望天树人工林根际溶磷细菌的筛选及溶磷特性

【目的】望天树是我国特有的濒危一级保护树种,人工林栽培是扩大其种群数量的重要手段,磷素供应是林木生长发育的主要影响因子,而溶磷菌在磷转化中起到重要作用。本研究从不同林龄望天树人工林根际土壤中筛选高效溶磷细菌,探究其在不同培养条件下的溶磷特点,以期为望天树微生物肥料的开发与应用提供菌种资源和理论依据。【方法】(1)利用无机磷固体培养基从不同林龄望天树林分根际土中分离筛选溶磷细菌,挑选4株高效溶磷菌,结合生理生化试验和16SrDNA基因序列对其进行鉴定。(2)通过检测溶磷动态,研究溶磷细菌溶磷量与菌液pH的相关关系。(3)采用单因素试验探究高效溶磷菌在不同环境因子和营养因子下的溶磷特性。【结果】(1)共分离筛选出18株溶磷菌,其中溶磷能力较强菌株为P4、P8、P12和P30(溶磷量分别为552.87、559.78、548.53、598.89 mg/L)。(2)经过形态观察、生理生化鉴定及系统发育树分析,菌株P8鉴定为唐菖蒲伯克霍尔德菌,P4和P12鉴定为洋葱伯克霍尔德菌,P30鉴定为蜡状芽孢杆菌。(3)P4、P8、P12和P30菌株的溶磷量与培养液pH值之间均存在极显著的负相关性(P<0.01),相关系数分别为-0.995、-0.990、-0.985和-0.997。(4)单因素试验结果显示:各溶磷菌株在温度为30~35℃,pH为5.5~8.5,NaCl质量分数为0~2.5%,碳(C)源为蔗糖、乳糖和葡萄糖,氮(N)源为草酸铵和硫酸铵时,表现出较好的溶磷效果;菌株P30、P12和P4最适C∶N为20∶1,P8最适合C∶N为40∶1;菌株P12最佳磷源为FePO_(4),P30、P8和P4最佳磷源均为Ca_(3)(PO_(4))_(2)。【结论】不同培养条件会显著影响溶磷细菌的溶磷能力,筛选得到的4株高效溶磷菌具有良好的溶磷能力,且能够溶解多种难溶性无机磷酸盐,可用于望天树专用微生物肥料的研发,具有良好的应用潜力。

黔中黄壤溶磷细菌溶磷特性及对土壤微生物碳循环基因的影响

为探究黔中黄壤区溶磷细菌溶磷特性及其在土壤中的作用,以从贵州省安顺市农田土壤中筛选到的伯克霍尔德菌(Burkholderia sp.)QZW-3、假单胞菌(Pseudomonas sp.)QZY-5、中华根瘤菌(Sinorhizobium sp.)QZY-6共3株溶磷细菌为试验菌株,通过室内培养试验研究不同碳源、氮源条件下菌株的溶磷能力,通过盆栽试验研究菌株对土壤养分以及微生物碳循环基因的影响。结果表明,3株菌株对各种难溶态磷都具有较强的溶解能力;QZW-3、QZY-5、QZY-6均以葡萄糖为碳源时对磷酸三钙溶解能力最强,分别为603.13、645.82、672.21 mg/L;氮源对菌株溶磷能力的影响小于碳源。3株菌株组合处理油菜鲜质量显著高于其他处理,为37.89 g/盆;菌株各处理土壤pH值与基质处理(M处理)相比差异不显著,菌株各处理土壤有效磷、有机质含量均高于M处理。溶磷细菌各处理土壤微生物碳循环基因GHs相对丰度高于M处理,溶磷细菌各处理CEs、PLs、AAs基因相对丰度差异不显著。土壤pH值与AAs基因相对丰度呈极显著负相关关系,与PLs基因相对丰度呈极显著正相关关系;土壤有效磷含量与GHs基因相对丰度呈显著正相关关系,与PLs基因相对丰度呈极显著负相关关系;土壤有机质含量与微生物碳循环各类基因相关性不显著。

