一株海洋杆菌属新菌种XAAS-72^(T)的植物促生功能分析及ACC脱氨酶蛋白结构预测

【目的】研究海洋杆菌属新菌种XAAS-72的植物促生功能,挖掘其潜在功能基因。【方法】通过对菌株全基因组测序,分析相关功能基因组成,挖掘ACC脱氨酶合成相关的候选基因,并进行功能预测。【结果】海洋杆菌属新种Pontibacter kalidii XAAS-72菌悬液处理可显著提高盆栽小麦麦苗生长,其基因组长度为5054860 bp,含1个环形质粒,总GC含量为54.52%,注释的基因数目为4391个,编码蛋白数4261个,具有多种抗逆和促生相关基因。其与Pontibacter sp.BAB1700的ACC脱氨酶(1-aminoeyclopropane-1-earboxylate-deaminase)相似度最高为72.48%。该蛋白属于不稳定亲水性蛋白,不具备跨膜结构,且无信号肽结构。【结论】海洋杆菌属新种XAAS-72蕴藏着丰富的抗逆和植物促生相关基因。

耐盐植物促生菌W-1鉴定及其对红豆草耐盐性的影响

【目的】为获得耐盐植物促生菌,从甘肃景泰一处盐碱地中的植物根系中分离出多株耐盐菌,其中部分耐盐菌具有明显的植物促生特性。【方法】在前期研究基础上,选取1株耐盐菌W-1和盐敏感植物红豆草(Onobrychis viciaefolia)为试验材料,对菌株W-1的物种分类、耐盐、耐酸碱能力和植物促生特性进行检测,并探究其对不同浓度NaCl处理下红豆草生长和生理特性的影响。【结果】耐盐菌W-1为革兰氏阳性菌、产芽孢、无荚膜、有鞭毛,16S rDNA测序及比对结果显示,菌株W-1为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis)。菌株W-1对NaCl最高耐受度为13%,pH耐受范围为4.5-8.5。菌株W-1具有溶磷、解钾、固氮、产铁载体、产吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)脱氨酶活性等多种植物促生功能。接种菌株W-1可显著提高红豆草的干重、鲜重,促进其根系生长。在100和150 mmol/L NaCl胁迫下,接种W-1可显著增加红豆草可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和叶绿素含量以及过氧化氢酶活力,降低过氧化氢含量以及叶片黄化率和死亡率,减缓盐胁迫对红豆草生长的不利影响。【结论】W-1是一株具有耐盐、耐酸碱的优良植物促生菌,可增强豆科牧草的耐盐性。

外源水杨酸和植物促生菌对低温弱光胁迫下金鱼草生长及生理的缓解效应

以金鱼草为试材,在低温弱光(5℃,光照强度100μmol·m^(-2)·s^(-1))条件下处理金鱼草,研究不同浓度水杨酸(SA)和植物促生菌(PGPB)配施对金鱼草幼苗生长及生理指标的影响,以期为增强金鱼草抗低温弱光环境的特性提供参考依据。结果表明:低温弱光胁迫下金鱼草生长受抑制,光合作用下降,ASA-GSH循环受阻,而低温弱光胁迫下添加各浓度SA以及SA+PGPB处理对金鱼草生长均具有显著的促生效应,明显提高金鱼草的株高、茎粗、叶面积、总生物量和根系活力。低温弱光胁迫下,2 mmol·L^(-1)SA+PGPB处理的金鱼草叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素(a+b)、类胡萝卜素含量分别比对照处理增加了162.1%、128.6%、149.0%和102.3%,金鱼草Fv/Fm、Fv/Fo和ΦPSⅡ分别比对照增加136.4%、57.4%和200.0%,NPQ则下降47.6%;金鱼草气体交换参数Pn、Tr和Gs分别增加107.7%、237.5%和91.8%,Ci则下降30.4%;低温弱光胁迫下2 mmol·L^(-1)SA+PGPB对金鱼草提高ASA、GSH、ASA/DHA以及GSH/GSSG的效果最好,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)以及谷胱甘肽还原酶(GR)活性也达到常温常光处理下的水平。结果可知,低温弱光胁迫下各浓度SA或SA+PGPB处理能够通过增加叶绿素含量,提高根系活力,改善植物光合特性以及叶绿素荧光参数,提高ASA-GSH相关抗氧化物质以及酶活性来促进植物生长,其中以2 mmol·L^(-1)SA+PGPB缓解金鱼草受低温弱光胁迫的效果最好。

