第45卷第6期2022年11月河北农业大学学报
JOURNAL OF HEBEI AGRICULTURAL UNIVERSITY Vol.45 No.6Nov. 2022
收稿日期：2022-03-31
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（31872132）；河北省现代农业产业技术体系设施蔬菜创新团队项目；河北省研究生
露天西瓜种植技术教育质量提升项目（KCJSX2022048）.
第一作者：崔梦娇（1996—），女，河北唐山人，硕士研究生，主要从事农艺与种业研究.E-mail：*****************通信作者：吕桂云（1975—），女，山东昌乐人，博士，教授，主要从事蔬菜栽培与逆境生理研究.
E-mail：***************
本刊网址：hauxb.hebau.edu
文章编号：1000-1573(2022)06-0088-06DOI ：10.13320/jki.jauh.2022.0098
生防菌复合基质对西瓜幼苗的促生作用
及枯萎病的防治效果
崔梦娇，杨 洋，李敬蕊，吴晓蕾，宫彬彬，高洪波，吕桂云
（河北农业大学 园艺学院，河北 保定 071000）
摘要：以‘早佳8424’西瓜品种为试验材料，研究6种生防菌复合基质育苗对西瓜幼苗生长及枯萎病的防治效果。结果表明，6种生防菌复合基质对西瓜幼苗都具有一定的促生效果，枯草芽孢杆菌HBKYB-5促生作用最显著，幼苗株高、茎粗、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重、地上部干重、壮苗指数、叶绿素含量、根系活力分别为对照的127.5%、131.1%、170%、137.1%、144.4%、139.2%、111.6%、124.7%。6种生防菌复合基质对西瓜枯萎病均具有防治效果，接种病原菌15 d 后，防效达到37.25%～74.05%， HBKYB-5防效最为显著。平板对峙培养试验发现，HBKYB-5显著抑制西瓜枯萎病
菌生理小种1生长，抑菌率达56.82%。综上，HBKYB-5生防菌复合基质在西瓜幼苗促生作用和枯萎病防治方面的效果最好。关 键 词：西瓜；枯萎病；生防菌；复合基质中图分类号： S 651 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
文献标识码：A
Effects of compound substrate with biocontrol bacteria on watermelon
seedling growth and fusarium wilt control
CUI Mengjiao, YANG Yang, LI Jingrui, WU Xiaolei, GONG Binbin,
GAO Hongbo, LV Guiyun
（College of Horticulture, Hebei Agriculture University, Baoding 071000, Hebei, China ）
Abstract: This study compared the effects of six biocontrol bacteria supplemented to the compound substrates on watermelon seedling growth and Fusarium wilt control. The watermelon (Citrullus lanatus.) variety Zaojia 8424 was employed as experimental material. The results showed that biocontrol bacterium Bacillus subtilis HBKYB-5 significantly increased plant height(by 127.5%), stea
m diameter (by 131.1%), fresh weight ratio of shoot(by 170%) and root (by 137.1%), dry weight of shoot (by 144.4%), strong seedling index(by 139.2%), chlorophyll content(by 111.6%) and root vitality compared with that of the control （by 124.7%）. Compound substrates with six biocontrol bacteria had 37.25%-74.05% control effects on Fusarium wilt of watermelon seedlings at 15 d after inoculation of Fusarium oxysporum f. sp. niveum . The compound substrate with biocontrol bacterium Bacillus subtilis HBKYB-5 had the best control effect on Fusarium wilt. Further studies found that Bacillus subtilis