丛枝菌根真菌和溶磷细菌协调植物获取磷素的机制

磷素是生物生长发育的重要元素,溶磷细菌和丛枝菌根真菌直接参与土壤磷素活化和植物获取磷素的过程,对生态系统磷养分周转与植物产量的形成具有重要意义。从植物获取和利用磷的策略、植物磷素吸收的丛枝菌根真菌协调途径、植物磷素吸收的溶磷细菌协调途径、植物-丛枝菌根真菌-溶磷细菌的协同作用4个方面,总结分析了植物-微生物协作促进磷养分高效吸收利用的作用机制。分析发现:植物的磷素获取过程需要高效的根系适应能力,通过调控根系形态性状、改变根系分泌物成分与分泌量,促进土壤磷素活化;同时,丛枝菌根真菌可通过与植物间的互利共生物质交换,推动根际与菌丝际的土壤生物活性与化学性质变化,促进植物获取磷素;此外,溶磷细菌与植物、丛枝菌根真菌在土壤界面形成积极互作关系,分泌多种有机酸、降低土壤pH值、提高磷活化相关酶活性改善土壤可利用磷水平。在此基础上,对植物-丛枝菌根真菌-溶磷细菌互作促进植物磷素吸收的研究前景进行了展望。未来应重点关注:菌根属性在互作体系中的作用;分析鉴定互作体系成员的代谢物组成及其潜在功能;探讨生物或非生物因素对土壤微生物群落构建及其功能组装的影响。

樟子松固沙林地可培养溶磷细菌的筛选及鉴定

磷是植物生长发育不可缺少的营养元素,但在土壤中很难被植物直接利用,从而限制了植物的生长,而土壤中的溶磷菌可以促进植物对磷的吸收与利用。本研究旨在通过研究土壤中溶磷菌的种类,从而为微生物肥料菌种的资源库以及微生物解磷菌剂的开发和生产提供菌种资源。本研究通过纯培养方法以及选择性培养基对从樟子松固沙林土壤分离出的解磷细菌的溶磷能力进行定性分析,钼锑抗比色法对其进行定量分析,并通过细菌基因组DNA的提取以及16S rDNA扩增、测序、比对进行鉴定。结果表明:从樟子松固沙林土壤中筛选出3株溶磷能力较强的菌株,编号分别为30-3、30-4和36-5;其近缘物种分别为Bacillus aryabhattai、Paenibacillus tyrfis和Rhizobium tropici,溶磷量分别为37.63、37.63、32.24 mg·L^(-1)。由此可知,樟子松固沙林土壤中具有较多种类的溶磷菌,并且溶磷能力较强,可为后续微生物肥料的开发以及研制提供种质资源参考。

适应玉米的溶磷细菌筛选及其对玉米生长的影响

从石灰性土壤中分离获得4株高效溶磷细菌X5、X6、Z4和Z8,研究其生物学特征,探索其单独及复合的溶磷促生潜能。研究发现菌株X5、X6、Z4和Z8均可以利用玉米根系分泌物作碳源生长。菌株X6和Z4均能产生吲哚乙酸(IAA)和铁载体,菌株Z8可产生IAA不产生铁载体,菌株X5可产生铁载体不产生IAA。盆栽试验结果表明,接种单一溶磷菌及4株菌复合处理均可促进玉米生长,但复合菌群的溶磷促生效果显著高于单一菌株。通过16S r RNA基因序列分析研究菌株的分类地位,初步鉴定X5、X6、Z4、Z8分别为荧光假单孢菌(Pseudomonas fluorescens)、草假单胞菌(Pseudomonas poae)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。

4株溶磷细菌和真菌溶解磷矿粉的特性

溶磷微生物广泛地分布在土壤、根际等生态环境中 ,了解这些微生物溶解难溶性磷酸盐如磷矿粉的特性 ,对于开发利用这些微生物 ,提高磷素利用效率具有重要作用。研究发现 :真菌比细菌溶解磷矿粉的能力要强得多 ,培养基中的铁、镁、锰、钠等成分可以提高真菌的溶磷量 ,但降低了细菌的溶磷量。培养基中磷矿粉用量越高 ,溶磷量越低 ;碳源物质浓度高于 3 %将显著地降低溶磷量。微生物能够破坏磷矿粉的结构 ,使其中的磷在以后的培养过程中更加容易释放出来。可见利用微生物活化磷矿粉中的磷 ,具有良好前景。

