉ１ꎬＬｉＬｉｎｇｙａｎ１ꎬＷａｎＸｕｅｊｉｅ１ꎬＬｉｕＹｉｇｕｏ１(１.ＱｉｎｇｄａｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ/ＱｉｎｇｄａｏＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＷａｔｅｒＳａｖｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ/ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｒｙＦａｒｍｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６１０９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＹｉｈａｉＫｅｒｒｙ(Ｑｉｎｇｄａｏ)ＦｌａｖｏｒＯｉｌＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＲｉｚｈａｏＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＲｉｚｈａｏ２７６８００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗａｓａｉｍｅｄｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｏｏｔｏｘｙｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌ￣ｏｐｍｅｎｔｏｆｗｈｅａｔｓｅｅｄｌｉｎｇｓｕｎｄｅｒｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓ.Ｔｈｅｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ(０ꎬ１０％ꎬ２０％)ｏｆＰＥＧ￣６０００ꎬａｎｄｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｒｏｏｔｏｘｙｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｅｒｅｓｅｔａｓｎｏａｉｒａｄｄｉｔｉｏｎ(ＮＡ)ꎬａｉｒａｄｄｉｔｉｏｎｂｙａｉｒｐｕｍｐ(ＩＡ)ａｎｄａｉｒａｄｄｉｔｉｏｎｗｉｔｈｍｉｃｒｏ￣ｎａｎｏｂｕｂｂｌｅ(ＭＮＢ).Ｔｈｅｉｒｅｆｆｅｃｔｓｏｎｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍꎬａｂｏｖｅ￣ｇｒｏｕｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｗｈｅａｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒ１０％ＰＥＧｓｔｒｅｓｓꎬｔｈｅｔｏｔａｌｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈꎬｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔꎬｌｅａｆａｒｅａꎬｒｏｏｔｄｒｙｗｅｉｇｈｔꎬｌｅａｆｄｒｙｗｅｉｇｈｔａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＰＳⅡｕｎｄｅｒＭＮＢｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｎｄｅｒＮＡａｎｄＩＡｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ.Ｕｎｄｅｒ２０％ＰＥＧｓｔｒｅｓｓꎬｔｈｅｔｏｔａｌｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈꎬｒｏｏｔｓｕｒｆａｃｅａｒｅａꎬｒｏｏｔｖｏｌｕｍｅꎬｌｅａｆａｒｅａａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＰＳⅡｕｎｄｅｒＩＡｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｎｄｅｒＭＮＢａｎｄＮＡｔｒｅａｔｍｅｎｔｓꎻｔｈｅｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔｕｎｄｅｒＭＮＢａｎｄＩＡｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅ１２３.３％ａｎｄ１１６.