金属抗性促生细菌Burkholderia sp.减缓玉米幼苗镉毒害和阻抗镉转运

为探明金属抗性促生细菌对减缓玉米镉毒害和阻抗镉转运的影响,本研究采用砂培试验向营养液中添加不同浓度重金属镉,研究接种镉抗性促生细菌YM3(Burkholderia sp.)对玉米苗干质量、生理指标、镉含量及金属转运基因表达情况的影响。结果表明,接种菌株YM3能促进玉米生长,且在镉胁迫环境中菌株促生效果更显著,使玉米根、茎、叶干质量分别增加9.09%~40.00%、63.33%~84.41%、48.50%~67.48%;接种处理玉米叶绿素总量增加1.70%~53.17%、根系活力增加7.40%~16.93%;游离脯氨酸降低3.04%~21.82%;当镉浓度为12 mg·L^(-1)时,丙二醛含量降低26.37%;接种菌株显著降低玉米地上部镉含量,使茎、叶镉含量分别降低13.64%~41.84%和17.85%~20.29%;q-PCR对金属转运相关基因HMA2、HMA3和Nramp5进行表达量的检测,结果表明接种菌株对重金属转运相关基因转录水平的表达调控受镉浓度影响。在0 mg·L^(-1)和8 mg·L^(-1)镉处理中,接菌处理HMA2、HMA3和Nramp5表达量在根中均表现为下调,在8 mg·L^(-1)和12 mg·L^(-1)镉处理中,接菌处理HMA2和Nramp5表达量在叶中均表现为下调。接菌处理通过不同程度影响基因HMA2、HMA3和Nramp5表达量来阻控玉米苗对镉的吸收转运。研究表明,在镉胁迫环境下接种镉抗性促生菌株Burkholderia sp.YM3能促进玉米苗生长,减缓玉米苗镉毒害,并阻控镉从根部向地上部转运,这对于玉米安全生产具有重要应用潜力。

两种镉积累型小麦根际微生物群落结构及功能多样性

为探究不同积累型小麦品种对根际微生物群落结构及功能多样性的影响,以镉低积累型小麦济麦22和镉高积累型小麦冀5265为研究材料,采用分离培养法和Biolog-Eco微平板法分析根际细菌数量、可培养优势群落结构以及微生物群落功能多样性。结果表明:污染土壤济麦22根际总细菌数量和抗Cd细菌数量均显著高于冀5265,而非污染土壤中两品种间无差异。污染土济麦22根际发现较多产脲酶和高镉抗性菌株(200 mg/L)。污染土济麦22根际优势菌多为Arthrobacter sp.和Bacillus sp.,冀5265根际优势菌主要为Streptomyces sp.;非污染土济麦22与冀5265根际优势菌群相似,均以Bacillus sp.为主。Biolog试验结果表明,两个小麦品种根际微生物群落对碳源的利用能力存在差异,济麦22根际微生物AWCD值、Mc Intosh指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数在污染土和无污染土中均显著高于冀5265。因此,污染土壤中不同积累型小麦品种根际微生物群落结构及功能多样性均存在差异,该研究结果对于揭示高低积累型小麦根际微生物机制提供了重要参考依据。

强化基础提升能力,激发学生学习兴趣

针对传统微生物实验教学中存在的学生被动学习、积极性不高的问题,对微生物实验教学中的教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面进行了优化和改革,旨在激发学生的实验兴趣,提高学习的主动性,以强化学生的基本技能、增强实践能力、培养学生的综合素质。