HBKYB-5 could significantly
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第6期
inhibit mycelial growth of Fusarium oxysporum f sp. niveum race 1, whose inhibition rate of mycelial growth reached 56.82%. The compound substrate with biocontrol bacterium Bacillus subtilis HBKYB-5 had the best combination effect on watermelon seedling growth and control of watermelon Fusarium wilt.Keywords: watermelon ; fusarium wilt ; biocontrol bacterium ; compound substrate
将生防菌添加到育苗基质里，可以提早让生防菌定殖在植株根际，通过大量繁殖形成生物屏障，提高植株定植后的防病效果，并可以减少生防菌用量［12］。目前，生防菌功能育苗基质已在棉花黄萎病［13］、烟草青枯病［14］、香蕉枯萎病［15］、黄瓜枯萎病［16］中得到应用，但关于西瓜枯萎病生防菌功能基质的研究还未见报道。
本试验在前人研究的基础上，在西瓜育苗基质中添加生防菌剂，进行育苗、枯萎病防治效果试验，探究生防菌复合基质对西瓜幼苗的生长和枯萎病的影响，以期为西瓜枯萎病功能性生防菌基质的研发提供依据，为西瓜枯萎病绿防治提供新方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
西瓜品种‘早佳8424’；试验用育苗基质为山东商道生物科技股份有限公司育苗基质；枯萎病菌生理小种1（Fusarium oxysporum f. sp.niveum race 1）由河北农业大学园艺学院实验室保存。选用的6种生防菌菌剂包括5种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis ）菌剂和1种多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa ）菌剂，均为已在西瓜枯萎病田间防治应用效果比较好的菌剂。具体编号及信息、含量及剂量见表1。
西瓜[Citrullus lanatus （Thunb.）Matsum & Nadai] 是世界第5大水果，中国的西瓜种植面积最大、总
产量和人均消费量均最高（FAO ，2017）。因为多年连茬种植，西瓜枯萎病日益严重，在西瓜生产中造成了重大的产量损失，病田可减产30%～80%，甚至绝产，枯萎病成为西瓜生产中主要限制因素之
一［1-2］。西瓜枯萎病的防治方法主要有培育抗性品种、
轮作、嫁接、化学防治等，但市场上尚无能对西瓜枯萎病所有生理小种产生抗性的品种，且还存在病原菌发展进化的问题［3］；由于我国人均土地占有面积较少，轮作措施不易实行；嫁接要求较高的技术和成本，且容易对西瓜品质造成影响［4］；化学防治会造成农药抗性、农药残留、环境污染，且目前为止还没有能够有效控制枯萎病发生的化学药剂［5］。生防菌以绿、无污染、保护生态环境的优势成为目前的研究热点。近年来，在利用生防菌防治土传病害方面的研究已取得了一定的进展，筛选出的生防菌包括木霉菌（Trichoderma spp .）［6］、链霉菌（Streptomyces spp .）［7］、假单胞菌（Pseudomunas spp .）［8］、芽孢杆菌（Bacillus subtili ）［9］、放线
菌（Actinomycetes ）［10］等，并在生产中起到一定效果，
但因受各种环境因素和土壤因素的影响，生防菌田间防控效果存在不稳定的问题［11］。利用育苗期间
表1 生防菌菌剂列表
Table 1 The list of biocontrol bacteria agents
生防菌类别
Species of biocontrol
bacteria 菌株编号 Strain No. 活菌数/（亿·g -1
）
Bacteria count
单位体积基质活菌数/（亿·L -1）
Bacteria count per unit volume of
substrate
提供单位或公司Strain source