烟草根际溶磷细菌的筛选鉴定及抑菌促生效果研究

为了获得具有溶磷、抑菌作用的根际促生菌,分析其对烤烟的防病、促生效果,从潍坊烟区根际土壤中筛选出溶磷细菌,并进行recA基因鉴定,通过室内、田间试验研究其抑菌和促生效果。结果表明,从土壤中筛选到10株溶磷效果较好的菌株,其中菌株CT45-1溶磷、抑菌、促生效果较好,经鉴定为新洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderiacenocepacia);选用此菌株在温室、田间试验中单独及与草酸青霉QM-10混合施用,均能提高烤烟对磷的吸收利用,改善烤烟农艺性状,提高烟叶产量和品质,并在一定程度上提高烟株抗病能力。其中以二者混合施用效果更好,可进一步推广应用。

溶磷细菌和丛枝菌根真菌接种对南方红豆杉生长及根际微生物和土壤酶活性的影响

以南方红豆杉实生苗为材料,采用盆栽实验探讨了高效溶磷细菌草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)CHW10B与丛枝菌根真菌缩球囊霉(Glomus constrictum)单独和双接种条件下,其植株生长、根际土壤可培养微生物数量、土壤酶活和土壤微生物功能多样性变化,在微生态水平揭示接种对南方红豆杉生长的影响及其机制。结果表明:(1)各接种处理对南方红豆杉幼苗均有促生长作用,接种处理苗高、地径和生物量均较对照显著增加,并以双接种促进效果最好。(2)各接种处理提高了南方红豆杉根际土壤可培养细菌、真菌和放线菌含量,增加了土壤微生物碳源利用率,改变了土壤中物种的丰富度和均一度,增加了土壤中的生物多样性。(3)各接种处理促进了南方红豆杉根际重要土壤酶(酸性磷酸酶、脱氢酶、转化酶)活力的增加,且双接种的促进作用最为明显。可见,溶磷细菌(草木樨中华根瘤菌CHW10B)和丛枝菌根真菌(缩球囊霉)具有协同作用,两者同时接种可显著提高南方红豆杉根际土壤微生物数量及土壤酶活力,提高土壤微生物碳源利用率和土壤肥力,增加土壤中的生物多样性,从而达到间接促进宿主植物南方红豆杉生长的目的。

1株溶磷细菌P0417的溶磷机制

以Ca3(PO4)2为磷源,研究溶磷细菌伯克霍尔德氏菌P0417产生的有机酸和磷酸酶对其溶磷效果的影响,探讨溶磷细菌P0417的溶磷机制。结果发现,溶磷细菌P0417液体摇瓶培养5 d后,溶磷量达503.53μg/m L;溶磷细菌P0417产生的有机酸包括草酸、酒石酸、苹果酸、丙酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸,浓度总量达420.59 mg/L;有机酸的溶磷量为493.89μg/m L,磷酸酶粗酶液的溶磷量为18.37μg/m L。结果表明,溶磷细菌P0417的溶磷机制主要是通过分泌有机酸进行溶磷的。

溶磷细菌肥对石灰性土壤磷素转化的影响

通过室内模拟培养和大豆盆栽土培生物模拟试验,研究了磷细菌溶解磷酸钙的能力及在北方石灰性土壤上施用磷细菌肥对土壤磷素转化的影响。试验结果表明:磷细菌菌株具有较强溶解磷酸钙的能力,磷酸钙的溶出率从第1天的2.80%提高到第8天的22.00%。在贫速效磷和富难溶性磷土壤上施用溶磷细菌肥有利于土壤中难溶态的Ca10-P和缓效态Ca8-P含量下降,促使土壤中Ca2-P和Al-P的含量增加,从而使土壤中有效磷含量增加。而对于富速效磷的土壤,无论施菌肥与否对土壤中各种形态的无机磷组分基本没有影响。