镉耐性固定细菌的筛选及其对不同品种小麦镉吸收的阻控效应

为筛选重金属耐性固定细菌并探索其阻控小麦对重金属的积累效应,从根际土壤筛选镉耐性固定细菌,研究细菌吸附特性以及细菌对两种小麦Cd含量、富集系数和转移系数的影响。结果表明:筛选到一株镉耐性固定细菌菌株YM4,经16S rDNA序列分析鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.)。YM4能耐受225 mg·L-1高浓度Cd2+,在含50 mg·L-1Cd2+培养基中对Cd的去除率达到58.9%。YM4对Cd的去除以胞外吸附为主。红外光谱分析发现,细胞壁上参与吸附或结合Cd的官能基团主要有─OH、─NH、羧基和磷酸基团等。小麦盆栽试验中,YM4显著降低小麦地上部(茎叶、麦壳)Cd积累量(11.31%~46.05%和10.12%~42.22%),使籽粒Cd积累量明显下降(26.79%~62.24%,红麦;25.27%~28.99%,白麦)。YM4能显著降低两种小麦茎叶、籽粒和麦壳的Cd富集系数以及籽粒的Cd转移系数。研究表明,镉耐性固定细菌Pseudomonas sp. YM4能降低小麦籽粒Cd含量,阻控小麦对Cd的吸收积累,对中轻度Cd污染土壤的粮食安全生产具有潜在应用价值。

一株铅镉抗性菌株WS34的生物学特性及其对植物修复铅镉污染土壤的强化作用

从土壤样品中筛选出一株对碳酸铅、碳酸镉活化能力最强的铅镉抗性细菌WS34,并研究其生物学特性.经生理生化特征及16SrDNA序列分析,菌株WS34被鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderiasp.WS34).菌株WS34对多种重金属和抗生素具有抗性,具有溶磷、分泌吲哚乙酸、产生铁载体和ACC脱氨酶的能力,并对温度、pH、盐浓度具有一定耐受性.利用盆栽试验研究了菌株WS34、EDTA及EDTA和WS34复合3种处理下对印度芥菜和油菜生长及富集铅镉能力的影响.结果表明,菌株WS34能促进供试植物生长,使印度芥菜和油菜的干重分别比对照增加21.4%～76.3%和18.0%～236%,铅镉积累量比对照增加9.0%～46.4%和13.9%～329%,且油菜中的增加量大于印度芥菜.EDTA能使印度芥菜和油菜的铅镉积累量比对照分别增加25.1%～475%和10.1%～84.5%.0.5mmol.kg-1EDTA+菌株WS34的复合处理下,植物的重金属吸收量与EDTA处理相当甚至高于EDTA处理.

烟草亲和性解钾PGPR菌株筛选及其促生效果研究

【目的】为筛选具有烟草亲和性的解钾PGPR菌株,考察PGPR对烟草生长和叶片钾含量的作用。【方法】采用解钾细菌培养基和烟草凝集素双重筛选技术,从健康烟草幼苗根际土壤中筛选具有高促生潜力的烟草亲和性解钾PGPR,测定菌株解钾能力,选取优良解钾菌株进行盆栽接种试验,调查PGPR对烟株生长影响,并测定叶片含钾量。【结果】烟草亲和性细菌占全部菌株数量的84.11%;18株PGPR的解钾能力、产IAA、产铁载体能力较强;其中7株PGPR能显著促进烟草幼苗根系生长发育,促进根系和地上部分干物质量积累,具有较大的促生长潜力。11株PGPR能促进植株对钾素的吸收,使烟草叶片含钾量显著高于施用同样水平钾肥的对照,达到施用100%钾肥处理的水平。经综合评价,TK11、TK32、TK54、TK84、TK89共5株高效烟草亲和性菌株具有进一步研究和应用的潜力。5株高效PGPR经鉴定分属5个属,具有丰富的多样性。【结论】烟草凝集素可作为筛选高效专用PGPR的有效工具,获得的5株优良PGPR为研发烟草专用生物钾肥提供了可靠材料。