枯草芽孢杆菌菌剂SDKYB-12025山东盛润高科农业发展有限公司枯草芽孢杆菌菌剂SDKYB-220025山
东君德生物科技有限公司多粘类芽孢杆菌菌剂GXDYB-15025广西业盛旺生物有限公司枯草芽孢杆菌菌剂JSKYB-3 20025江苏水谷欣生物菌种科技有限公司
枯草芽孢杆菌菌剂HBKYB-420025河北奥海股份有限公司枯草芽孢杆菌菌剂
HBKYB-5
20
25
河北省农林科学院植物保护研究所
1.2 试验处理
1.2.1 西瓜种子处理 选取饱满优质的西瓜种子在1.5%（有效氯含量）次氯酸钠溶液中消毒20 min ，然后清水浸种6 h ，在28～30 ℃ 培养箱催芽，选
取发芽一致的种子播种。
1.2.2 生防菌基质对西瓜幼苗生长及生理指标的影响 试验于2021年4—6月在河北农业大学农业科技
园温室中进行。将6种生防菌剂配置成菌液，浓
崔梦娇，等：生防菌复合基质对西瓜幼苗的促生作用及枯萎病的防治效果
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河北农业大学学报
度为25×108 cfu/L，将配置好的菌液分别与5 L育苗基质混合，以只添加灭菌水的基质作为对照（CK），每个处理25株苗，进行3次重复。待幼苗两叶一心时，测定各处理西瓜幼苗的株高、茎粗、植株地上部和地下部鲜质量、干质量，叶绿素含量、根系活力，西瓜幼苗根系指标采用台式扫描仪图像分析软件测定，叶绿素含量的测定采用乙醇、丙酮、水体积比4.5∶4.5∶1。
浸提法，根系活力的测定采用TTC法，壮苗指数=(茎粗/株高+地下部干质量/地上部干质量)×全株干质量
1.2.3 生防菌基质对西瓜枯萎病的防治效果 待幼苗两叶一心时，各处理选取生长一致的幼苗进行移栽。移栽3 d后采用灌根法对每株西瓜苗接种10 mL 浓度为5×106 cfu /mL的西瓜枯萎病菌菌悬液。接种病原菌10、15 d后调查西瓜枯萎病的发生情况，计算病情指数及防治率［17-18］。
病情指数 =100×∑（各级病株数×各级代表值）/ （调查总株数×最高级代表值）
防病效果（%）=（对照组病情指数-处理组病情指数）/ 对照组病情指数×100
1.2.4 生防菌基质对西瓜植株维管束的影响 在接种病原菌13 d时，取各处理相同病害等级的植株进行茎基部横切，用尼康体视镜SMZ1270观察维管束变情况，各处理3次重复。
1.2.5 生防菌菌株对西瓜枯萎病菌的影响 采用平板对峙法［19］，将西瓜枯萎病菌菌饼放于PDA平板中央，在其两侧2.5 cm处均放置滤纸片，取2.5μL 生防菌菌液滴于滤纸片上。3次重复，以只接枯萎病菌菌饼的平板为对照，在28℃培养箱中培养6d，测量对照菌落生长直径及对峙培养平板的菌落直径，计算抑菌率。
抑菌率 =（对照病原菌菌落直径 - 与生防菌对峙培养的病原菌菌落直径）/ 对照病原菌菌落直径×100%
1.3 数据分析
试验数据采用Microsoft Excel 2016、SPSS 20.0软件进行统计分析，采用 Duncan 新复极差检验法进行多重比较（P＜0.05）检验差异显著性。
2 结果与分析
2.1 不同生防菌基质对西瓜幼苗生长的影响
不同生防菌基质处理下西瓜幼苗的长势和叶有明显的差异（图1）。综合所有指标，
GXDYB-1和HBKYB-5表现最好，西瓜苗株高、茎粗、地上部鲜重、地上部干重均显著高于对照；株高以HBKYB-5最显著，为对照的127.5%；茎粗以GXDYB-1效果最好，比对照高37.2%。与对照相比， GXDYB-1、HBKYB-4、HBKYB-5壮苗指数较大，分别比对照增加33.2%、17.7%、39.2% （表2）。以上结果表明：GXDYB-1和HBKYB-5对西瓜幼苗促生效果较为显著。
表 2 不同生防菌基质对西瓜幼苗生长指标的影响
Table 2 Effects of diffrnent biocontrol bacteria substrates on growth of watermelon seedlings
菌株Strain 株高/cm
Height
地上部 Shoot地下部 Root
茎粗/mm
Stem
diameter
鲜重/g
Fresh
weight
干重/g
Dry
weight
鲜重/g
Fresh
weight
干重/g
Dry
weight
壮苗指数
Seedling
index