２％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｕｎｄｅｒＮＡｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.ＵｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＥＧｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｓｔｒｅｓｓꎬｔｈｅａｃｔｕａｌｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ(ΦＰＳⅡ)ꎬｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ(ＥＴＲ)ａｎｄｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｑｕｅｎｃｈｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ(ｑＰ)ｏｆΦＰＳⅡｕｎｄｅｒＭＮＢｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｎｄｅｒＮＡａｎｄＩＡｔｒｅａｔｍｅｎｔｅｘｃｅｐｔｆｏｒΦＰＳⅡｕｎｄｅｒ２０％ＰＥＧｔｒｅａｔｍｅｎｔ.ＩｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬｔｈｅｒｏｏｔｏｘｙｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｃｒｅａｔｅｄｂｙＩＡａｎｄＭＮＢｈａｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｔｏｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｗｈｅａｔｓｅｅｄｌｉｎｇｓꎬａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＭＮＢｗａｓｂｅｔｔｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＳｉｍｕｌａｔｅｄｄｒｏｕｇｈｔꎻＲｏｏｔｏｘｙｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎻＷｈｅａｔｓｅｅｄｌｉｎｇｓꎻＧｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎻＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ㊀㊀小麦(ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ.)生产对于保障我国粮食安全具有重要的战略意义ꎮ干旱是影响我国小麦生产的主要因素之一[１－３]ꎮ而小麦生产中的灌溉㊁化学除草代替人工锄草㊁少耕免耕㊁机械化操作等会引起短暂的水淹㊁农田土壤通气不良㊁土壤紧实度增强㊁土壤孔隙度变小等恶化根际氧环境的问题[４－５]ꎮ因此ꎬ研究根际氧环境对干旱胁迫下小麦生长发育的影响对小麦安全生产具有重要意义ꎮ低氧环境下ꎬ植物根系有氧呼吸受到抑制引起无氧呼吸ꎬ从而造成乙醇聚集㊁ＡＴＰ水平下降等ꎬ这会降低植物根系对水分和养分的吸收ꎬ进而降低作物新陈代谢速率ꎬ最终导致植物生长受阻[６－８]ꎮ根际充足的氧气能够促进植株生长[９]ꎬ根际注气可显著提高植株的干物质积累[１０]ꎬ微纳米气泡加氧能促进根系生长[１１]㊁提高叶片光合效率[１２]㊁促进生物量积累及提高产量和改善品质[１３－１５]ꎮ然而ꎬ也有研究表明ꎬ采用化学加氧灌溉可能会改变土壤特性ꎬ对春小麦根系生长和产量产生负面影响[１６－１７]ꎮ适宜的根际氧环境有利于作物发育ꎬ但并非所有的加氧处理都对作物有益ꎮ目前ꎬ根际氧环境对作物响应干旱胁迫的影响鲜有报道ꎮ本研究通过不同通气方式和不同程度干旱模拟ꎬ分析干旱条件下通气方式对小麦生长发育及生理特性的影响ꎬ以期为小麦安全生产提供一定的理论参考ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀供试材料供试小麦品种为青岛农业大学培育的青麦１１号ꎮ气泵加气设备采用森森集团股份有限公司生产的ＡＣＯ－００７电磁式空气泵ꎬ以细沙气泡石注气ꎻ微纳米气泡发生器采用朗派科技有限公司生产的ＬＰ－ＭＮＢ型微纳米气泡发生器ꎻ溶解氧测量仪采用雷磁ＪＰＳＪ－６０６Ｌ型溶解氧测量仪ꎬ每１０ｍｉｎ测定一次ꎮ小麦培养条件:温度(２３.０ʃ１)ħꎬ湿度５０％ꎬ光照度１８００ｌｘꎮ１.２㊀试验设计试验于２０２０年１１月 ２０２１年２月在青岛农业大学小麦中心进行ꎮ取饱满且大小一致的青麦１１号种子ꎬ４ħ处理４８ｈꎬ用１.