植物促生菌对甘薯茎尖组培苗生长和抗氧化指标的影响

为了探讨植物促生菌对甘薯茎尖组培苗生长和抗氧化指标的影响,选用肠杆菌(Enterbacter sp.)S05、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)N22和B3、鲁氏不动杆菌(Acinetobacter lwoffii)SL24、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)F05以及巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)F08共6株促生菌开展了试验。结果表明:6株促生菌均可促进甘薯茎尖组培苗株高和鲜重的增加,其中F05菌株和N22菌株的提升效果较优;6株促生菌对甘薯茎尖组培苗叶片中丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响不同,其中N22菌株较空白对照显著降低MDA含量,F05菌株对SOD和POD活性的提高效果最好,表明F05菌株和N22菌株有利于甘薯茎尖组培苗生长及抗逆性的提高。研究说明应用植物促进菌可以促进甘薯茎尖组织培养幼苗生长,提高其环境适应性,有利于甘薯相关食品、饲料和药用工业的持续健康发展。

植物促生菌提高植物耐盐性的研究进展

土壤盐碱化会导致农作物产量急剧下降,已成为全球农业生态系统的一大威胁。目前生产中已采用多种修复盐碱地和恢复其生产力的方法。其中,植物促生菌(Plant Growth Promoting Bacteria, PGPB)的利用被认为是一种很有前景的盐渍土壤修复生物肥料,适用于盐渍土壤复垦和提高作物生产力。耐盐PGPB利用多种机制影响植物的生理、生化和分子生物学响应以应对盐胁迫。这些机制包括通过离子稳态和渗透液积累的渗透调节,通过形成自由基清除酶保护植物免受自由基的侵害,产生氧化应激反应,通过合成植物激素及其他代谢物维持植物正常生长。本文综述了盐胁迫下PGPB促进植物生长的各种机制,并着重介绍了PGPB在改善植物盐胁迫方面的最新进展,并对其后续研究热点进行展望。

植物促生菌暹罗芽孢杆菌37402-1的功能特性及对大蒜的促生效果

大蒜(Allium sativum L.)是我国的重要经济作物,主产地连作障碍严重,其种植生产的持续性受到制约。植物根际促生菌(PGPR)能够促进植物生长、防治病害且对环境友好。研制高效防控大蒜土传病害的微生物肥料对我国大蒜产业可持续发展和绿色发展有着重要的生态学和现实意义。以实验室前期从山东省金乡县连作大蒜根部分离的细菌为供试菌株,筛选获得对大蒜根腐病病原真菌尖刀镰孢菌(Fusarium oxysporum)ACCC37402和拟枝孢镰刀菌(Fusarium sporotrichioides)ACCC36464具有较好拮抗效果的菌株37402-1。菌株37402-1的PGPR功能特性研究结果显示:对大蒜根腐病病原真菌ACCC37402和ACCC36464的抑菌率分别为52.70%和37.98%;经16S rDNA基因序列同源性分析,确定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis);具有水解蛋白能力、产铁载体能力、溶解有机磷和无机磷的能力。温室盆栽试验显示,接种暹罗芽孢杆菌37402-1菌悬液能够促进大蒜幼苗的生长。田间试验表明,接种暹罗芽孢杆菌37402-1菌剂使大蒜增产12.78%,并改变土壤酶活性(提高土壤蔗糖酶和土壤脲酶活性,降低土壤过氧化氢酶活性)。菌株暹罗芽孢杆菌37402-1兼具多种功能特性,对大蒜根腐病具有较好的拮抗效果,同时可以显著促进大蒜幼苗生长,并可在大田条件下促进大蒜的单产,有望开发成为高效的微生物肥料生产菌种。

氧化亚氮还原细菌YSQ030的筛选、鉴定及其植物促生特性

筛选获得具有氧化亚氮(N_(2)O)还原活性及植物促生特性的细菌,为新型微生物肥料的研发与应用提供微生物资源。通过固氮培养基筛选以及含硝酸钠和琥珀酸钠的营养肉汤培养基纯化,从水塘芦苇根际土中分离得到一株细菌YSQ030;通过形态观察、16S rRNA基因序列和生理生化特征分析,对菌株进行鉴定;采用无氮反硝化培养基测定菌株的N_(2)O还原能力;通过纯培养试验测定菌株的促生特征并通过水培试验研究其对水稻的促生效应。结果显示,菌株YSQ030为反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans),含nosZ基因;在30℃、转速为200r/min、氧气浓度为0%的前提下,还原N_(2)O的效率为66.3%;分泌吲哚乙酸、具有溶磷和产生1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶的能力;温室水培试验结果表明,与未接菌的对照组相比,接种YSQ030菌液显著提高了水稻幼苗的地上部鲜重和根鲜重,分别增加了48.3%和37.6%。本研究表明,YSQ030具有明显的N_(2)O还原能力,同时对水稻生长具有显著的促进作用,可为进一步构建具有N_(2)O还原能力的生物肥料提供良好的种质资源。

