复合菌系17N对玉米秸秆的降解作用

秸秆是一类重要的生物质能源,但由于秸秆直接还田后降解速率慢,影响下一茬作物的生长;因此,筛选秸秆降解菌对于农业生产中秸秆还田的高效利用尤为重要。为筛选能够快速高效降解玉米秸秆的菌系资源,将玉米秸秆壳分别浸泡于土浸液、土浸液(10%培养基)、土浸液(20%培养基)和纯净水中。结果表明,14和35 d时的土浸液对玉米秸秆壳的降解率均高于纯净水的降解率,且土浸液与土浸液(10%培养基)、土浸液(20%培养基)的降解率无明显差异。土浸液中进一步分离获得了复合降解菌系17N,用该复合菌系的发酵液浸泡三角瓶中的玉米秸秆壳,14和35 d时土浸液与复合菌系17N发酵液的降解率均高于纯净水。复合降解菌系17N发酵液对埋土玉米秸秆块具有良好的降解效果,优于三角瓶中对玉米秸秆块的降解效果。灭菌花盆土+灭菌网袋秸秆块+600 mL发酵液的降解率为37.0%,未灭菌花盆土+灭菌网袋秸秆块+600 mL发酵液的降解率为24.7%,三角瓶+发酵液+秸秆块的降解率为34.7%,不加发酵液的处理,即灭菌花盆土+灭菌网袋秸秆块处理的降解率仅为18.1%,明显低于3个加发酵液的处理。说明复合菌系17N对埋土玉米秸秆具有良好的降解作用。

中国向日葵生产、消费现状与前景

近年来,向日葵产业作为一个传统产业越来越受到人们重视。以联合国粮食及农业组织(FAO)统计的中国内地数据为基础,对2000—2019年中国向日葵生产现状、消费量、消费结构及进出口贸易现状进行统计分析,探讨中国向日葵生产与消费的动态趋势。结果表明,中国向日葵年度种植面积是总产量的关键制约因素,种植面积及总产量稳定将推动向日葵产业稳步发展;国内向日葵消费量变化呈频繁波动趋势,消费结构中的种子消费持续处于低水平的平稳状态;中国向日葵出口量始终高于进口量,且进口量与出口量间的差距逐年增大。在此基础上,对未来10年中国向日葵贸易发展趋势进行了展望,并建议在发展国际贸易出口的同时适度增加进口贸易;同时向日葵作为中国油料作物的补充,在中国耕地面积有限的情况下,应通过提高单产并开发国内盐碱地种植来增加向日葵总产。

Bacillus megaterium L6 菌株防治燕麦炭疽病的研究

【目的】研究对燕麦炭疽病具有防效的生防菌。【方法】采用平板拮抗试验及促生效果盆栽试验,设置喷施清水(CK)、喷施炭疽菌孢子悬浮液、喷施Bacillus megaterium L6菌悬液和炭疽菌孢子悬浮液、喷施Bacillus megaterium L6菌悬液4组处理,利用紫外-可见分光光度计测定并计算苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和丙二醛(MDA)含量。【结果】亲缘关系进化树分析发现,L6菌株与Bacillus megaterium OUCMDZ4181菌株聚为一类,并鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。通过平板拮抗试验发现Bacillus megaterium L6菌株对炭疽菌的抑菌率达89.89%。经过Bacillus megaterium L6菌株与炭疽菌混合处理后,9 d内燕麦的MDA含量降为炭疽菌处理的28.07%,PAL活性水平较炭疽菌处理也有提高;在Bacillus megaterium L6菌株单独接种和与炭疽菌株混合接种下对燕麦植株均具有促生效果,对苗高和根长的促生率分别为15.13%、25.40%和11.06%、17.24%。【结论】Bacillus megaterium L6菌株可激发燕麦对炭疽菌的诱导抗性,且对燕麦根与苗的生长有促进作用。

