硅酸盐细菌的选育及铝土矿细菌脱硅效果

为了找到能从高硅含量铝土矿中脱硅的细菌,利用无氮铝硅酸盐矿物培养基对菜园土、生物钾肥、铝土矿等材料进行了硅酸盐细菌的分离,筛选到一株编号为GSY—5#的产荚膜芽孢杆菌。通过对该细菌的形态、生理生化等表型特征以及固体、液体培养条件研究,发现该细菌菌体大小为(1～1.2)μm×(4～7)μm,荚膜呈椭圆形,大小为(5～15)μm×(10～30)μm;培养后期产生芽孢,芽孢呈椭圆形,大小为(1.5～1.7)μm×(3～4)μm。显微镜下观察细菌不运动,没有观察到鞭毛。该菌生长最适pH为7.3～8.4,最适生长温度为30℃。在矿物盐固体培养基上生长良好,具有较强的固氮能力。通过比较该菌与胶质芽孢杆菌模式菌株的生理生化特征,可认为GSY—5#菌株是硅酸盐细菌胶质芽孢杆菌。使用GSY—5#菌株对5种含有不同铝硅酸盐矿物的铝土矿进行了生物脱硅研究,浸出条件为pH7.2,30℃,200r/min,矿浆含量5%,浸出7d。5种矿样的A/S分别从4.58,6.74,6.03,5.09,2.93提高到5.88,8.45,8.55,6.79,13.54,表明该株硅酸盐细菌具有一定的脱硅能力。

硅酸盐细菌解钾作用机理的综合效应

硅酸盐细菌能释放土壤含钾硅酸盐矿物中的磷、钾、硅等元素 ,直接供给植物生长利用 ,同时亦具有固氮能力。这为挖掘土壤潜在肥力、发展可持续农业提供了一条新的思路。本文分析了硅酸盐细菌对钾长石、伊利石的解钾作用过程 ,细菌 矿物复合体的形成 ,细菌对矿物的溶蚀作用 ,矿物晶体结构与细菌的解钾作用关系 ,复合体微环境的变化对细菌解钾作用的影响以及细菌对K+ 的主动吸收等 ,从微生物矿物学的角度讨论了硅酸盐细菌对含钾硅酸盐矿物解钾作用的机理问题 ,提出了硅酸盐细菌解钾作用综合效应的看法 ,并就农业生产上的利用问题指出 ,应根据当地的土壤环境 ,选择适宜的生产菌种和吸附剂 ,并配合使用其它化学肥料和有机肥料。

硅酸盐细菌的筛选及其对番茄营养的影响

通过初筛、溶解硅酸盐矿物能力的分析和生物检验3个步骤,从蚯蚓肠道中分离得到1株不仅具有很强的溶解硅酸盐矿物的能力,而且对小麦幼苗生长有促进作用的细菌,经鉴定为胶质芽孢杆菌（实验室编号为RGBc13）。将此细菌接种到土壤并进行番茄盆栽试验,发现该菌株在根际和非根际土壤大量繁殖,根际区域有效磷钾含量大幅度提高,番茄生物量增加,磷钾吸收量也显著增加。

紫色土硅酸盐细菌的表型特征及溶磷解钾能力

对 40株分离自四川、重庆等地的代表性紫色土中的硅酸盐细菌和 1株参照菌株进行了 5 2个表型性状的数值分析 ,探讨了硅酸盐细菌液体振荡培养后 pH值、菌数变化与溶磷、解钾量之间的关系 .结果表明 :紫色土硅酸盐细菌绝大部分属于胶胨样芽孢杆菌 (Bacillusmucilaginosus) ,但在个体和群体生长特征、碳氮源利用、硝酸盐还原能力、耐盐性和溶磷解钾等生理生化特性方面表现出明显的多样性 .经聚类分析 ,供试菌株在 80 %相似水平分成 4群 ;群I菌株在 86 %相似水平分为 2个亚群 .不同的硅酸盐细菌菌株的溶磷、解钾特性差异较大 ,具有溶磷解钾双重特性的菌株约占供试菌株 (含参考菌株 )的 2 2 % ,只具溶磷特性的约占 2 9% ,其溶磷效果较显著 (有效磷增加最高达 40 .6 4% ) ,而解钾效果不明显 (有效钾增加最多的只有 7.9% ) .供试紫色土硅酸盐细菌的溶磷、解钾特性与菌株生长过程中产酸有关 ,其溶磷、解钾量与培养液中pH值的降低呈正相关 .图 5表 3参 2

