耐盐促生菌提高盐胁迫下植物生长的研究进展

土壤盐渍化是全世界面临的环境难题之一,严重影响作物的生长发育。而施用耐盐促生菌能够快速、高效提高植物的生长量,改善盐渍土壤的性质。介绍了耐盐促生菌的种类,从其促生机制、提高植物耐盐机制的角度出发,阐述了盐胁迫下耐盐促生菌在不同植物中的应用。今后还需加强对耐盐促生菌的筛选、载体固定化以及与土著微生物的相互作用机制方面的研究,以期为耐盐促生菌进一步的大规模使用提供参考。

菌株C8和B4的分离鉴定及其耐盐促生效果和机制

土壤盐渍化是影响农业生产的主要环境因素,合理使用根际促生菌是改良修复盐渍化土壤的有效途径。本研究从东营地区盐渍化土壤中分离筛选到两株耐盐促生菌株C8和B4,经形态学特征、生理生化特性、16S rDNA和gyrB基因序列分析,分别鉴定为氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。含盐LB培养基上检测结果显示,菌株C8耐6%NaCl,具有解钾、溶有机磷、溶无机磷和分泌生长素的功能;菌株B4耐8%NaCl,具有溶有机磷和分泌生长素的功能。C8和B4单独施用及配施对盐胁迫下番茄的促生作用及机制的试验结果表明,C8和B4单独施用及配施均显著促进盐胁迫下番茄种子萌发和幼苗生长,提高过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,上调过氧化氢酶基因CAT1和CAT2表达量,增加植株K+含量,降低Na+含量和Na+/K+,上调液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1和NHX3的表达量。C8和B4配施具有增效作用。以上结果表明,C8和B4通过调节抗氧化酶及Na+转运蛋白基因表达,提高植株抗氧化能力,维持体内离子稳态,提高植株耐盐性。

耐盐促生菌与其复合菌剂对盐胁迫狼尾草生长及生理生化的影响

【目的】探明耐盐促生菌的耐盐促生性与其复合菌剂对狼尾草生长及生理生化的影响,为盐碱地复合菌剂微生物肥料的开发应用提供参考依据。【方法】从新疆盐渍湖土样分离菌株,采用形态学和分子生物学对其进行鉴定,将筛选得到的耐盐菌株与实验室筛选得到的固氮菌枯草芽孢杆菌X-N1及解磷菌贝莱斯芽孢杆菌X-P18配制复合菌剂,进一步筛选出对狼尾草耐盐促生效果较好的单菌剂及复合菌剂;采用盆栽试验方法,以不施任何菌剂为对照(CK),研究耐盐促生菌单菌剂及复合菌剂对狼尾草生长及生理生化的影响。【结果】从新疆盐渍湖土样中分离纯化得到2株耐盐碱菌X-NY1和X-NY5,分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens);X-NY1和X-NY5可产吲哚乙酸、胞外多糖、溶磷、嗜铁素和ACC脱氨酶等,产能分别为16.72 mg/L和15.26 mg/L、90.86 mg/L和136.30 mg/L、20.38 mg/L和21.94 mg/L、0.53和0.47、1.20 U/mg和1.66 U/mg;复合菌剂X-NY1+X-NY5+X-P18、X-NY1+X-N1+X-P18、X-NY5+X-N1+X-P18和X-NY5+X-P18对狼尾草种子有较好的耐盐促生作用,以复合菌剂X-NY5+X-N1+X-P18对狼尾草的耐盐促生效果最好,其地上生物量和株高较CK分别提高42.15%和127.08%,丙二醛含量较CK降低75.07%,脯氨酸、可溶性蛋白含量和SPAD值分别较CK提高373.35%、1892.02%和75.18%。【结论】从新疆盐渍湖土样分离筛选出耐盐促生菌株X-NY1和X-NY5,分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),复合菌剂X-NY5+X-N1+X-P18对盐胁迫狼尾草生长及生理生化特性的改善效果最好。

一株产IAA芽孢杆菌ST37对油菜的耐盐促生作用

植物根际促生菌(PGPR)具有促进非生物胁迫下植物种子萌发和幼苗生长的特性。通过在盐胁迫下接种盐矿区污染土壤中分离的菌株ST37,评价其对油菜种子萌发和幼苗生长的促生作用,结合细菌形态特征和16S rDNA序列分析对其进行鉴定,同时测定ST37的耐盐能力及其产吲哚乙酸(IAA)、解钾、产铁载体、产1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶的能力。结果表明,试验菌株ST37在盐胁迫下对油菜种子萌发和幼苗生长具有较好的促生效果,50 mmol/L NaCl处理下,种子发芽率、发芽势增长率均为6.67%,幼苗根长和株高增长率分别达到11.15%和235.40%;经理化性质分析和分子生物学鉴定,ST37菌株为Bacillus mobilis,具有耐受4%NaCl胁迫能力,在0~4%NaCl培养条件下均可分泌IAA,其分泌IAA含量最高为6.82 mg/L。ST37菌株还具有解钾、产铁载体和产ACC脱氨酶的能力。表明菌株ST37通过分泌IAA、解钾等多种方式缓解盐胁迫对油菜种子和幼苗生长的损伤,结果可为耐盐生物菌肥/剂的开发提供候选菌种资源。