玉米秸秆低温降解复合菌的筛选及其菌种组成

为筛选适用于北方高寒区玉米秸秆低温降解的复合菌系,促进还田玉米秸秆原位腐解,本研究以内蒙古不同地区采集的57份菌源样品为材料,采用富集培养方法和以玉米秸秆为碳源的低温(15℃)继代培养技术,以不同培养代数秸秆降解率和酶活性为筛选指标,选择高效降解玉米秸秆的复合菌系,并明确其玉米秸秆降解特性及菌种组成多样性。结果表明:57份菌源材料经多层次递进式筛选后获得3个玉米秸秆低温高效降解复合菌系,编号分别为M44、M14和M2,15℃培养20 d后,玉米秸秆降解率分别为35.33%、33.34%和31.33%。其中M44的玉米秸秆降解率较对照(GF-20)高12.25%,秸秆组分中半纤维素和木质素降解率分别较对照高5.47%和23.13%;滤纸酶、内切葡聚糖酶、木聚糖酶和漆酶的活性较对照分别高7.41%、1.44%、13.85%和17.88%。由高通量测序可知,Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes为各菌系中的优势菌门,M44中的优势属为Trichococcus、Acinetobacter;M14主要由Azospirillum、Enterococcus组成;M2主要由Delftia、Sphingobacterium组成。综上所述,以玉米秸秆为碳源筛选获得的复合菌系M44在低温(15℃)条件下具有高效降解玉米秸秆的能力。

玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的粉剂配方及其降解效果研究

为明确不同配方对复合菌系GF-20活性的影响,提高复合菌系的保存稳定性和施用便利性,以复合菌系GF-20为对象,采用滤纸条法研究不同载体及其不同负载量对生物相容性的影响,采用失重法测试粉剂产品的秸秆降解效果。结果表明:采用硅藻土做载体时,菌剂的滤纸降解能力最高,进一步研究发现其最佳负载比为2:1(菌液体积:载体质量,mL:g),在此条件下制成的菌剂在低温(10℃)下的玉米秸秆降解率比对照高9.5%,且二者之间存在显著差异,从显微镜观察发现,菌剂处理后秸秆表皮出现明显缺刻和断裂。以上研究表明复合菌剂GF-20粉剂在低温条件下具有较好的秸秆降解能力,可促进北方高寒地区玉米秸秆降解速率。

不同耕作方式结合秸秆还田对玉米内生细菌多样性的影响

【目的】研究土默川平原不同耕作方式与秸秆还田模式下玉米内生细菌群落组成及功能,揭示不同耕作与秸秆还田方式促进玉米秸秆降解的内生菌资源,并为其选择性分离培养及其功能验证奠定基础。【方法】以内蒙古自治区土默川平原灌区连作玉米茎秆为研究对象,利用Illumina Mi Seq高通量测序技术,分析不同耕作及其秸秆还田方式连年定位试验条件下,玉米成熟期内生微生物多样性及群落结构差异。【结果】综合分析表明,免耕及深翻对玉米内生细菌群落多样性影响显著。不同耕作方式对玉米内生细菌群落组成结构的影响大于秸秆还田,玉米内生细菌群落结构首先可分为2类,第一类是免耕及其秸秆还田,第二类是其他7种耕作方式。从属水平来看,9种耕作方式共有的优势菌群分别为假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌科未分类属(unclassified_f_Enterobacteriaceae)、泛菌属(Pantoea)、拉乌尔菌属(Raoultella)、拉恩氏菌属(Rahnella1),秸秆还田可增加拉乌尔菌属及肠杆菌科未分类属的丰度。【结论】不同耕作方式改变了玉米内生细菌多样性、群落组成和结构;秸秆还田处理能够增加玉米茎秆中对秸秆降解有积极作用的拉乌尔菌属及乳球菌属(Lactococcus)的相对丰度。