硅酸盐细菌的研究进展

硅酸盐细菌能释放由硅酸盐组成的岩石矿物中的磷、钾、硅等元素, 直接供给植物生长利用, 同时亦具有固氮能力。这为挖掘土壤潜在肥力、发展可持续农业提供了诱人的前景。硅酸盐细菌的特殊生理功能与适应能力必然由特殊的基因所操纵,因而有重要的理论研究价值和巨大的开发潜力。本文从形态学、解钾机理、解钾效果、解钾条件、分类地位和实际应用等6个方面对国内外近几十年来硅酸盐细菌的研究概况作一综述,

桑树根际硅酸盐细菌的分离鉴定及解钾能力测定

利用选择性培养基,从桑树根际土样中分离获得29个具有解钾能力的细菌分离株,经rep-PCR DNA指纹分析得到24株硅酸盐细菌。通过解钾能力测定,筛选出FK2、FK3、FK8、FK11、FK4′、FK23和PK187个具有较强解钾能力的菌株,其中FK2菌株的解钾能力最强,有效态钾增长41.79%。对这7株具有较强解钾能力的细菌进行菌落形态特征观察及16S rDNA序列测定和同源性分析:FK2菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),FK3和FK23菌株为中华根瘤菌属(Sinorhizobium sp.),FK11和FK8菌株为根瘤菌属(Rhizobiumsp.),FK4′菌株为中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium sp.),PK18菌株为屈挠杆菌属(Flexibacter sp.)。

不同土壤中硅酸盐细菌生理生化特征及其解钾活性的研究

在以钾长石粉为唯一K源的硅酸盐细菌选择性培养基上,从我国部分省市土壤中筛选到16株硅酸盐细菌,以本实验室保藏NBT菌株为参照,对其生理生化特性、耐盐性、抗生素抗性、温度敏感性及释K能力等生物学特性进行了测定.结果表明,17株硅酸盐细菌菌体均为杆状,产生椭圆至圆形芽胞.其中SB6、SB13为短杆状,SB4、SB6、SB10、SB15菌株是G+,其余菌株是G-.NH4+、NO3-为良好N源,且能在无N培养基上生长.菌株SB13和NBT解K能力较强,释放的K比接灭活菌对照分别增加49.1%和45.3%.菌株SB2、SB4、SB5、SB6在20g/L NaCl浓度的培养基上能生长,在温度为10℃～40℃范围内供试硅酸盐细菌能够良好生长.

秦岭山区硅酸盐细菌的分离、筛选以及初步鉴定

针对秦岭周至县不同生境的土壤进行硅酸盐细菌的分离与筛选,对20株生长较好的硅酸盐细菌进行摇瓶培养,测定其发酵液的水溶性钾含量,挑选出解钾能力较强的菌株,并使用传统生理生化特征试验和Biolog微生物自动鉴定仪两种方法对其进行鉴定。结果表明,QL21为1株解钾能力较强的菌株,解钾率为25.1%,该菌为G+革兰氏阳性,菌体为长杆状,产生椭圆芽孢以及椭圆形肥大荚膜,其生理生化特征与芽孢杆菌很接近,经Biolog微生物自动鉴定仪鉴定为芽孢杆菌。

硅酸盐细菌的分离、鉴定及其生物学特性研究

采用硅酸盐细菌培养基分离法从全国采集的288份土样中分离出具有解钾能力的硅酸盐细菌8株,依据菌落形态、生理生化特性鉴定和16S rDNA全序列分析,它们被鉴定为胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)。采用火焰亮度计测定其可溶性钾的含量,其中K1和K3菌株的解钾量分别比对照组高48.16%和56.57%,达到7.73μg/g和9.08μg/g。盆栽试验的结果表明,25 d后K1提高玉米苗的根长、株高、叶宽和鲜质量分别达42.91%、18.88%、9.11%和116.73%,K3分别对应提高72.51%、22.81%、14.06%和198.51%。

硅酸盐细菌在矿物工程领域应用研究进展

综述了硅酸盐细菌在矿物工程领域的研究现状。研究显示 ,在矿石除杂、浮选工艺、提取有价值金属、溶磷解钾等方面进行了一些研究 ,取得了一些进展。指出今后需加强这方面的研究工作 。