盐爪爪根际耐盐促生菌的筛选及穴栽验证

为了筛选盐爪爪(Kalidium foliatum)根际耐盐促生菌,探索其对棉花耐盐促生的作用,采集了新疆和硕地区的盐爪爪根际土样,进行了植物根际促生菌的筛选,并开展了菌株的分子鉴定及棉花耐盐促生效果的分析。结果显示:试验共获得57株细菌,经分子鉴定确定其归属于细菌域4个门12个属。其中,放线菌门(Actinobacteria)所含菌属种类最多,共涉及6个属;其次为变形杆菌门(Proteobacteria),涉及3个属。通过定性和定量分析发现,所得多数菌株具有耐盐促生作用。棉花穴栽验证试验结果表明,采用R11、T25、K18等菌株处理后,棉花发芽率均呈现不同程度的提高,对植株和根的促生长效果明显,其中R11菌株处理效果最好,其棉花发芽、株高和根长与对照相比分别提高了25.0%、135.2%和46.1%。综上所述,盐爪爪根际中存在着丰富多样的植物耐盐促生菌,研究结果为进一步开发耐盐促生微生物菌剂奠定了基础。

耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2增强黄瓜幼苗耐盐性的研究

本研究从盐碱区域植物根际土壤中筛选到1株具有较高ACC脱氨酶活性[405.17 nmol/(g·h)]的耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2。除ACC脱氨酶活性外,菌株还具有降解不溶磷活性,产生植物生长激素IAA,产胞外多糖等特性。此外,菌株可耐受最高8%Na Cl浓度胁迫,证明其可应用到盐碱土壤中。通过盆栽试验研究了在75 mmol/L Na Cl盐胁迫下接种DF-2对黄瓜幼苗的生长的影响以及作用机理。结果表明,与盐胁迫处理相比,接种DF-2处理幼苗株高、根长、生物量积累以及叶绿素含量分别显著增加15.08%、34.35%、13.10%和22.58%。同时,DF-2也增强宿主植物对K+的吸收,提高抗氧化酶活性和脯氨酸含量;降低对Na+的吸收和丙二醛含量。菌株DF-2主要通过高效的ACC脱氨酶活性,调控K+/Na+值,增强细胞清除活性氧能力和渗透调节能力等途径增强黄瓜幼苗的耐盐性。因此,耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2具有作为生物肥料用于盐渍土的潜力。

一株栖稻假单胞菌NYCS1-5的鉴定及其对玉米的耐盐促生功能

本试验针对实验室前期保藏的菌株NYCS1-5进行了细胞和菌落形态鉴定、生理生化分析、耐盐促生功能研究、16S rDNA系统发育树分析,鉴定此菌株为栖稻假单胞菌(Pseudomonas oryzihabitans)。经研究,栖稻假单胞菌NYCS1-5同时具备较强的解磷和溶磷能力,也具有一定的解钾能力和产IAA的功能,该菌耐盐范围可达7%。通过玉米营养液培养实验也研究了菌株NYCS1-5对玉米在有盐(100 mmol/L Na Cl)、无盐条件下的促生功能,记录玉米在生长第4、10和12 d的株高和根长生长状况。在有盐条件下,玉米生长10 d时,菌株NYCS1-5处理组的玉米生理株高和根长分别提高了21.36%和16.64%,均达到显著性差异,菌株NYCS1-5表现出对玉米的耐盐促生功能。在无盐条件下,菌株NYCS1-5对玉米生理株高及根长也表现出了一定的促进作用;玉米生长12 d时,菌株NYCS1-5处理组的玉米生理株高增加了17.38%,达到显著差异。因此,此栖稻假单胞菌NYCS1-5对玉米等作物有耐盐促生应用价值。