1株高效溶磷细菌的分离、鉴定和溶磷能力研究

自太湖沉积物中分离高效溶磷细菌,鉴定并研究其溶磷能力。以Ca_3(PO_4)_2为难溶性磷源,传统10倍梯度稀释法结合透明圈定性筛选溶磷菌株,生理生化特征结合16S rRNA基因系统发育分析法鉴定分类地位,钼蓝比色法测定溶磷量。结果筛选到1株高效溶磷细菌HXZ-21-Ⅲ,经鉴定为伯克氏菌(Burkholderia sp.),该菌最高溶磷量为16.6μmol/mL,溶磷量变化趋势与pH值呈负相关关系。该菌株能有效提高土壤磷的溶出效率,具有良好的应用推广前景。

一株烟草根际溶磷细菌的筛选鉴定及其培养基优化

溶磷微生物可以加速土壤磷素循环,促进植物生长,具有较好的应用前景。本试验以无机磷为唯一磷源的选择性培养基从烟田土壤中筛选具有溶磷功能的细菌,同时分别运用钼锑抗显色法、Salkowski显色法对其溶磷能力、产IAA能力进行检测。通过生理生化特征和16S r RNA测序对溶磷效果较好的菌株JP6进行鉴定。通过模拟试验验证JP6对土壤中有效磷释放的影响;运用单因子试验确定最佳碳源、有机氮源、无机氮源和无机盐,并通过正交试验进行培养基配比优化。结果显示:菌株JP6具有较好的溶磷能力,发酵液中有效磷含量为50.1 mg/L,同时该菌株具有产IAA能力,在R_2A培养基中分泌IAA含量为128.9μg/m L,通过生理生化和16S r RNA序列比对将JP6鉴定为阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae),在土壤中具有较好的溶磷作用,最佳培养基配比为在10%黄豆芽基础上1.5%葡萄糖,2%豆粕,0.5%NH_4Cl,0.5%Ca CO_3。

油茶根际高效溶磷细菌的筛选、鉴定及其安全性测试

本研究利用溶磷圈法和钼锑抗比色法,从油茶根际分离出20株高效溶无机磷细菌,并对其溶磷能力进行定性和定量测试,结果发现,D/d与溶磷细菌的有效磷含量之间没有显著的相关性,而培养液p H与有效磷含量之间存在极显著的负相关性关系(P<0.01)。并采用形态特征、生理生化、Biolog系统和16Sr DNA序列分析对一株溶磷效果最好的菌株NC285进行菌株鉴定,确定其为Bacillus aryabhattai。通过苜蓿植物模型和cbl A毒力基因测定对该菌株进行安全性检测,结果发现,该菌株未检测到cbl A基因,对洋葱和苜蓿安全无致病性。本研究对溶磷细菌的安全应用及提高油茶土壤磷素利用效率具有重要意义。

产多糖溶磷细菌对难溶性Ca-P的活化特性

以肠杆菌EnHy-401、节杆菌ArHy-505、固氮菌AzHy-510和巨大芽孢杆菌P17为材料,比较了4种溶磷细菌在摇瓶培养条件下对不同难溶性Ca-P中的磷活化能力。结果表明,4种溶磷细菌均能促使难溶性Ca-P中的磷活化,但3种产多糖的溶磷细菌(EnHy-401、ArHy-505、AzHy-510)对难溶性Ca-P的活化能力普遍强于不产多糖的溶磷细菌(P17),肠杆菌EnHy-401对Ca3-P、Ca8-P和Ca10-P中的磷活化率分别达61.53%、63.40%和4.32%。在产多糖的溶磷细菌中,有机酸和多糖均高的菌株活化磷的能力最高,3种产多糖的溶磷细菌活化难溶磷酸钙能力的大小顺序依次为肠杆菌EnHy-401、节杆菌ArHy-505、固氮菌AzHy-510。结果还表明,产多糖的溶磷细菌对难溶磷的活化作用是由分泌有机酸和多糖的协同作用实现的,多糖对磷的吸持推动了磷的溶解平衡向溶解方向移动,且该协同作用受胞外多糖持磷能力和环境中C/N的影响,单位体积发酵液中多糖持磷量与菌株的磷活化能力呈正相关。在本试验条件下,C/N值高时,多糖产量高,有机酸分泌多,活化磷的能力就强。同一菌株只有在最适于产有机酸和产多糖的C/N值下,才能表现出最佳的溶磷效果。