水稻根际固氮菌促生特性评价

利用半固体培养基和土壤栽培经水稻特异性根际固氮菌处理的水稻幼苗,发现固氮菌属(Azotobacterspp.)菌株R-N00、R-N1110和R-N1112具有较强的促生能力。半固体培养基栽培获得接种3株菌株的水稻幼苗干重分别提高16.60%、9.23%和9.37%,根干重分别提高38.00%、30.00%和55.00%;土壤栽培获得接种菌株的水稻幼苗干重分别提高93.25%、90.18%和97.21%,根干重分别提高71.25%、72.21%和74.92%。这3株菌的固氮能力分别为13.37、11.93和13.57 mg.L-1;合成铁载体能力均达到5+;分泌吲哚乙酸分别为6.79、8.60和3.39 mg.L-1;溶磷能力分别为41.63、37.76和39.78 mg.L-1。结果表明,水稻根际促生菌的各种促生生理活性共同作用促进水稻幼苗生长,为高效生物肥料的研究提供参考。

具菲降解特性植物内生细菌的分离筛选及其生物学特性

从长期受石油污染的植物体内分离到内生细菌36株,通过平皿促生和定殖试验筛选出1株能高效降解菲并明显促进小麦生长、能在小麦体内良好定殖的内生细菌7J2菌株.同时,对菌株7J2的生物学特性进行了研究.结果表明,菌株7J2在菲含量为30mg·L-1的条件下,28℃振荡培养6d,菲的降解率达到99.81%.菌株7J2能够产生吲哚乙酸(IAA)(3.4±0.2)mg·L-1)和铁载体(2,3-二羟基苯甲酸)(4.3±1.6)mg·L-1).振荡培养3d,接活菌的培养基中有效磷浓度比接灭活菌的处理增加了32.5%.另外,菌株7J2对重金属Pb2+、Cr2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+均有较强的抗性.通过16SrDNA序列测定,菌株7J2属于肠杆菌属.

植物根际促生菌株对小麦根系发育的影响

用从小麦、棉花、水稻根际分离的24株植物根际促生菌株处理小麦幼苗,进行半固体和/或盆栽试验,测定小麦根系和地上部分的9项指标。半固体试验对根干重促生显著的9株菌株中,7株对根总长、9株对根总表面积、5株对根尖数、8株对分支数和株高及7株对茎干重促生显著。盆栽试验对根干重促生显著的10株菌中,全部对根总长和根总表面积、6株对根尖数、8株对根分支数、9株对株高及7株对茎干重促生显著。半固体和盆栽试验中显著促生指标均达5个以上的5株菌株中,4株为假单胞菌,表明假单胞菌对小麦的促生效果较好。PGPR对小麦根的总长度、总表面积、根尖数、分支数有明显促生作用,这些指标与小麦根干重、株高和茎干重显著相关。

油菜亲和性根际菌株的筛选及其促生效果

【目的】从油菜根际土壤中筛选油菜亲和性根际菌株,以期获得油菜专用优良特异性根际促生菌。【方法】采用常规稀释平板法从油菜根际筛选油菜根际细菌,提取油菜凝集素进行复筛,获得油菜亲和性根际细菌,测定复筛菌株的产铁载体、吲哚乙酸(IAA)能力,以及1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶和溶磷活性,采用盆栽试验评价菌株对油菜的促生效果。【结果】经过复筛获得油菜亲和性根际细菌32株,其中30株菌株具有产铁载体能力,16株菌株的产铁载体能力达到5+水平;29株菌株具有溶磷活性,7株菌株产量达到100.00μg/mL;16株菌株能产IAA,菌株P17的产量最高,达到30.48mg/L;7株菌株具有ACC脱氨酶活性。盆栽试验表明,有25株菌株具有不同程度的促生作用,N10和K6促生作用显著,22株菌株的促生作用达到施全肥水平。【结论】采用凝集素作为筛选工具可以快速获得大量与油菜具有特异亲和性的PGPR菌株,菌株N10和K6作为油菜特异性PGPR具有很大的应用潜力。

