一株兼具秸秆腐解能力玉米促生菌的筛选、鉴定及发酵优化

【背景】砂姜黑土地区存在秸秆腐解缓慢、秸秆还田后作物幼苗生长不良等问题。【目的】从砂姜黑土区农田筛选一株兼具秸秆腐解能力的玉米促生菌MC29,以促进秸秆腐解和玉米作物生长。【方法】通过16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定;采用液态摇瓶及盆栽试验验证菌株实际促腐、促生能力及土壤养分的提升效果,并且探究菌株的最佳生长及产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)条件;采用电击转化法将绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)基因导入菌株细胞,并通过PCR琼脂糖凝胶电泳进行验证。【结果】分离筛选的玉米促生菌鉴定为纤维化纤维微细菌(Cellulosimicrobium cellulans)。该菌株MC29羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)酶活可达13.32 U/mL,产IAA量为8.63 mg/L。与对照相比,施用菌株MC29后秸秆腐解率显著提高24.8%;玉米soil and plant analyzer development(SPAD)值、植株总重、根表面积和根长分别提高7.6%、21.3%、30.9%和18.3%;土壤碱解氮含量显著提高68.1%,土壤速效磷及土壤速效钾含量分别提高5.8%及6.0%。菌株MC29最佳生长条件为pH 7.0、装液量为25/250 mL、碳源为麦芽糖、氮源为酵母粉;最佳产IAA条件为pH7.0、装液量为50/250mL、碳源为果糖、氮源为硝酸钾;成功构建荧光标记菌株MC29-GFP,并据此追踪到其接入砂姜黑土15 d后定殖量为2.8×105-9.5×105copies/g。【结论】所筛选的纤维化纤维微细菌MC29对于指导砂姜黑土区多功能秸秆促腐菌剂、微生物菌肥的研制及提升作物产量有一定的积极意义,并为探究其在砂姜黑土中的实际应用奠定基础。

三株产ACC脱氨酶的植物根际促生菌产酶条件优化及促生作用研究

为提高植物根际促生菌(PGPR)菌株产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶的能力,对3株PGPR菌株进行了最佳产酶条件优化及玉米促生试验。在单因素试验的基础上,研究了p H、温度、ACC底物浓度、Na Cl浓度、摇床转速对ACC脱氨酶酶比活力的影响,以p H、温度、ACC底物浓度为主要因素,进行响应面最佳产酶工艺优化。最终得到W5菌株的产酶条件为p H 8、温度32℃、ACC脱氨酶底物浓度6.0 mmol/L;BS2-2菌株的产酶条件为p H 10、温度30℃、ACC脱氨酶底物浓度6.0 mmol/L;5#菌株产酶条件为pH 9、温度30℃、ACC脱氨酶底物浓度6.0 mmol/L;较未优化前酶比活力分别提高了6.6、2、4倍。在盆栽试验中,W5菌株促生效果最为显著。利用高产ACC脱氨酶的PGPR能够促进玉米生长,可为制作为微生物复合菌剂奠定基础。

一株兼具产IAA能力纤维素降解菌的筛选、鉴定及条件优化

从砂姜黑土中筛选兼具秸秆降解和植物促生能力的菌株,解决外源腐秆菌土壤存活状况差、促腐效果弱及作物生长不良等问题。结合羧甲基纤维素钠平板筛选、产CMC酶(内切-β-1,4-葡聚糖酶)和IAA(吲哚-3-乙酸)能力测定等评价菌株的秸秆降解和植物促生潜力;通过形态学、生理生化和16S rDNA序列分析进行菌株的种属鉴定;采用秸秆降解摇瓶试验和玉米盆栽试验对菌株实际促腐和促生功效进行测定;设置单因素试验探究菌株生长、产酶和产IAA的最适宜条件。筛出1株CMC酶活高、IAA产量大(20.15 mg/L)的菌株n3;经鉴定,n3为玉米固氮螺菌(Azospirillum zeae);接种n3与对照相比,可将液态发酵下秸秆的促腐率显著提升54.71%,使土培条件下的玉米根长、平均直径和SPAD值分别提升18.3%、22.0%和5.24%(P<0.05);n3生长、产酶和产IAA的最适氮源和装液量一致,分别为酵母粉和25 mL/250 mL,而产酶的最适pH为5.0,生长和产IAA的最适pH均为6.0。所筛玉米固氮螺菌(Azospirillum zeae)可用于生产多功能腐秆剂,加速砂姜黑土区还田秸秆腐解的同时促进作物的生长,开发利用的前景广阔。