西流湖界面沉积物中溶磷细菌筛选及其溶磷能力研究

以无机磷酸钙为磷源,对河南省郑州市西流湖界面沉积物中溶磷细菌进行了分离和鉴定.筛选出4株高效溶磷细菌PS-1,PS-4,PS-11和PS-13,在无机磷培养基中28℃培养96 h溶出的上清液可溶性磷含量分别为580.00,437.98,417.40和283.60 mg.L-1,溶磷率分别为28.71%,21.61%,20.58%和13.89%,溶磷能力与pH之间呈现一定的负相关.根据16S rDNA序列的系统发育分析,PS-1,PS-4和PS-11属于Pseudomonas sp.,PS-13为Aeromonas sp.

生物炭对红壤茶园溶磷细菌数量和土壤有效磷含量的影响

为检测施用生物炭对酸性红壤土壤磷转化和土壤溶磷细菌数量的影响,用茶园土进了8周的接种溶磷细菌的微缩土壤培养实验,设置了0%、1%、3%(重量比)3种添加生物炭处理。结果表明:接种后土壤溶磷细菌数量迅速下降,而施用生物炭显著增加了茶园溶磷细菌的数量,为不施用生物炭的对照处理的10.5~15.25倍。此外,添加生物炭显著提高了土壤p H值、土壤有效磷(Bray-P)含量与土壤碱性磷酸酶活性。相关性分析结果表明:红壤茶园土壤溶磷细菌数量与土壤有机碳、总氮、总磷、有效磷、p H值、碱性磷酸酶活性之间均呈显著正相关关系,与土壤酸性磷酸酶活性呈负相关关系。总之,与对照处理相比较,添加生物炭可以增加红壤茶园土壤溶磷细菌的数量,并对土壤磷素起到活化作用。

溶磷细菌筛选及在复垦土壤上对难溶态磷的活化作用

为研究溶磷细菌在复垦土壤上对难溶态磷的活化作用,通过PVK平板法从石灰性土壤中分离筛选出7株溶磷细菌,7株菌株的溶磷能力在296.5~563.5 mg/L之间,菌株的溶磷能力与溶磷圈直径(D)与菌落直径(d)的比值呈显著正相关(p<0.01);16sRNA序列分析表明,W1、W6属于Enterobacter sp.,W2、W4属于Burkholderia sp.,W3、W5属于Rahnella sp.,W7属于Fluorescent pseudomonas.选择W3、W4、W7作为试验菌株,以磷酸三钙、磷矿粉为难溶态磷源,研究单菌株及组合菌株在配施难溶态磷酸盐条件下对复垦土壤有效磷、各形态无机磷含量及油菜产量的影响.结果表明,同一底物下溶磷细菌各处理复垦土壤有效磷含量和油菜产量显著高于基质处理(p<0.05),组合菌株处理优于单菌株处理,W3+W4+W7处理两项指标都最高;在溶磷细菌+磷酸三钙底物下,W3+W4+W7处理复垦土壤有效磷含量和油菜产量分别比单施溶磷细菌、溶磷细菌+磷矿粉两个底物下同一处理显著增加94.81%、40.25%和34.13%、9.43%;相同底物下溶磷细菌各处理复垦土壤Ca2-P、Ca8-P、A1-P、Fe-P含量都高于基质处理,Ca10-P含量小于基质处理,O-P含量与基质处理差异不显著.这一结果可为溶磷细菌在复垦土壤上应用技术的研发提供理论基础.