植物促生菌的功能及在可持续农业中的应用

全球气候变化以及人口增长加剧了农业生产中各种生物(如病原菌)和非生物(如干旱、盐渍、高温等)胁迫,并通过影响植物形态、生理生化特征和代谢功能等阻碍植物的生长、发育和生产力提升,最终影响农作物的产量和品质并严重威胁着农业的可持续发展。随着现代农业的大力发展,有益微生物因其能够改良土壤质量、提高土壤肥力、提升农作物抗胁迫性能和增产提质的功效显著而备受关注。简要概述了植物促生菌(PlantGrowth-PromotingBacteria,PGPB)的种类和施用效应,重点剖析了PGPB产生植物生长激素、固氮作用、加强对营养物质的吸收利用(溶磷、解钾和合成铁载体)、缓解生物和非生物胁迫以及调节植物根系构型和根际微生物群落结构等促生和抗胁迫机制,系统梳理了近年来运用于现代农业中的PGPB菌剂制备和施用方式的前沿科学技术,并进一步讨论了PGPB在未来农业生产中的应用前景以及研究方向。

含ACC脱氨酶的植物促生菌对荷花耐镉性及镉富集的影响

为研究含ACC脱氨酶的植物促生菌(PGPB)对改善荷花耐Cd性及植物修复效率的作用,以观赏荷花品种“秣陵秋色”(Nelumbo nucifera‘Molingqiuse’)为材料,通过盆栽试验探讨了Cd胁迫条件下,接种含ACC脱氨酶的PGPB(Pantoea vagans So23和Pseudomonas veronii E02)对荷花的生长、生理代谢及Cd吸收积累能力的影响。结果显示:接种So23和E02能够有效缓解Cd胁迫对荷花生长的抑制作用,使得株高、叶面积及立叶数与未接菌Cd处理相比均有不同程度的增加,叶片中丙二醛含量分别降低38.39%和31.21%,抗坏血酸含量分别升高54.85%和36.64%。接种So23和E02显著改变了Cd在荷花不同器官间的分配模式,能够通过限制Cd从地下部向地上部叶片的转移来抵抗Cd胁迫;此外,接种So23能明显增强荷花对底泥中Cd的富集,使底泥中Cd含量下降56.47%,改善了底泥环境。研究表明,接种So23和E02在一定程度上能够通过提高抗氧化剂含量增强荷花对Cd胁迫的耐受性,同时改变荷花对Cd的转运及富集能力。

植物促生菌对设施土壤氮循环细菌群落及小白菜生长的影响

为研究植物促生菌S3-1菌株对设施土壤氮循环微生物数量、群落结构及小白菜生长的影响,比较了不同处理土壤中氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及好氧性固氮菌的数量,并采用高通量测序分析amo A基因的多样性,同时对小白菜抗坏血酸、硝酸盐含量等指标进行测定。结果表明:菌悬液处理组(SBS)的小白菜叶片长度、可溶性糖和抗坏血酸含量比对照组(CK)分别提高23.14%、29.92%和32.04%,发酵液处理组(SFL)和菌体处理组(SC)小白菜的硝酸盐含量极显著低于LB处理组(P<0.01)。SBS组土壤的氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌与好氧性固氮菌的数量较CK和N处理组均有显著提高,其中亚硝化细菌和反硝化细菌数量增加更为显著,且两者之间的数量变化呈显著正相关。高通量测序结果显示:SFL处理组和SC处理组土壤中氨氧化细菌的丰富度指数均显著高于LB处理组;优势群落分析显示:SFL处理组丰度增加的主要是亚硝化螺菌属(Nitrosospira)细菌,而SC处理组丰度增加的主要是亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)细菌;独有种群分析显示:SFL处理组独有的OTUs数量显著高于SC处理组和LB处理组。以上研究表明:S3-1菌株对设施蔬菜营养物质的积累有促进作用,其菌体和发酵液短期内均可抑制蔬菜硝酸盐的积累,同时提高土壤中氮循环关键微生物的数量,对氨氧化细菌群落结构产生了显著影响,有利于提升设施土壤质量及蔬菜品质。