０％ＮａＣｌＯ消毒１０ｍｉｎ后用蒸馏水冲洗５次ꎬ放入培养皿中发芽ꎮ３ｄ后选取生长一致的幼苗移植到１/２Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液中培养ꎮ营养液设置不加气(ＮＡ)㊁气泵加气(ＩＡ)㊁微纳米气泡加气(ＭＮＢ)３种加气方式ꎮ其中ꎬＮＡ处理的营养液静置２４ｈ以上ꎬＩＡ处理每天２４ｈ持续通气ꎬＭＮＢ处理每天用微纳米气泡发生器处理３０ｍｉｎꎬ每４ｄ换一次营养液ꎮ于三叶一心时用１/２Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液配成的０㊁１０％㊁２０％ＰＥＧ－６０００溶液作为营养液进行干旱胁迫处理(记作０ＰＥＧ㊁１０％ＰＥＧ㊁２０％ＰＥＧ)ꎮ使用溶解氧测量仪测定加气水的溶解氧质量浓度ꎬ处理１０ｄ后开始取样ꎮ１.３㊀测定指标及方法１.３.１㊀根系形态指标测定㊀取小麦植株根系用蒸馏水冲洗干净ꎬ用根系扫描仪(ＲｅｇｅｎｔＩｎｓｔｒｕ￣ｍｅｎｔｓＩＮＣꎬＬＡ２４００)扫描根系图片ꎬ再用ＥｐｓｏｎＳｃａｎ２根系图像分析软件测定根系平均直径㊁总长㊁表面积和体积ꎮ１.３.２㊀叶面积测定㊀取小麦展开叶ꎬ用台式叶面３３㊀第９期㊀㊀㊀林之栋ꎬ等:根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响积仪(ＬＩ－３０００Ｃ)测定叶面积ꎮ１.３.３㊀株高和生物量的测定㊀选长势一致的小麦幼苗自鞘基部至最长叶尖测量株高ꎮ取５株小麦幼苗的根㊁茎㊁叶ꎬ分别于１０５ħ杀青３０ｍｉｎꎬ８０ħ烘干至恒重称量ꎮ１.３.４㊀叶绿素荧光参数测定㊀遮光处理３０ｍｉｎ后取健康的小麦功能叶ꎬ采用ＩＭＡＧＩＮＧ－ＰＡＭ叶绿素荧光成像系统测定ＰＳⅡ最大光化学效率(Ｆｖ/Ｆｍ)㊁ＰＳⅡ实际光化学效率(ΦＰＳⅡ)㊁光合电子传递效率(ＥＴＲ)㊁光化学淬灭系数(ｑＰ)㊁非光化学淬灭系数(ＮＰＱ)及调节性能量耗散电子产量[Ｙ(ＮＰＱ)]ꎮ１.４㊀数据处理与分析采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１６进行数据处理和作图ꎬ用ＳＰＳＳ１９.０软件进行差异显著性分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀不同加气方式下营养液中溶解氧含量变化两种加气处理后其培养液中的溶氧量均迅速增加ꎬ之后逐渐降低并趋于稳定(图１)ꎮ２４ｈ内ꎬＮＡ处理溶解氧含量在４.１２~４.９７ｍｇ/Ｌ范围内波动ꎻ微纳米发生器加气后ꎬＭＮＢ处理溶解氧含量增加ꎬ最高至７.６４ｍｇ/Ｌꎬ停止加气后下降ꎬ３ｈ后在５.３６~６.２９ｍｇ/Ｌ范围内波动ꎬ２４ｈ平均值为５.９８ｍｇ/Ｌꎻ通气后ＩＡ处理溶解氧含量迅速上升ꎬ最高达８.５０ｍｇ/Ｌꎬ后逐渐降低ꎬ３ｈ后在６.８２~７.４８ｍｇ/Ｌ范围内波动ꎬ２４ｈ平均值为７.０９ｍｇ/Ｌꎮ稳定阶段ꎬＩＡ处理溶解氧含量平均值较ＭＮＢ高１.１１ｍｇ/Ｌꎬ二者较ＮＡ处理的平均值分别高２.５６ｍｇ/Ｌ和１.４５ｍｇ/Ｌꎮ图１㊀不同加气方式下营养液中溶解氧含量变化２.２㊀干旱胁迫下不同根际氧环境对小麦根系形态的影响随着ＰＥＧ浓度的增加ꎬ各处理小麦幼苗的根系总长㊁根表面积和根系体积总体呈降低趋势ꎬ而根系平均直径呈增大趋势(表１)ꎮ０㊁２０％ＰＥＧ胁迫下ＩＡ处理的根系总长㊁根表面积及根系体积均显著高于ＮＡ和ＭＮＢ处理ꎻ而１０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理的根系总长较ＮＡ和ＩＡ处理分别显著增加６３.７％㊁２９.１％ꎬ根表面积分别显著增加５７.２％㊁２７.８％ꎬ根系体积分别显著增加６４.０％㊁２８.１％ꎮ０ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理的根系平均直径较ＮＡ和ＩＡ处理均增加２１.２％ꎬ且差异显著ꎻ１０％ＰＥＧ胁迫下ＮＡ和ＩＡ处理的根系平均直径差异显著ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫下三种根际氧环境处理的根系平均直径间无显著差异ꎮ㊀㊀表１㊀干旱胁迫下不同根际氧环境处理的小麦根系形态处理总长/ｃｍ表面积/ｃｍ２体积/ｃｍ３平均直径/ｍｍＮＡ３７６.９４ｂ４１.１２ｂ０.３７ｃ０.３３ｂ０ＰＥＧＩＡ１０５９.２７ａ１１０.７２ａ０.９２ａ０.３３ｂＭＮＢ４２８.１５ｂ４６.７７ｂ０.４７ｂ０.４０ａＮＡ２２６.７４ｃ２７.６２ｃ０.２５ｃ０.３７ｂ１０％ＰＥＧＩＡ２８７.５０ｂ３３.９７ｂ０.３２ｂ０.３９ａＭＮＢ３７１.１０ａ４３.４３ａ０.４１ａ０.３８ａｂＮＡ１９３.５４ｂ２３.７４ｃ０.２７ｃ０.３８ａ２０％ＰＥＧＩＡ２７５.７１ａ３１.８２ａ０.３９ａ０.４０ａＭＮＢ２０４.８４ｂ２７.８４ｂ０.３３ｂ０.４３ａ㊀㊀注:同列同ＰＥＧ浓度数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮ２.