最佳组合溶磷细菌的筛选及培养条件的优化

试验研究了不同溶磷细菌的组合效应,筛选出最佳组合,并通过单因子试验和正交试验对最佳组合菌株的培养条件进行了优化。结果表明:溶磷细菌最佳组合为拉恩式菌(W2)+假单胞菌1(W3)+假单胞菌2(W4);W2+W3+W4以葡萄糖为碳源、硫酸铵为氮源培养液有效磷含量最大,为609.1 mg/L,比空白增加了18.4倍;正交试验表明W2+W3+W4的最适培养条件为葡萄糖15 g/L,硫酸铵为0.67 g/L,培养液初始p H值7,接菌量1%,经过进一步实验,W2+W3+W4在优化后培养条件下对磷酸三钙的溶解能力为664.29 mg/L,比在普通发酵培养液中的溶磷量显著增加55.19 mg/L(P<0.05),为增强溶磷微生物在土壤中的竞争能力和溶磷能力提供理论基础。

溶磷细菌对复垦土壤有效磷及各形态无机磷含量的影响

为探索溶磷细菌在复垦土壤中对磷的作用效果,采用室内摇瓶培养的方法,研究了溶磷细菌及其组合对磷酸钙的溶解能力,从而确定最佳组合,并探讨最佳组合溶磷细菌对复垦土壤有效磷及各形态无机磷含量的影响。结果表明,拉恩式菌(W2)+荧光假单胞菌1(W3)+荧光假单胞菌2(W4)培养液的有效磷含量最高,为609.1 mg/L,其为最佳溶磷细菌组合。施用此溶磷细菌组合肥可以增加复垦土壤有效磷含量,复垦土壤有效磷含量表现为BG(溶磷细菌肥+磷酸钙)处理>B(溶磷细菌肥)处理>MG(基质+磷酸钙)处理>M(基质)处理>CK(空白),其中,B处理在苗期、拔节期、收获期分别比M处理显著增加15.7%、119.7%、54.1%,BG处理在苗期、拔节期、收获期分别比MG处理显著增加55.8%、91.8%、88.9%。在玉米苗期和收获期,施用溶磷细菌可以增加复垦土壤Ca_2-P、Ca_8-P、Fe-P、Al-P含量,其中收获期B处理比基质处理M分别显著增加86.6%、88.7%、38.6%、83.3%;复垦土壤O-P和Ca_(10)-P含量均表现为MG>BG>M>B>CK,溶磷细菌对复垦土壤O-P含量影响较小,对Ca_(10)-P含量影响较大,苗期和收获期B、BG处理Ca_(10)-P含量分别比对应的基质处理M、MG处理降低5.8%、23.1%和9.5%、24.4%,即溶磷细菌可以减少复垦土壤Ca_(10)-P的含量。土壤有效磷含量与土壤Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P含量呈极显著正相关,与O-P、Ca_(10)-P含量无显著相关性。

溶磷细菌及组合对复垦土壤磷素有效性的影响

为研究溶磷细菌对复垦土壤磷素有效性的影响,通过PVK平板稀释法从石灰性土壤中分离筛选溶磷细菌,将溶磷能力强的作为试验菌株,采煤沉陷区复垦第3年土壤为供试土样通过盆栽试验研究单菌株及其组合对复垦土壤有效磷、磷吸附特性、油菜产量和吸磷量的影响。试验筛选出7株溶磷能力在296. 5～563. 5 mg·L^(-1)之间的菌株,其溶磷能力与溶磷圈直径(D)/菌落直径(d)的比值呈显著正相关;结合形态特征、生理生化及16sRNA序列分析得出,W1、W6属于Enterobacter sp.,W2、W4属于Burkholderia sp.,W3、W5属于Rahnella sp.,W7属于Fluorescent pseudomonas。选择W3、W4、W7作为试验菌株,试验结果表明溶磷细菌可以提高复垦土壤有效磷、磷酸酶、蔗糖酶、油菜产量以及吸磷量,与单菌株试验相比,组合溶磷细菌对复垦土壤磷素影响较大,W3、W4、W7菌株组合复垦土壤有效磷、磷酸酶、蔗糖酶、油菜产量和吸磷量在所有组合中最高;溶磷细菌可以降低复垦土壤最大吸磷量(Xm)和吸附常数(k),W3、W4、W7 3株菌株组合复垦土壤最大吸磷量和吸附常数最小,分别为555. 6 mg·kg^(-1)和0. 002 8;因此在复垦土壤上W3、W4、W7 3株菌株共同施用对磷素有效性的效果最佳。