植物促生细菌阻控小麦吸收镉和砷的效应研究

重金属在土壤和作物中的富集,严重影响作物生长,造成粮食减产,同时也会危害人类健康。许多研究发现,植物促生细菌对促进植物的生长和阻隔重(类)金属转移方面发挥重要作用。通过盆栽试验,在不同浓度Cd和As复合污染土壤中,研究Ralstonia eutropha Q2-8和Pseudomonas entomophila Q3-11对分蘖期扬麦16生长、Cd和As含量的影响。结果表明,菌株Q2-8和Q3-11的施用能够有效减轻重金属污染对小麦生长的胁迫,阻隔小麦对重金属的吸收。在高浓度Cd (2 mg·kg^(-1))+As (60 mg·kg^(-1))复合污染条件下,与不接菌对照相比,菌株Q2-8和Q3-11施用后能显著提高小麦生物量,(20%~32%),显著降低小麦根部和地上部Cd(21%~35%)和As(25%~38%)含量,并显著提高小麦根际土壤铁锰氧化态Cd(34%~46%)和专性吸附态As(38%~39%)含量,显著降低有效态Cd(20%~22%)和As(22%~27%)含量。此外,在功能菌株Q2-8和Q3-11作用下,土壤中细菌As还原基因arsC和甲基转移酶基因arsM的相对丰度,以及铁锰氧化细菌Leptothrix spp.的相对丰度显著增加。本研究结果表明了在重(类)金属土壤污染中使用原位钝化修复技术安全生产小麦的可能性。

不同植物促生菌对田菁种子萌发及幼苗生长的影响

本试验以田菁作为研究对象,选取AZ-1、AZ-2、AZ-3和AZ-4共4种植物促生菌,以发芽率、发芽势、发芽指数作为种子萌发指标,株高、根长、鲜重作为幼苗生长指标,研究了不同菌种与包衣剂配合使用对田菁种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,包衣剂对田菁种子萌发、幼苗生长有一定促进作用,包衣剂与植物促生菌结合显著促进种子发芽和幼苗生长。其中:AZ-1浸泡后包衣处理对种子发芽率的提高有显著影响;AZ-3浸泡后包衣处理会显著促进茎的生长;AZ-1和AZ-2浸泡后进行包衣处理会促进根的生长和鲜重的提高。

含ACC脱氨酶的植物促生菌对香石竹生长及瓶插特性的影响

[目的]研究含ACC脱氨酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase)的不同植物生长促生菌对香石竹生长及瓶插特性的影响。[方法]以香石竹品种Tenie和Master为材料进行盆栽试验,研究接种不同菌株对香石竹生长过程中株高、茎粗、叶绿素相对含量、叶片数、花径和花期以及瓶插过程中鲜质量、叶绿素降解率和叶片凋落的影响。[结果](1)栽培过程中,混合菌株对香石竹生长有一定的促进作用,可显著增加Tenie的叶片数和Master的茎粗,分别较对照高25.0%和6.2%。经SN-2菌株处理后,Master的花期较对照显著延长34.9%。(2)瓶插过程中,与对照相比,所有菌株都可显著抑制Master的叶绿素降解,且效果最好的为SN-2处理,降解率仅为对照的57.6%。经XG菌株处理后,Tenie和Master的鲜质量减少率显著降低,分别仅为对照的79.0%和43.3%。经XG、F和混合菌株处理后,Tenie的叶片凋落率显著降低;而仅有混合菌株可显著抑制Master的叶片凋落,其凋落率仅为对照的54.4%。[结论]栽培中施用混合菌株对香石竹促生效果最好,而在瓶插中XG菌株和混合菌株分别对Tenie和Master采后品质的保持效果最好。

一株植物促生菌的筛选、鉴定及其对花生的促生效应研究

从南京板桥镇自然条件下的潮土中，筛选出JX15菌株，具有较强分泌IAA的能力且性能稳定，20h分泌IAA达到22．55ug／ml，并兼具解磷能力。经形态观察、部分生理生化特征测定及16SrRNA的保守序列鉴定，初步确定该菌株为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium），GenBank登录号为JX424613。设置单因素试验对菌株生长和发酵条件进行初步研究，结果表明促进菌株JX15生长和增强分泌IAA的最佳培养条件基本一致，最佳培养条件是初始pH7～8，装液量为50ml／250ml，30℃摇床培养24h；最佳碳、氮源分别是甘露醇和酵母粉。在实验室条件下进行花生盆栽试验，结果表明接种JX15菌液的处理，花生植株较未接种菌液的处理其鲜重、株高、全氮、磷、钾及花生根系总长度、根平均直径、根表面积和根尖数均有显著增加。研究结果为该菌株的工程应用提供了理论依据。