３㊀干旱胁迫下不同根际氧环境对小麦叶面积与株高的影响４３山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀１０％㊁２０％ＰＥＧ胁迫导致小麦叶面积和株高持续降低ꎬ且浓度越高下降趋势越明显(图２)ꎮ０㊁２０％ＰＥＧ胁迫下ＩＡ处理的叶面积显著高于ＮＡ和ＭＮＢ处理ꎻ１０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理的叶面积较ＮＡ㊁ＩＡ处理分别增加２４.３％㊁１５.３％ꎬ且差异显著ꎮ０㊁１０％ＰＥＧ胁迫下各处理间小麦株高无显著差异ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ和ＩＡ处理的株高分别较ＮＡ显著增长１２３.３％㊁１１６.２％ꎮ相同ＰＥＧ浓度处理柱上不同小写字母表示不同氧环境处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎬ下同ꎮ图２㊀干旱胁迫下不同根际氧环境处理的小麦叶面积和株高２.４㊀干旱胁迫下不同根际氧环境对小麦叶干重和根干重的影响小麦的叶干重和根干重(２０％ＰＥＧ胁迫下ＮＡ和ＩＡ处理高于１０％ＰＥＧ)随着ＰＥＧ浓度的增加而降低(图３)ꎮ０ＰＥＧ胁迫时ＩＡ处理的叶干重分别较ＭＮＢ和ＮＡ处理增加２４.０％㊁３７.７％ꎬ且差异显著ꎻ１０％ＰＥＧ胁迫时ＭＮＢ处理的叶干重较ＩＡ和ＮＡ处理分别显著增加１１.５％㊁２５.９％ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫时各处理间无显著差异ꎮ０ＰＥＧ胁迫时ＩＡ处理的根干重显著高于ＮＡ和ＭＮＢꎬ分别增加３３.０％㊁６０.３％ꎻ１０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理的根干重分别较ＮＡ和ＩＡ处理增加２１.４％㊁３０.８％ꎬ且差异显著ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫时各处理间根干重无显著差异ꎮ图３㊀干旱胁迫下不同根际氧环境处理的小麦叶干重和根干重２.５㊀干旱胁迫下不同根际氧环境对小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响２.５.１㊀ＰＳⅡ系统光化学效率和电子传递变化㊀叶片ＰＳⅡ最大光化学效率(Ｆｖ/Ｆｍ)㊁ＰＳⅡ实际光化学效率(ΦＰＳⅡ)㊁光合电子传递效率(ＥＴＲ)和光化学猝灭系数(ｑＰ)均随ＰＥＧ浓度的增加而降低(图４)ꎮ０㊁１０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理叶片Ｆｖ/Ｆｍ和(ΦＰＳⅡ)均显著高于ＩＡ和ＮＡ处理ꎬ而ＮＡ和ＩＡ间无显著差异ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫下ＩＡ和ＭＮＢ处理叶片Ｆｖ/Ｆｍ分别较ＮＡ显著增加２２.５％㊁１５.０％ꎮ０㊁１０％㊁２０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理的(ΦＰＳⅡ)分别较ＮＡ处理增加２４.６％㊁２８.８％㊁３０.１％ꎬ且差异显著ꎮ０㊁１０％ＰＥＧ胁迫下叶片ＥＴＲ表现为ＭＮＢ>ＩＡ>ＮＡꎬ且差异显著ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理叶片ＥＴＲ较ＮＡ和ＩＡ分别显著提高２６５.９％㊁１８４.６％ꎬＮＡ和ＩＡ处理间无显著差５３㊀第９期㊀㊀㊀林之栋ꎬ等:根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响异ꎮ０㊁１０％㊁２０％ＰＥＧ胁迫下ＭＮＢ处理叶片ｑＰ均显著高于ＮＡꎬ分别提高１０.３％㊁１４.７％㊁７０.８％ꎮ２.５.２㊀ＰＳⅡ系统能量耗散变化㊀随着干旱胁迫程度的增加ꎬ小麦叶片调节性能量耗散电子产量[Ｙ(ＮＰＱ)]㊁非光化学淬灭系数(ＮＰＱ)呈现逐渐增加的趋势(图５)ꎮ０㊁１０％ＰＥＧ胁迫下ＮＡ㊁ＩＡ和ＭＮＢ处理叶片Ｙ(ＮＰＱ)无显著差异ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫下ＮＡ处理叶片Ｙ(ＮＰＱ)显著高于ＩＡ和ＭＮＢ处理ꎬ分别高７.９％㊁１４.５％ꎮ１０％㊁２０％ＰＥＧ胁迫下ＮＡ处理叶片ＮＰＱ显著高于ＭＮＢ处理ꎬ分别高１６.７％㊁２５.