硅酸盐细菌NBT菌株解钾效能及对钾的吸持作用

在摇瓶和土壤耗竭条件下研究了硅酸盐细菌NBT菌株的解钾作用以及对作物生长的促进作用。结果表明 ,在摇瓶条件下 ,培养 12 0h ,NBT菌株可以从钾长石中释放K 15 9.1mg/L ,比接灭活菌对照 (48.8mg/L)增加 2 2 6 .0 2 % ;耗竭条件下NBT菌株在未灭菌土壤中的解钾作用与在灭菌土壤中的解钾作用相当。在未灭菌土壤中 ,NBT菌株释放的矿物钾占植株吸钾量的 14.4 %～ 4 3.1% ;不接菌或接灭活菌处理土壤中矿物钾的释放量为零或极少。NBT菌株的解钾效能与土壤中速效性钾及有机质含量密切相关。土柱试验表明 ,供试土壤接种硅酸盐细菌后的土壤滤液中流失的钾比接种灭活硅酸盐细菌后的土壤滤液中流失钾减少 2 9.6 %～ 5 6 .5 % ;硅酸盐细菌NBT菌株荚膜多糖吸附钾的量占加入钾的量的 31.8%～ 6 9.4 %。NBT菌株的吸钾作用与NBT菌株本身及荚膜多糖的多少密切相关。

一株硅酸盐细菌的鉴定及其系统发育学分析

从南京地区黄棕壤中分离的一株好氧、革兰氏阴性、产芽孢的硅酸盐细菌NBT菌株 ,能产生丰厚的荚膜 ,具有鞭毛 ,能水解淀粉、产生吲哚、液化明胶 ,全细胞脂肪酸为硬脂酸C16∶0 、软脂酸C18∶1(Δ9) 和anteiso C15,DNA的G +Cmol%为 5 3 7%。 1 6SrRNA基因测序和系统发育学分析的结果表明 ,该菌株与胶质芽孢杆菌B 75 1 9(Bacillusmucilaginosus)、土壤芽孢杆菌B 75 1 7(B .edaphicus)亲缘关系最近。该菌株与B .edaphicusB 75 1 7的总DNA杂交率为 69% ,在形态、生理生化特征上有差异 。

硅酸盐细菌GSY-1胞外多糖的性质及其对铝土矿的脱硅效果

从1株硅酸盐细菌GSY-1的发酵液中提取胞外多糖,经紫外扫描和特征颜色反应,其不含有蛋白质和氨基酸,红外扫描表明有典型的多糖吸收峰.利用多糖脱硅试验表明:多糖含量0.1g·L-1,矿浆浓度10g·L-1,浸矿条件30℃,200r.min-1,3d,铝土矿样的A/S(铝硅比)从2.84提高到4.19,增幅达47.54%,差异显著,由此确定该胞外多糖具有显著的铝土矿脱硅能力.

硅酸盐细菌的解钾作用及对棉花的增产效果

对硅酸盐细菌NBT菌株的解钾作用以及对棉花的增产效应进行了研究。结果表明 ,以钾长石为唯一钾源 ,在摇瓶条件下 ,培养 12 0小时 ,NBT菌株可以从钾长石中释放 2 0 7.9mg/L钾 ,比接灭活菌对照(4 8.8mg/L)增加 32 6 .0 2 % ,经生物学统计分析 ,差异达极显著水平 (F =3991.9>F0 .0 1=10 .92 ) ;以土壤矿物为唯一钾源 ,NBT菌株能释放 10 5 .7mg/L钾 ,比对照 (5 1.6mg/L)增加 10 4.84% ,差异达极显著水平 (F =3110 .2 7>F0 .0 1=10 .92 )。棉花施用硅酸盐菌剂后平均增产皮棉 86 .4～ 161.7kg/hm2 ,增产幅度为 10 .64～ 2 1.95 %。

硅酸盐细菌代谢产物对硅酸盐矿物的浸溶作用研究

研究发现,硅酸盐细菌JXF菌株在含有石英粉的培养基中能合成有机酸、氨基酸、多糖等各种代谢产物并分泌释放到发酵液中。随着发酵时间的延长,发酵液中4种有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸)含量逐渐降低,说明细菌又以它们为营养物质进行生长繁殖;在菌种的不同发酵期,合成氨基酸的种类不同,在无氮或含石英粉的培养基中,有利于细菌大量合成多糖类物质。摇瓶试验表明,有机酸、氨基酸、多糖均具有破坏高岭石晶格结构的能力而释放出其中的铝、硅,原因是这些有机物具有络合矿物中各种金属离子的有机基团并有一定的酸溶作用。试验还表明,各种代谢产物在浸出硅酸盐矿物中具有协同作用,三者的混合物的浸矿效果明显好于它们各自对矿物的作用效果。