不同植物促生细菌对玉米生长的影响及其生长素分泌能力研究

本研究采用生防菌处理玉米种子后测定玉米鲜重、干重、株高等农艺性状指标,获得7株对玉米具有促生作用的生防细菌;利用Salkowski比色液对7株菌进行吲哚乙酸(IAA)分泌能力的定性及定量测定。结果显示:7株菌能不同程度的提高玉米鲜重、干重、株高等农艺性状指标;其中菌株解淀粉芽孢杆菌C3处理后,玉米鲜重、干重、株高等农艺性状指标提升最高,较对照分别提升了185%,215%,66%;7株菌均可分泌IAA,其中菌株解淀粉芽孢杆菌C3生长素分泌能力最强,为251.37 mg/m L。该研究是国内将解淀粉芽孢杆菌作为玉米促生细菌的首次报道。

植物促生菌剂对甘草生长影响的研究

利用前期从甘草等植物根际分离筛选的5株优良根际促生菌株RS1、RS5、RP1、Jm170和Jm92制成促生菌接种剂,在培养基条件下测定接种剂对甘草幼苗株高、地上生物量、地下生物量、根表面积、根体积、根平均直径和根长影响,通过主成分分析方法,筛选优良菌株。结果表明,5种促生菌剂对甘草生长均有不同程度的促进作用,促生效果综合排序:Jm92>Jm170>RS1>RS5>RP1。与对照相比,促生菌接种剂Jm92对甘草幼苗株高、地上生物量、地下生物量、根表面积及根体积增加达极显著水平(P<0.01),分别增加32.8%、51.5%、202.3%、168.1%和180.3%,其次为Jm170,其以上指标分别增加27.1%、27.4%、164.0%、177.0%和121.2%。Jm92、Jm170、RS1在研制甘草根际专用肥中具有较大潜力。

GFP标记的植物促生菌B96-Ⅱ-gfp的定殖能力研究

采用绿色荧光蛋白基因标记技术研究了植物促生菌B96-Ⅱ的标记菌B96-Ⅱ-gfp在盆栽黄瓜土壤中的时间、空间定殖动态以及在黄瓜植株上的分布。研究表明:B96-Ⅱ-gfp在土壤中具有持久的定殖能力,接种180d时在自然土和黄瓜枯萎菌病土中的定殖数量分别为2.7×104cfu·g-1和6.6×104cfu·g-1,360d时在土壤中仍可检测到B96-Ⅱ-gfp的存在。B96-Ⅱ-gfp可在盆栽植株生长土壤的表层(0～4cm)、中层(4～8cm)和底层(8～12cm)定殖,定殖数量随土壤深度的增加而增加。此外,B96-Ⅱ-gfp还可在黄瓜的根、茎和叶上定殖,根部定殖的数量(7.2×104cfu·g-1)显著高于茎部和叶部定殖的数量;黄瓜植株体内定殖的数量多于体表定殖的数量。对土壤中可培养的3大微生物类群影响的研究表明:B96-Ⅱ-gfp对土壤中真菌数量具有显著抑制作用,而对细菌和放线菌数量则没有明显影响。防病促生试验表明:B96-Ⅱ-gfp可增加黄瓜株高、鲜重和干重,对黄瓜枯萎病有一定的防治效果,且与未标记菌株B96-Ⅱ的防病促生作用无显著差异。

植物促生菌CS2、CC9和草炭土添加量对盐碱土育秧的作用效果

将超级稻种子分别种植于总盐含量为0.1%、0.3%、0.6%、草炭土含量为0%、10%、20%的盐碱土中,并分别接种ACC脱氨酶PGPR菌株CC9和CS2,培养至水稻3叶1心期时,测定其株高、干重、鲜重、叶片叶绿素含量。结果表明:在各盐浓度的盐碱土中,经CC9和CS2处理的水稻,株高比对照高14%～42%;干物质含量比对照重7%～53%,在水稻叶片叶绿素总含量比对照多11%～28%;10%的草炭土用量更有利于水稻秧苗的生长。

植物促生微生物挥发性物质的生态功能研究进展

植物促生微生物通过各种途径有益于植物的生长发育,而其产生的挥发性物质在这一过程中的作用不可忽视。挥发性物质低分子量、弱极性、高蒸汽压、低沸点、亲脂性的特点使其与微生物其他性质的代谢产物相比,具有能够长距离传播、介导生物体间非接触的相互作用、低浓度即可被感知等优势。本文从植物促生微生物挥发性物质促进植物生长发育、对植物的化感作用、诱导植物系统抗性、促进植物次级代谢产物积累、抑制植物病虫害的发生与发展、阻碍食草动物取食等方面综述了植物促生微生物挥发性物质重要的生态功能及这些功能间的相互关系和具体作用机制,并对植物促生微生物挥发性物质今后的研究方向和应用前景进行了展望。