１％ꎬ无干旱胁迫处理时各处理间叶片ＮＰＱ无显著差异ꎮ图４㊀干旱胁迫下不同根际氧环境处理的小麦叶片ＰＳⅡ系统光化学效率和电子传递变化图５㊀干旱胁迫下不同根际氧环境处理的小麦叶片ＰＳⅡ系统能量耗散变化３㊀讨论小麦苗期根系形态对后期的生长发育至关重要ꎬ而在受到胁迫时根系的变化最为直观[１８]ꎮ苗青霞等[１９]的研究表明干旱胁迫下小麦根系表面积会减少ꎬ根长则在轻度干旱下增加而在重度干旱下减少ꎮ马富举[２０]㊁谢燕[２１]等的研究表明干旱胁迫会显著降低小麦根系的总根长㊁总表面积㊁总体积ꎮ本研究中ꎬ随干旱胁迫程度增加ꎬ不加气处理根系总长㊁根表面积和根系体积呈减少趋势ꎬ６３山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀这与上述研究结果一致ꎮ相同干旱胁迫条件下ꎬ气泵加气和微纳米气泡加气处理的根系总长㊁根表面积㊁根系体积均大于不加气处理ꎻ１０％ＰＥＧ胁迫下微纳米气泡加气处理的根系总长㊁根表面积和根系体积显著大于气泵加气和不加气处理ꎻ２０％ＰＥＧ胁迫下气泵加气处理的根系总长㊁根表面积及根系体积均显著高于其他处理ꎮ这说明干旱胁迫会抑制小麦根系生长ꎬ但适宜的根系氧环境会一定程度上缓解干旱胁迫引起的抑制ꎬ对轻度干旱胁迫下的小麦来说微纳米气泡加气的氧环境能发挥较好的作用ꎬ而重度干旱胁迫下气泵加气氧环境更有利于提高小麦根系的抗干旱能力ꎮ干旱胁迫会抑制小麦干物质积累和生长发育进程[２２]ꎮ朱艳等[２３]的研究表明加气灌溉对番茄冠部的生长有显著的促进作用ꎮ雷宏军等[２４]研究了不同土壤类型下甜椒对不同增氧灌溉方式的响应ꎬ结果表明对三种不同土壤进行曝气灌溉处理可提高甜椒株高ꎬ且循环曝气灌溉对甜椒株高的增幅高于纯氧扩散器曝气灌溉ꎮ本研究中ꎬ０㊁２０％ＰＥＧ胁迫下气泵加气处理小麦叶面积显著高于不加气和微纳米气泡加气处理ꎻ１０％ＰＥＧ胁迫下微纳米气泡加气处理小麦叶面积㊁叶干重和根干重显著高于其他处理ꎮ这与上述研究结果一致ꎮ这说明微纳米气泡加气处理可缓解轻度干旱胁迫对小麦干物质积累和叶面积形成的抑制ꎬ而重度干旱胁迫下气泵加气处理更有利于小麦叶面积形成和干物质积累ꎮ这可能是因为加气处理对１０％ＰＥＧ胁迫下的小麦幼苗来说已经超过其适宜的氧浓度ꎬ而微纳米气泡加气处理是１０％ＰＥＧ胁迫下最适宜的根际氧环境营造方式ꎮ适宜的根际氧环境会促进根系有氧呼吸ꎬ增强营养物质向地上部的运输ꎬ从而促进小麦茎叶生长ꎮ叶绿素荧光动力学参数Ｆｖ/Ｆｍ㊁ΦＰＳⅡ㊁ＥＴＲ㊁ｑＰ可以体现光合作用过程中光能的转化利用效率ꎬ参数值越大ꎬ说明光合效率越高[２５]ꎮ本研究中ꎬ模拟干旱胁迫使小麦幼苗叶片Ｆｖ/Ｆｍ㊁ΦＰＳⅡ㊁ＥＴＲ和ｑＰ明显下降ꎮ这与董杰[２６]㊁马超[２７]等的研究结果一致ꎬ即干旱胁迫导致小麦叶片的ＥＴＲ㊁Ｆｖ/Ｆｍ和ΦＰＳⅡ均显著降低ꎬ张瀚等[２８]在对五唇兰的研究上也得出类似结果ꎮ加气滴灌条件下ꎬ蓝莓叶片ｑＰ明显升高[２９]ꎮ本研究中同等干旱胁迫程度下微纳米气泡加气处理叶片ｑＰ显著高于ＩＡ和ＮＡ处理ꎬ且气泵加气和微纳米气泡加气使ＰＥＧ胁迫下小麦叶片的Ｆｖ/Ｆｍ㊁ΦＰＳⅡ㊁ＥＴＲ较不加气均有不同程度的增加ꎮ这表明干旱胁迫会伤害小麦叶片ＰＳⅡ光反应系统ꎬ而气泵加气和微纳米气泡加气营造的根际氧环境可缓解干旱胁迫对叶片ＰＳⅡ反应中心电子传递带来的阻碍ꎬ且以微纳米气泡加气处理的保护效果更为明显ꎬ进而可以在干旱胁迫条件下保护光合系统ꎬ增强小麦幼苗的光能转化效率和电子传递效率ꎮＹ(ＮＰＱ)和ＮＰＱ反映了不能用于光化学电子传递而以热耗散形式散发的能量ꎬ其值越大表明用于热耗散的光能越多[３０－３１]ꎮ有研究表明干旱胁迫使小麦的ＮＰＱ呈上升趋势[２６－２７]ꎮ本研究中ＰＥＧ胁迫使Ｙ(ＮＰＱ)和ＮＰＱ明显增加ꎬ且高浓度ＰＥＧ胁迫胁迫下小麦叶片中更多的能量以热耗散的形式释放ꎬ这与上述研究成果一致ꎮ但气泵加气和微纳米气泡加气能够抑制ＰＥＧ模拟干旱条件下叶片Ｙ(ＮＰＱ)和ＮＰＱ的增加ꎬ这表明根系氧环境的改善可以缓解干旱胁迫对小麦幼苗叶片ＰＳⅡ中心的破坏ꎬ降低ＰＳⅡ的系统能量耗散ꎬ且微纳米气泡加气对维持ＰＥＧ胁迫下小麦幼苗叶片光合能力的效果更好ꎮ４㊀结论本研究中气泵加气处理在无干旱胁迫时小麦叶面积㊁叶干重和根干重显著高于不加气和微纳米气泡加气处理ꎮ在轻度干旱胁迫(１０％ＰＥＧ)下ꎬ气泵加气和微纳米气泡加气处理小麦根系总长㊁根表面积㊁根系体积㊁叶干重和叶片ＥＴＲ均显著高于不加气处理ꎮ在重度干旱胁迫(２０％ＰＥＧ)下ꎬ气泵加气处理和微纳米气泡加气处理小麦叶面积㊁株高和叶片ｑＰ显著高于不加气处理ꎬ其中株高显著增长１１６.２％和１２３.３％ꎬ而叶片Ｙ(ＮＰＱ)和ＮＰＱ显著低于不加气处理ꎬ光合作用过程中的光能耗散更小ꎮ综上所述ꎬ本试验条件下ꎬ两种根际氧环境营造方式对模拟干旱胁迫下小麦苗期生长发育及叶绿素荧光特性均具有一定的促进作用ꎬ且以微纳米气泡加气处理(ＭＮＢ)对干旱胁迫下小麦光合作用的促进效果更佳ꎮ７３㊀第９期㊀㊀㊀林之栋ꎬ等:根系氧环境对干旱胁迫下小麦幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀王一杰ꎬ辛岭ꎬ胡志全ꎬ等.我国小麦生产㊁消费和贸易的现状分析[Ｊ].