水稻根际促生细菌促生生理活性评价

为了考察水稻特异性PGPR菌株各生理活性对水稻幼苗初生根数、次生根数、茎干重和根干重的影响,筛选优良PGPR菌株,采用改良的CAS检测法、Salkowski比色法、钼蓝比色法和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶检测法分别测定菌株产铁载体、产吲哚乙酸(IAA)、溶磷能力和ACC脱氨酶活性,利用Hoagland半固体培养基和土壤盆栽法培养水稻幼苗。结果表明,IAA产量低的菌株对水稻幼苗初生根数、次生根数和茎干重的增长有明显的促进效果;根干重明显随铁载体产量增加而增加;溶磷活性高的菌株对水稻幼苗茎干重和根干重的增加均有明显的促进作用;低ACC脱氨酶活性的菌株促进水稻幼苗初生根的生长,活性高的菌株促进次生根数的增加。根据半固体试验结果,选择7株具有明显促生效果的菌株进行盆栽试验,结果证实,这些菌株均具有显著的促生效应。

铜耐性优势植物根际土壤铜抗性菌株的筛选及其对铜的促溶作用

从铜矿废弃地重金属耐性优势植物根际土壤中分离筛选到两株抗高浓度Cu的细菌菌株HQN2和JYC17。对菌株HQN2和JYC17溶解难溶性Cu的作用进行了研究。结果表明:菌株HQN2和JYC17具有明显的溶解碳酸铜的能力,与接灭活菌对照相比,菌株HQN2和JYC17分别使培养液中水溶性Cu含量增加306%和136%,培养液的pH由初始的7.00分别降低到4.08和4.46,另外,Cu能促进供试菌株有机酸(葡萄糖酸、苹果酸和乙酸等)的合成。菌株HQN2和JYC17对土壤中难溶性Cu亦有明显的促溶作用。与接灭活菌对照相比,菌株JYC17和HQN2分别使土壤中交换态Cu含量增加110%和270%。经生理生化特征分析及16SrDNA序列分析,菌株HQN2和JYC17分别被鉴定为节杆菌属(Arthrobactersp.)和微杆菌属(Microbacteriumsp.)。

高等农业院校微生物实验室以人为本管理模式初探

科学合理的实验室管理,是保证微生物学实验教学顺利进行的前提和保障。笔者从当前农业院校微生物实验室管理的现状入手,积极探索构建开放式微生物实验室在实验内容、试剂与仪器、开放时间等方面的运行管理模式,并在实践中收到良好的效果。

棉花根际解钾细菌的生理活性和促生效果

考察优良棉花根际解钾菌株K1111、K1114、K2115、K3105和K3205的溶磷、解钾、产铁载体和产吲哚乙酸等生理活性。将其接种到棉花根际,通过盆栽试验,研究5株菌株对棉花根系发育与生长的影响。结果表明,这5株菌的产铁载体能力均达到5+(极高量)水平;分泌吲哚乙酸的浓度在6.6～12.4μg/mL之间;同时具有很高的溶磷能力。接种5株菌株的棉花根系活力、株高和干重均显著高于不施钾肥的对照组,高于或相当于施钾对照组。

西瓜枯萎病内生拮抗细菌YGRE24的分离鉴定及其特性研究

采用稀释涂布平板法结合平板对峙法,从表面消毒的西瓜根中筛选到一株能够高效抑制尖孢镰刀菌西瓜专化型3种生理小种的内生细菌YGRE24。菌株YGRE24对尖孢镰刀菌西瓜专化型3种生理小种的抑制率分别为54.76%、55.95%和55.24%,且其除菌后的培养液也具有明显的抑菌效果。该菌株对小麦赤霉病菌、水稻纹枯病菌等也具有很强的拮抗作用。此外,菌株YGRE24还具有溶磷、产吲哚乙酸、产铁载体的促生特性。盆栽试验表明,该菌株能够在接种病原菌的情况下促进西瓜苗的生长,使地上部分的鲜重和干重分别增加44.75%和30.32%,可以缓解病害对西瓜苗生长的影响。经形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析初步确定菌株YGRE24为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。