CK4.37±0.14c3.09±0.04c2.20±0.04c0.18±0.006d0.35±0.01bc0.0160±0.0012a0.1569±0.0119cd SDKYB-15.43±0.10a3.65±0.16b3.31±0.15b0.21±0.005c0.31±0.03c0.0157±0.0005a0.1687±0.0166bc SDKYB-24.87±0.14b3.22±0.05c2.43±0.10c0.17±0.004d0.38±0.02b0.0150±0.0007a0.1372±0.0117d GXDYB-14.84±0.15b4.24±0.14a3.35±0.13b0.20±0.007c0.32±0.01c0.0170±0.0006a0.2090±0.0078a JSKYB-34.45±0.16bc3.72±0.12b2.48±0.06c0.15±0.007e0.37±0.02b0.0100±0.0004b0.1362±0.0159d HBKYB-45.30±0.16a3.55±0.07b3.37±0.09b0.23±0.008b0.44±0.01a0.0155±0.0006a0.1847±0.0130b HBKYB-55.57±0.13a4.05±0.12a3.74±0.05a0.26±0.009a0.48±0.01a0.0147±0.0008a0.2184±0.0208a 注：表中同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著，下同。
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第6
期
图 1 不同生防菌基质处理下西瓜幼苗的生长状况Fig.1 The growth of watermelon seedlings treated with
different biocontrol bacteria substrates
2.2 不同生防菌基质对西瓜幼苗叶绿素和根系活力
的影响
叶绿素在光合作用的光吸收中起核心作用。不
同生防菌基质处理的西瓜幼苗素含量有明显差异。GXDYB-1处理下西瓜苗叶片叶绿素含量显著优于对照和其它处理，SDKYB-2、HBKYB-5处理下叶片叶绿素含量分别比对照增加115.8%、111.6%。除 JSKYB-3根系活力与对照相同外，其它5种生防
菌剂对西瓜幼苗的根系活力均有一定的促进作用，HBKYB-5、GXDYB-1、SDKYB-1促进作用较显著，分别为对照的124.7%、121.2%、120%（图2）。结合上面的结果，GXDYB-1和HBKYB-5对西瓜幼苗促生作用可能与其比较强的根系活力有关。
CK SDKYB-1 SDKYB-2 GXDYB-1 JSKYB-3 HBKYB-4 HBKYB-5
处理 Treatment 总叶绿素含量 /(m g .·g -1)T o t a l c h o r o p h y l l
2.5
2.01.51.00.50.0
处理 Treatment
CK SDKYB-1 SDKYB-2 GXDYB-1 JSKYB-3 HBKYB-4 HBKYB-5
1.2
1.00.80.60.40.2
0.0
根系活力/(m g ·g -1) R o o t v i t a l i r y
图 2 不同生防菌基质对西瓜幼苗叶绿素和根系活力的影响
Fig. 2 Effects of different biocontrol bacterial substrates on chlorophyll and root vitality of watermelon seedlings
2.3 不同生防菌基质对西瓜枯萎病防控的影响
6种生防菌基质处理对西瓜枯萎病均起到了一定的防治作用（表3）。在接种枯萎病菌15 d 后，HBKYB-5处理对枯萎病的防效达到74.05%，SDKYB-1处理防效也较好，为69.43%，JSKYB-3处理防效最低，仅为37.25%。当西瓜幼苗侵染枯
萎病后，幼苗的茎基部会变黄、变褐甚至开裂。如 图3所示，在体视镜下观察各处理茎基部切片，可以看出各处理植株茎基部维管束颜变化有明显差异，对照处理幼苗维管束褐化最严重，其次是JSKYB-3和SDKYB-2，HBKYB-5处理维管束颜最轻，与其病情指数基本相一致。
表 3 不同生防菌复合基质对西瓜枯萎病的防治效果
Table 3 The effect of different biocontrol bacteria compound substrates on controlling watermelon Fusarium wilt
菌株Strain
接种后10 d
10 days after inoculation
接种后15 d
15 days after inoculation
病情指数Disease index 防治效果/%Control effect
病情指数 Disease index 防治效果/%Control effect
CK 49.68±1.33a ＿69.80±1.35a ＿SDKYB-19.30±0.17e 81.28±0.73a 21.34±0.43f 69.43±1.07b SDKYB-221.34±0.88b 57.05±0.99d 40.45±0.97c 42.05±1.07d GXDYB-112.56±0.33d 74.72±1.53b 24.68±0.59e 67.78±1.00b JSKYB-322.60±1.27b 54.51±0.30d 43.80±0.85b 37.25±0.28e HBKYB-416.21±1.77c 67.37±0.75c 28.50±0.80d 59.17±0.80c HBKYB-5