中国农业资源与区划ꎬ２０１８ꎬ３９(５):３６－４５. [２]㊀ＡｂｉｄＭꎬＴｉａｎＺＷꎬＡｔａ￣Ｕｌ￣ＫａｒｉｍＳＴꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏｌｅｒ￣ａｎｃｅｔｏｐｏｓｔ￣ａｎｔｈｅｓｉｓｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｂｙｐｒｅ￣ｄｒｏｕｇｈｔｐｒｉｍｉｎｇａｔｖｅｇｅｔａｔｉｖｅｓｔａｇｅｓｉｎｄｒｏｕｇｈｔ￣ｔｏｌｅｒａｎｔａｎｄ￣ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｗｈｅａｔｃｕｌｔｉ￣ｖａｒｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌ.Ｂｉｏｃｈｅｍ.ꎬ２０１６ꎬ１０６:２１８－２２７. [３]㊀ＱｉＹＱꎬＬｕｏＪＭꎬＧａｏＹꎬｅｔａｌ.Ｃｒｏｐｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄａｇｒｉｃｕｌ￣ｔｕｒａｌｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅＢｅｉｊｉｎｇ￣Ｔｉａｎｊｉｎ￣Ｈｅｂｅｉｒｅｇｉｏｎ:ｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｗａｔｅｒ￣ａｄａｐｔｉｎｇｒｏｕｔｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏ￣Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬ２０２２ꎬ３０(５):７１３－７２２.[４]㊀Ｂｅｎ￣ＮｏａｈＩꎬＦｒｉｅｄｍａｎＳＰ.Ｒｅｖｉｅｗａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｒｏｏｔｒｅｓ￣ｐｉｒａｔｉｏｎａｎｄｏｆｎａｔｕｒａｌａｎｄａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｓｏｉｌａｅｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＶａｄｏｓｅＺｏｎｅＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ１７(１):１－４７. [５]㊀ＢｈａｔｔａｒａｉＳＰꎬＰｅｎｄｅｒｇａｓｔＬꎬＭｉｄｍｏｒｅＤＪ.Ｒｏｏｔａｅｒａｔｉｏｎｉｍ￣ｐｒｏｖｅｓｙｉｅｌｄａｎｄｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｏｍａｔｏｉｎｈｅａｖｙｃｌａｙａｎｄｓａｌｉｎｅｓｏｉｌｓ[Ｊ].ＳｃｉｅｎｔｉａＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｅꎬ２００６ꎬ１０８(３):２７８－２８８.[６]㊀郑小兰ꎬ王瑞娇ꎬ赵群法ꎬ等.根际氧含量影响植物生长的生理生态机制研究进展[Ｊ].植物生态学报ꎬ２０１７ꎬ４１(７):８０５－８１４.[７]㊀雷宏军ꎬ肖哲元ꎬ张振华ꎬ等.水氮耦合氧灌对温室辣椒土壤肥力及细菌群落的影响[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０２１ꎬ３７(１):１５８－１６６.[８]㊀ＡｓｈｒａｆＭꎬＨａｒｒｉｓＰＪＣ.Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｕｎｄｅｒｓｔｒｅｓｓｆｕｌｅｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔｓ:ａｎｏｖｅｒｖｉｅｗ[Ｊ].Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａꎬ２０１３ꎬ５１(２):１６３－１９０.[９]㊀张倩ꎬ曾健ꎬ张振华ꎬ等.循环曝气地下滴灌下温室番茄生长特性与产量研究[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０２２ꎬ５３(２):３６５－３７７.[１０]赵丰云ꎬ郁松林ꎬ孙军利ꎬ等.加气灌溉对温室葡萄生长及不同形态氮素吸收利用影响[Ｊ].农业机械学报ꎬ２０１８ꎬ４９(１):２２８－２３４.[１１]庞婕ꎬ韩其晟ꎬ周爽ꎬ等.水气互作对温室番茄生长㊁产量和水分利用效率的影响[Ｊ].灌溉排水学报ꎬ２０２２ꎬ４１(１):８７－９４. [１２]ＱｉａｎＹＦꎬＣｈｅｎＪꎬＳｈａｏＣＨꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｃｒｏ￣ｎａｎｏｂｕｂ￣ｂｌｅｓｏｎｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｉｃｅｔｙｐｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏ￣Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬ２０２１ꎬ２９(１１):１８９３－１９０１.