棉花根际硅酸盐细菌解钾机理的初步研究

对盐碱地棉花根际硅酸盐细菌进行了分离、纯化，从中筛选出5株菌株，在液体培养条件下测定了硅酸盐细菌的解钾能力，培养液中速效钾质量浓度在3．61-5．3mg／L之间，其中K1菌株的速效钾质量浓度最高；测定培养液中有机酸，菌株均可分泌草酸、酒石酸、乙酸、柠檬酸，草酸质量浓度最高达到41．01μg／mL，酒石酸的质量浓度最高达到19．04μg／mL，乙酸质量浓度最高达到17．91μg／mL，柠檬酸质量浓度最高达到16．69μg／mL。测定了培养液多糖的质量浓度在1．15-2．27g／L，上清液中钾的质量浓度与多糖的质量浓度呈负相关；通过对5株硅酸盐细菌的氨基酸分析，分泌氨基酸的质量浓度在4．3-130．8μg／L；菌株解钾特性与酸的产生有一定的相关性，培养液pH值下降到6．12-6．46，pH与培养液中速效钾含量表现出负相关。

硅酸盐细菌解钾兼拮抗活性菌株的筛选

从紫色土壤中分离筛选出具有解钾拮抗双重活性的硅酸盐细菌CS1和CS2 9菌株 .接菌处理 ,其水溶性钾分别增加 75 %和 6 5 % ,转化率达 0 .82 %和 0 .72 % .两株菌对革兰氏阳性的蜡样芽孢杆菌 ,金黄色葡萄球菌 ,藤黄八叠球菌等和革兰氏阴性的大肠杆菌均有较强的抑菌活性 .筛选菌株中 91.2 %具有解钾活性 ,但拮抗活性菌株只占总数的11.6 % ,表明二性状之间无相关关系 .表 4参

硅酸盐细菌的生物效应和根际效应

通过土培和水培试验,探讨了硅酸盐细菌的生物效应和根际效应。结果表明,当硅酸盐细菌的处理浓度在0～250g·L-1浓度范围内时,对小麦种子的发芽率几乎无影响。在0～2g·L-1浓度内,促进小麦苗和根的生长,以2g·L-1浓度对小麦苗和根的促生效果最佳;浓度为2～250g·L-1时,生长促进作用逐渐减弱直至抑制小麦的生长。硅酸盐细菌也能促进玉米苗的生长,对玉米根的促生效果优于地上部。硅酸盐细菌处理的小麦根际pH和速效P含量明显低于对照,而速效K则高于对照。

硅酸盐结构对硅酸盐细菌生长代谢及脱硅的影响

硅酸盐矿物的结构会影响硅酸盐细菌的生长。选用一株硅酸盐细菌JG-02,观察该细菌分别在含高岭石、石英、铝土矿的培养基中生长规律,监测培养过程中的理化参数以及浸出前、后固体矿样的表面变化,来了解硅酸盐细菌对不同结构的硅酸盐矿物的作用。结果表明:该菌株在不同矿物环境中生长规律基本一致,但细菌数量、产酸、产多糖的能力差别较大,菌株在含高岭石的培养基中生长较好、产酸产多糖较多,浸出液中SiO2含量最多(40.8mg/L),而在含石英的培养基中则较少,但红外结果显示试验菌株与高岭石、石英发生了相似的作用。因此,层状结构硅酸盐矿物比架状结构的更利于JG-02的生长、侵蚀。

硅酸盐细菌HM8841菌株解钾作用的研究

早在三十年代苏联学者从土壤中分离到硅酸盐细菌,并测定解钾强度,培养5d分离出来的钾量为原硅酸盐中含量的15.9％,同时在不同土壤和不同农作物上进行了盆栽和田间试验,证明对农作物生长有较好的促进作用和增产效果。也有一些学者认为硅酸盐细菌的作用是刺激作用,为农作物补充钾素营养是微不足道的。 作者分离到硅酸盐细菌HM8841菌株,经工业发酵研制成菌剂。该菌剂经几年的大面积推广应用,在缺钾土壤上对各种农作物均表现出较好的增产效果。尤其在土壤中速效钾严重不足的情况下,施用该菌剂增产更加明显。这充分说明土壤缺少速效钾是限制农作物增产的重要原因。HM8841菌株能为农作物提供一定量的钾素使农作物提高产量。但其解钾能力有多高,能提供多少钾素,需要进一步研究。为此作者采取不同的方法,不同的底物对HM8841菌株的解钾效能进行了研究。