群体感应系统对甜瓜果斑病菌MH21致病力的影响

以N-乙酰高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactone,AHL)为信号分子的群体感应(quorum-sensing,QS)系统是很多病原细菌的重要致病性调控因子。本文自甜瓜果斑病菌——西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)菌株MH21中克隆到AHL信号合成基因luxIMH21,并构建了其缺失突变体MΔluxIMH21及转化有AHL信号降解酶编码基因aiiA和aidH的工程菌株MAiiA和MAidH。信号检测结果显示MΔluxIMH21、MAiiA和MAidH菌株均无AHL信号产生,同时细菌的游动能力及在基本培养基中的生长速率均显著下降,但对细菌生物膜形成和在非寄主植物烟草上诱导过敏性坏死反应的能力没有影响。盆栽条件下,经低浓度(104CFU/mL)MΔluxIMH21、MAiiA和MAidH菌株处理的甜瓜种子萌发后幼苗死亡率显著低于野生型MH21和lux-IMH21基因互补菌株MΔluxIMH21HB的处理;而高浓度细菌(108CFU/mL)处理种子后,除MAidH菌株处理引起的死苗率明显低于野生型MH21处理,其他菌株与MH21没有显著差异。子叶注射试验也得到相似的结果,以低浓度细菌(104CFU/mL)注射甜瓜子叶后发现MΔluxIMH21、MAiiA和MAidH菌株甜瓜子叶中的繁殖速率及对子叶的致病力与野生型MH21相比均显著下降;而高浓度细菌(108CFU/mL)处理子叶时,MΔluxIMH21和MAiiA菌株与野生菌MH21相比致病力无显著差异,仅有MAidH菌株的致病力明显下降。说明QS系统影响菌株MH21在低细菌浓度下对甜瓜幼苗的致病力,这种作用可能与影响细菌生长有关。

向日葵菌核病生防菌株的筛选及防效分析

为了从内生菌资源中筛选出对向日葵菌核病有防效的生防菌株,本研究从12个向日葵品种籽粒中分离获得不同菌落形态的33株内生菌株,在此基础上,利用纸杯法进行初筛,从中选出两株对菌核病具有良好防效的菌株,进而采用离体叶片接种试验进行复筛,筛选出一株对菌核病离体防效达100%的内生菌菌株KB3(Bacillus subtilis)。温室盆栽条件下KB3能够显著降低向日葵苗期菌核病的病情指数,防治效果达79.47%。含菌培养基接菌试验表明菌株KB3发酵滤液对核盘菌的抑菌率为68.46%,分皿试验发现KB3能够抑制核盘菌黑色菌核的形成。通过全基因组测序,分析预测到KB3中有7个次级代谢产物合成基因簇。本研究所采取的纸杯法和离体叶片接种相结合的筛菌方法将对菌核病生防菌株的筛选具有参考意义,所获KB3菌株对于向日葵菌核病的防治具有一定的应用前景。

向日葵籽粒拮抗核盘菌的内生菌分离筛选及鉴定

为向日葵菌核病生物防控提供依据,对引起向日葵菌核病的核盘菌[Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary]具有拮抗作用的生防菌进行筛选。以9种不同基因型向日葵自交系籽粒为材料,从中分离和鉴定了内生菌,筛选出对核盘菌具有抗性作用的生防菌株,通过对该生防菌株经细菌基因组DNA提取、PCR扩增,构建16S rDNA基因序列比对鉴定,以及平板对峙法拮抗活性检测,从向日葵材料217014籽粒中分离出内生菌,该内生菌为芽孢杆菌属枯草芽孢杆菌,命名为Y116。Y116能够有效抑制核盘菌菌丝的生长以及菌核的形成,对引起向日葵菌核病的核盘菌具有生物防控效果。

玉米秸秆低温降解菌的分离与鉴定及复配菌降解效果研究

在15℃下利用纤维素刚果红培养基,采用平板涂布法分离具有明显水解圈的单菌株11株,并根据单菌特性进行有效组配,在液态、固态和模拟环境培养模式下,通过测定滤纸酶活性及玉米秸秆降解率进行复配菌筛选及降解效果评价。组配获得10组复配菌,复配菌A、D、G在15℃条件下培养可分解滤纸,且复配菌的降解能力优于单菌。复配菌在3种培养模式条件下的玉米秸秆降解率总体趋势为模拟环境培养>固体培养≥液体培养,其中复配菌G在模拟环境培养条件下降解效果最优,滤纸酶活性(FPA)为32.96 U/mL,较CK增加20.98 U/mL;秸秆降解率为47.56%,较CK增加21.56%。经16SrDNA分子鉴定,复配菌G由Pseudomonas sp.、Cellulosimicrobiumcellulans、Achromobactermarplatensis、Pseudomonas fuscovaginae组成。