[１３]周云鹏ꎬ徐飞鹏ꎬ刘秀娟ꎬ等.微纳米气泡加氧灌溉对水培蔬菜生长与品质的影响[Ｊ].灌溉排水学报ꎬ２０１６ꎬ３５(８):９８－１００ꎬ１０４.[１４]曹雪松ꎬ郑和祥ꎬ王军ꎬ等.微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿根际土壤养分和产量的影响[Ｊ].灌溉排水学报ꎬ２０２０ꎬ３９(７):２４－３０.[１５]高兰兰ꎬ李爽ꎬ刘杨梅.加气频率和灌水量对云南冬马铃薯产量和品质的影响[Ｊ].灌溉排水学报ꎬ２０２２ꎬ４１(２):１－９. [１６]刘鑫ꎬ刘智远ꎬ雷宏军ꎬ等.不同增氧灌溉方式春小麦生长及产量比较[Ｊ].排灌机械工程学报ꎬ２０１７ꎬ３５(９):８１３－８１９.[１７]赵锋ꎬ张卫建ꎬ章秀福ꎬ等.连续增氧对不同基因型水稻分蘖期生长和氮代谢酶活性的影响[Ｊ].作物学报ꎬ２０１２ꎬ３８(２):３４４－３５１.[１８]ＰｆｌｕｇｆｅｌｄｅｒＤꎬＫｏｃｈｓＪꎬＫｏｌｌｅｒＲꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉ￣ｔｅｃｔｕｒｅｏｆｗｈｅａｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｉｎｓｏｉｌｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｖａｒｙｉｎｇｅ￣ｌｏｎｇａｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｓｅｍｉｎａｌｒｏｏｔｓ:ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｕｓｉｎｇ４Ｄｍａｇ￣ｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｇｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｏｔａｎｙꎬ２０２２ꎬ７３(７):２０５０－２０６０.[１９]苗青霞ꎬ方燕ꎬ陈应龙.小麦根系特征对干旱胁迫的响应[Ｊ].植物学报ꎬ２０１９ꎬ５４(５):６５２－６６１.[２０]马富举ꎬ李丹丹ꎬ蔡剑ꎬ等.干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响[Ｊ].应用生态学报ꎬ２０１２ꎬ２３(３):７２４－７３０.[２１]谢燕ꎬ张庆龙ꎬ胡玲ꎬ等.ＰＥＧ胁迫对不同小麦品种幼苗抗旱生理指标的影响[Ｊ].麦类作物学报ꎬ２０１７ꎬ３７(７):９４７－９５４.[２２]张素瑜ꎬ王和洲ꎬ杨明达ꎬ等.不同水分条件下玉米秸秆还田对小麦群体发育和干物质积累及产量的影响[Ｊ].麦类作物学报ꎬ２０１６ꎬ３６(９):１１８３－１１９０.[２３]朱艳ꎬ蔡焕杰ꎬ侯会静ꎬ等.加气灌溉对番茄根区土壤环境和产量的影响[Ｊ].西北农林科技大学学报(自然科学版)ꎬ２０１６ꎬ４４(５):１５７－１６２.[２４]雷宏军ꎬ童文彬ꎬ潘红卫ꎬ等.不同类型土壤下不同增氧灌溉方式对甜椒生长生理指标㊁产量和灌溉水利用效率的影响[Ｊ].华北水利水电大学学报(自然科学版)ꎬ２０２１ꎬ４２(５):９４－１０１.[２５]丰玉ꎬ蒋湘丽ꎬ林海英ꎬ等.黄河口日本鳗草(Ｚｏｓｔｅｒａｊａｐｏｎｉ￣ｃａ)在环境胁迫下的光合响应研究[Ｊ].北京师范大学学报(自然科学版)ꎬ２０１８ꎬ５４(１):２５－３１.[２６]董杰ꎬ陈新新ꎬ杨倩ꎬ等.高光㊁水分和盐胁迫下小麦光合特性和抗氧化酶系统的比较[Ｊ].麦类作物学报ꎬ２０１８ꎬ３８(３):３１５－３２２.[２７]马超ꎬ张均ꎬ王学平ꎬ等.外源ＭｅＪＡ对花后干旱胁迫下小麦光合特性的影响[Ｊ].麦类作物学报ꎬ２０１８ꎬ３８(５):５６３－５７１.[２８]张瀚ꎬ李晗ꎬ陈奇ꎬ等.ＰＥＧ模拟干旱胁迫对五唇兰光合系统的影响[Ｊ].热带作物学报ꎬ２０２１ꎬ４２(９):２６４５－２６５２. [２９]乔建磊ꎬ张冲ꎬ徐佳ꎬ等.加气滴灌对日光温室蓝莓叶绿素荧光特性的影响[Ｊ].灌溉排水学报ꎬ２０１７ꎬ３６(１２):１４－１９. [３０]杨颖丽ꎬ徐玉玲ꎬ李嘉敏ꎬ等.锌铁单独或复合处理下小麦幼苗光合特性的比较[Ｊ].兰州大学学报(自然科学版)ꎬ２０２１ꎬ５７(３):３４４－３５２.[３１]秦红艳ꎬ艾军ꎬ许培磊ꎬ等.盐胁迫对山葡萄叶绿素荧光参数及超微结构的影响[Ｊ].西北植物学报ꎬ２０１３ꎬ３３(６):１１５９－１１６４.８３山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀。