小麦根际溶钾细菌对小麦生长和吸收钾素的影响

为了考察小麦根际亲和性溶钾细菌对小麦生长和小麦钾肥利用的影响,采用盆栽法栽培小麦,测定小麦干物质积累、叶片含钾量、土壤速效钾含量,考察溶钾细菌对小麦地上部分植株钾素积累量和钾肥利用率的影响。结果显示,11株溶钾细菌接种处理使小麦地上部分干重超过施100%钾肥的对照CK2的水平,WS25和WS27处理的小麦干物质积累极显著高于CK2,分别比CK2高11.66%和23.34%;在小麦苗期,11株溶钾细菌处理的小麦根干重和小麦植株钾素积累量均高于CK2;在旺长期,11株溶钾细菌处理的植株钾积累量均高于施50%钾肥的CK1,3株菌(WS25、WS27、WS28)处理的小麦植株钾素积累量高于CK2,其中WS27极显著高于CK2;11株溶钾细菌处理的钾肥利用率均高于CK1和CK2,其中WS27使得小麦的钾肥利用率在苗期和旺长期分别比CK2高出17%和40%。溶钾细菌可以促进小麦植株对土壤中钾素的吸收和利用,提高肥料利用率,促进小麦植株的生长和发育。

海州香薷(Elsholtzia splendens)根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性

【目的】重金属耐性植物海州香薷根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性研究将有助于了解微生物-超富集植物相互关系和植物修复机理、开发微生物-香薷重金属修复新技术。【方法】采用稀释平板涂布法从海州香薷根际筛选铜抗性菌株,测定菌株溶磷和产生吲哚乙酸、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶的特性,采用16S rDNA限制性酶切多态性分析(amplified rDNA restriction analysis,ARDRA)研究铜抗性细菌的遗传多样性,根据16S rDNA相似性对产ACC脱氨酶的菌株进行了鉴定。【结果】分离纯化到27株抗Cu2+20 mg/L的细菌,所有菌株均能产生吲哚乙酸或其衍生物,44.4%的分离菌株能够分泌高量的铁载体。分离菌株在60%相似性水平上可聚类分为7个群。5株细菌具ACC脱氨酶活性,菌株2EBS12、2EBS13、2EBS15、3EBS11属于不动杆菌属(Acinetobacter),菌株2EBS14属于产碱菌属(Alcaligenes)。【结论】海州香薷根际铜抗性细菌具有丰富多样的生物学特性和遗传多样性,不动杆菌属和产碱杆菌属细菌具ACC脱氨酶活性。

黄单胞菌P5310-luxAB菌株在水稻根际的吸附与土壤中的存活

目的研究标记菌株在水稻国丰1号幼根根表的吸附动态规律和不同类型土壤中存活情况,为禾本科植物凝集素介导作用、吸附的影响参数和联合固氮的研究及应用提供科学依据。方法采用三亲本杂交法将发光基因luxAB导入水稻根际促生菌黄单胞菌(Xanthom onassp)P5310菌株中,标记菌株P5310-luxAB能稳定遗传,luxAB基因的导入不影响标记菌株生长特性。结果 P5310-luxAB菌株存在稳定型和松散型两种吸附,随标记菌株浓度变化的吸附规律符合Langmu ir等温吸附方程,水稻根表最大吸附量qm=3.33×109CFU/g,吸附系数α=2.86×10-8。凝集素处理的水稻根表对标记菌株的亲和力增强,吸附量也随之增大。标记菌株在灭菌土壤和不灭菌土壤中都能很好的存活。在前25 d,不灭菌土壤中菌落数要低于灭菌土壤,随着营养的消耗,细菌明显减少;但补充营养后,在灭菌土壤和不灭菌土壤中标记菌株数量都快速增加,证明标记菌株与不灭菌土壤中的土著微生物的竞争占优势,很快与灭菌土壤中的菌数接近,证明菌株能在土壤中很好地存活与定植。结论以上研究结果为菌株P5310的开发应用提供了可靠的实验数据。