8.20±0.30e
83.49±0.42a
18.11±0.28g
74.05±0.45a
崔梦娇，等：生防菌复合基质对西瓜幼苗的促生作用及枯萎病的防治效果
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第45卷
河北农业大学学
报
图 3 不同生防菌基质对西瓜植株维管束的影响Fig. 3 Effects of different biocontrol bacteria substrates on basal cross section root-stems of watermelon plants
2.4 不同生防菌株对西瓜枯萎病菌生长的影响
6种生防菌菌株与西瓜枯萎病菌生理小种1的对峙培养结果如图4，抑菌带的产生说明6种菌株对致病菌均具有拮抗作用，与只接种致病菌的对照相比，培养6 d 后，6种生防菌的抑菌率为22.38%～56.82%，HBKYB-5抑菌效果最显著，抑菌圈直径为对照的43.4% ( 表4)
。
注：F 为致病菌，B 为生防菌， CK 只接种致病菌，其它处理为致病
菌和6种生防菌的对峙培养。
图 4 不同生防菌菌株对西瓜枯萎病菌菌丝生长的抑制作用Fig. 4 Inhibition of different biocontrol strains on mycelial
growth of Fusarium oxysporum f. sp. niveum 表 4 不同生防菌菌株对西瓜枯萎病菌生长的影响Table 4 Effects of different biocontrol strains on the
growth of Fusarium oxysporum f.sp. nivem
菌株Strain 菌落直径/mm Colony diameter 抑菌率/%Inhibition rate
CK 7.6±0.13a — SDKYB-13.8±0.08c 49.67SDKYB-23.9±0.07c 48.08GXDYB-13.8±0.04c 49.40JSKYB-35.9±0.04b 22.38HBKYB-43.9±0.03c 48.87HBKYB-5
3.3±0.02d
56.82
3 结论与讨论
生物防治过程绿安全、保护生态环境，是一种适合农业可持续发展的病害防治方法，尤其是在土传
病害的防治上。在西瓜枯萎病的防治中，生防菌主要通过重寄生、竞争作用、溶菌作用、抗生作用、促进植物生长和诱导植物系统抗性等机理来提
高西瓜对枯萎病的抗性［20］。张丽荣等［21］观察到木霉菌菌丝附着或者缠绕在病原菌丝上并吸取营养，导致病原菌丝发生变形、断裂、甚至消解；Jiang 等［22］研究发现，贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis ）F 21通过分泌具有抗菌活性的次级代谢产物和诱导西瓜对枯萎病的系统抗性，来抑制枯萎病的生长；Xu 等［23］筛选出一株芽孢杆菌（Bacillus spp.）WB ，通过产生抗真菌化合物、破坏分生孢子结构等来控制西瓜枯萎病。本试验中GXDYB-1 和HBKYB-4对西瓜幼苗的促生作用与其接种病原菌后的防控率不完全一致，说明生防菌的防控效果并不完全受其促生效果的影响；在平板对峙试验中，其中5种菌剂都能明显抑制枯萎病菌的生长，且抑制率差异不显著，但将其添加到基质中进行育苗后，发现各菌株对枯萎病的防控效果并不一致，说明在育苗基质中添加生防菌对枯萎病的防控效果受多方面的影响，可能与生防菌促生作用、在基质中定殖、对基质中的微生物种影响等方面都有关系，其具体生防机理还有待进一步研究。
生防菌能够促进植物的生长发育，孙洪宝等［24］
研究发现，在枯萎病菌侵染条件下，接种利迪链霉菌（Streptomyces lydicus ）A 02固态菌剂，提高了西瓜幼苗的净光合速率和植物内源激素含量，幼苗株高、茎粗、鲜重和干重均有增加；梁宏等［25
］将添加解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens ）hj 1的新型生物有机肥施用后，显著提高了根际细菌和放线菌含量，通过分泌多种抗生素和激素类物质，促进了植株生长，西瓜植株株高、鲜质量和干质量在所有处理中均为最高；Faheem 等人［7］向盆栽土中施用生物有机肥富集的链霉菌（Streptomyces goshikiensis ）YUCU 菌株，西瓜植株的鲜重和干重显著增加。在本试验中，GXDYB-1、HBKYB-5生防菌基质育苗可显著提高西瓜幼苗的株高、茎粗、地上部鲜重及壮苗指数，结合根系活力数据，推测生防菌可能通过提高根系活力，来促进植株地上部的生长。
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