根围促生细菌在植物根围定殖研究进展0 引言植物根围促生菌（Plant Growth-Promoting Rhizobacteria, PGPR），在国内外的商品化进程中之所以受到很大程度的控制主要在于其应用效果的不稳定（Sandra, 2002）。

生防的稳定性是影响生物防治效果的关键问题，多年来受到国内外学者的广泛关注。

一般来说生防稳定性受到诸多因子的影响，包括生防制剂本身、病原生物、寄主植物和环境因子。

在有益生防菌与宿主植物的相互作用过程中，生防菌必须在根内或根表组织上定殖生长才能对植物生长产生影响，大量的研究表明，接种至土壤的生防菌株能否在植物根围成功定殖对于其作用的发挥至关重要。

根围定殖能力一直被认为是生防的关键所在（Klopper, 1992; 郭坚华等,1996; Annouschka, 2003）。

因此研究生防菌株的根围定殖对于揭示其生防机制、提高菌株根围的适应性和增产具有十分重要的意义。

1 根围定殖的概念Kloepper 等人将带天然抗生素标记的植物根围促生菌（PGPR）菌株接种到马铃薯种薯块表面，然后再回收该菌株，这是首次使用根部定殖（Root Colonization）一词，其定殖量一般采用自根表回收到的引入菌株的种群数量来表示（Kloepper and Beauchamp, 1991），但是没有明确给根部定殖下定义。

随着根部定殖研究的发展，学术界普遍认为根部定殖是指一种外来引入菌株在植物根部定居并繁殖的主动过程，而不只是简单的引入菌株与植物根被动相遇的过程，应该包括引入菌株与根围土著微生物的相互竞争与适应，并在植株根部以促进植株健康生长的方式有效定居并繁殖。

目前普遍接受认可的定义为：根围定殖是指在有土著微生物存在的情况下，接种至种子或植物无性繁殖体表面部位的微生物在根部繁殖并持续其种群的能力（王海华等，2002）。

不少研究表明，微生物在植物根围的有效定殖，对根圈微生态及微生物-植物的互作产生较大的影响。

杨合同，王少杰，许勃。

1993。

荧光假单胞菌与植物病害生物防治。

山东科学。

6（3）：50－56荧光假单胞菌与植物病害生物防治杨合同王少杰(山东省生物研究所，济南250014)许勃（山东省科委）摘要荧光假单胞菌对多种植物病害具有防治作用，它首先在植物根际定殖，然后靠噬铁索对铁离子的竞争和抗生素的拮抗作用抑制病原菌的生长发育，保护植物体免受病菌危害，荧光菌在根际的定殖能力与它同根系分泌物的凝集能力有关，与它在根表的短期不可逆吸附也有一定关系.荧光菌菌剂研究较多，目前最好的可贮存一年.虽然荧光菌已成功地用于一些病害的生物防治，但仍有许多问题有待解决。

关键词:荧光假单胞菌;噬铁素;抗生素;病害生物防治大多数好气性和兼性厌气微生物能产生一种低分子量化合物，用以在低铁生境中获取铁索营养，这种物质对铁离子Fe3+具有专一的高度亲和性，称为噬铁素(Siderophore)．荧光假单胞菌的水溶性荧光色素就是一种噬铁素，这类细菌对植物生长发育导有良好刺激作用，并能防治某些植物根部病害，是植物病害生物防治中研究较多的一类噬铁素产生菌，下面以荧光假单胞菌为主介绍有关研究概况。

荧光假单胞杆菌的主要种类群荧光假单胞菌有8个种，其中菊苣假单胞菌(Pseudomonas cichorii)，丁香假单胞菌(P. syringae)和绿黄假单胞菌(P. viridiflava)是植物致病菌，铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)是机遇性人体致病菌，偶尔也造成洋葱腐烂;另外4个种是腐生性的，分别为荧光假单胞菌(P. fluorescens)，绿针假单胞菌(P. chlororaphis)，致金假单胞菌(P. aureofaciens)和恶臭假单胞菌(P. putida)．这些种类均能产生扩散性荧光色素，但与植物病害防治有关的主要是荧光假单胞菌和恶臭假单胞菌。

1.1荧光假单胞菌的主要特征细胞有多根极生鞭毛，可水解明胶，不产生绿脓菌素，氧化酶反应阳性，精氨酸双水解酶阳性，产生黄绿色荧光色素，不需要生长因子，能利用葡萄糖和芳香族化合物生长，不利用淀粉，细胞可为EDTA 溶解，最高生长温度为35-37C。