复合菌系GF-20低温降解玉米秸秆过程中群落演替与理化特性

【背景】秸秆的生物降解具有高效率和环保等特点而备受关注。【目的】明确复合菌系GF-20秸秆降解过程中发挥重要作用的功能微生物类群及其与降解特性的关系。【方法】将复合菌系GF-20在10°C条件下恒温培养,定期取样测定其生长特性及秸秆分解特性,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同降解时期复合菌系的群落结构变化规律。【结果】复合菌系GF-20在接种后1 d内进入对数生长期,pH值迅速下降至6.98,总糖含量迅速降低至0.22 mg/mL;3 d后体系可溶性化学需氧量降低至4.77 g/L,氧化还原电位迅速降低至-303 m V,并高效分泌纤维素酶;培养15 d时玉米秸秆降解率为31.97%,木质素、纤维素和半纤维素降解率分别为32.30%、44.85%和43.84%。在玉米秸秆降解过程中,降解初期(2、5 d)的优势菌属为Cellvibrio(29.55%)、Chryseobacterium(7.35%)、Hydrogenophaga(3.86%)和Pseudomonas(3.42%);降解中期(7、10d)的优势菌属为Azospirillum(9.92%)、Rhizobium(6.99%)、Nubsella(5.06%)和Stenotrophomonas(3.37%);降解后期(12、15 d)的优势菌属为Taibaiella(13.82%)、Pleomorphomonas(13.69%)、Flavobacterium(14.89%)、Cellulomonas(7.18%)、Devosia(7.36%)、Pedobacter(4.32%)和Sphingomonas(2.23%)。【结论】明确了复合菌系GF-20在不同降解时期微生物群落结构演替规律以及秸秆降解特性动态变化,为复合菌系的合理化利用提供理论依据。

低温复配菌系对玉米秸秆的降解特性及稳定性

针对我国北方地区冬季还田秸秆腐解慢导致的出苗率降低及病虫害加重等问题,探究外源促腐微生物在低温条件下对玉米秸秆的降解特性,为低温秸秆降解复配菌系的大田应用提供数据支持。本研究利用单菌株Achromobacter deleyi(A3)、Pseudomonas plecoglossicida(A4)、Aspergillus terreus(A)和Phanerochaete chrysosporium(P)构建复配复合菌系GF-Z,测定其秸秆降解特性及在不同初始pH值、NaCl浓度和温度条件下的降解率、酶活性等。结果表明:复配菌玉米秸秆降解能力随滤纸酶、木聚糖酶及漆酶活性的增加而增加,复配菌GF-Z在15℃条件下培养30 d玉米秸秆降解率为38.79%,滤纸酶、木聚糖酶和漆酶活性分别为14.59 U·mL^(-1)、5.86 U·mL^(-1)和54.49 U·L^(-1);在NaCl浓度0.02%~2.5%、初始pH 4.0~9.0条件下,GF-Z酶活性均保持了81%以上,玉米秸秆降解率36.2%~37.5%;当温度范围为13~25℃时,酶活性保持了85%以上,玉米秸秆降解率达38.79%。

内生菌莫拉维假单胞菌GF-55促进玉米生长和提高抗倒伏功能分析

【背景】内生菌对作物生长发育和抗逆性有重要作用,本团队分离筛选了一株显著促进玉米生长的莫拉维假单胞菌(Pseudomonas moraviensis)GF-55。【目的】揭示莫拉维假单胞菌GF-55的促生抗倒伏能力。【方法】开展了盆栽及温室种植试验,并测定了玉米生长发育和抗倒伏相关指标。【结果】通过分析表明,GF-55菌处理与对照相比,玉米株高、苗干重和苗鲜重分别增加43.47%、26.67%和82.44%,根干重、鲜重、长、体积、表面积和平均直径分别增加231.25%、96.42%、141.68%、46.51%、37.07%和52.38%。菌株GF-55分泌生长激素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、嗜铁素相对含量和解磷量分别为30.88μg/mL、50.20%和58.43 mg/L;温室试验发现施菌处理可显著提高玉米吐丝期后茎秆的抗倒伏效果,玉米茎秆穿刺、弯曲和压碎强度较对照分别增加15.78%、55.83%和33.71%。施菌处理的秸秆半纤维素、纤维素和木质素含量较对照分别增加10.56%、2.91%和48.01%。【结论】莫拉维假单胞菌GF-55具有促进玉米苗期生长并增强玉米吐丝期后抗倒伏的功能,其在玉米促生和抗倒伏方面有重要的应用价值,这为该菌种的开发利用提供了理论支持。