互花米草根际耐盐促生菌的筛选及功能研究

通过耐盐及1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶活性测定,从江苏南通沿海滩涂的互花米草根际土壤中分离筛选出耐盐促生菌株6,其中Y_(3)菌株的耐盐及产酶活性最强。采用形态学特征和分子生物学方法对Y_(3)菌株进行鉴定,并测定Y_(3)菌株对黄瓜发芽的耐盐促生作用,同时对Y_(3)菌株的适宜生长条件进行研究。结果表明,Y_(3)菌株为甲基营养型芽孢杆菌,其适宜培养条件为盐浓度6%、温度30℃、pH 4.0,并以振荡方式进行暗培养。Y_(3)菌株能显著促进盐胁迫下黄瓜种子的发芽率及幼苗的生长,并具有较强的产IAA、嗜铁素、NH_(3)的能力和固氮的能力。因此,Y_(3)菌株在盐碱土地开发中具有较好的应用价值。

耐盐促生芽孢杆菌的筛选及其对盐胁迫下燕麦生长的影响

从河北省秦皇岛滨海盐生植物根际土壤分离筛选耐盐促生芽孢杆菌,研究其在盐胁迫条件下对燕麦的促生效果,以期为研发耐盐促生菌剂和菌肥提供菌种资源。采用pH值9.0和NaCl质量分数分别为5%、10%、15%的LB培养基筛选、分离耐高盐的芽孢杆菌菌株,用功能培养基从中筛选具有促生能力的菌株,用Salkowski比色法定性定量分析其产生长素(IAA)的能力,采用盆栽试验研究其在盐胁迫条件下对燕麦生长的影响,运用16S rDNA序列分析法对促生效果好的菌株进行鉴定。结果显示,本研究共分离得到13株耐高盐的芽孢杆菌菌株,其中3株芽孢杆菌(YP2、YP4、SM12)可耐受10%(质量分数)的NaCl,且均有解磷、解钾、固氮能力,具有较强的产IAA的能力。接种这3株菌株均能在盐胁迫条件下促进燕麦生长,提高其抗盐能力,其中菌株YP2的效果最优,与对照相比,其株高、茎粗、地上部鲜重、总根长、根系总表面积、根尖数分别显著(P<0.05)增加72.02%、42.58%、186.11%、392.35%、378.07%和518.85%,燕麦叶片中的丙二醛含量显著(P<0.05)降低43.34%,叶绿素含量、脯氨酸含量,及过氧化物酶、过氧化氢酶活性分别显著(P<0.05)提高了312.20%、124.10%、274.09%和198.60%。经16S rDNA序列分析,将菌株YP2初步鉴定为弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)。该菌株作为盐碱地专用生物菌剂具有较大的开发应用潜力。

耐盐促生菌剂对盐碱环境下枸杞生长的影响

[目的]研究盐碱环境下耐盐促生菌对枸杞生长的影响。[方法]在盐碱土壤环境下,测定耐盐促生菌剂作用后,枸杞枝条生长速率、叶片叶绿素含量、产量、百粒重及果实多糖含量的变化。[结果]施用该菌剂后,枸杞枝条的生长、叶片叶绿素含量、产量、百粒重及果实多糖含量与对照相比分别增加22.2%、16.1%、31.0%、12.7%及19.7%。[结论]耐盐促生菌剂在盐碱土壤环境下能够显著增加枸杞的产量和品质。

2株溶磷真菌的筛选、鉴定、耐盐及促生效果

溶磷真菌能够溶解土壤中被固化的磷元素,在提高磷肥利用率和改善土壤环境方面具有重要意义。利用无机磷固体培养基从磷矿植物根际土壤中筛选得到2株高效溶磷真菌W10和W12,在液体培养基中检测菌株对不同难溶磷的溶解能力以及耐盐能力。结合形态学特征与ITSrDNA序列分析,W10与W12分别被鉴定为篮状菌(Talaromycessp.)和黑曲霉(Aspergillusniger)。菌株W10和W12溶解Ca_(3)(PO_(4))_(2)的最高溶解量分别为843.05mg/L和1187.09mg/L,对AlPO_(4)和FePO_(4)的溶解量远远低于对Ca_(3)(PO_(4))_(2)的溶解量;W10最高可耐受4%的盐浓度,W12在10%的盐浓度下对Ca_(3)(PO_(4))_(2)仍有较强的溶解能力,没有达到耐盐极限,有开发为盐碱地微生物肥料的潜力;玉米盆栽试验结果显示,与CK2相比,10~40d的W10处理土壤有效磷含量提高了44.74%~56.62%,植株鲜重、干重、株高、叶面积以及植物全磷含量分别提高了23.21%、27.08%、9.62%、21.59%、20.07%,土壤脲酶活性和蔗糖酶活性分别增强了28.43%和38.20%。表明菌株W10能够显著提高土壤有效磷含量(P<0.05),促进植物生长和增强土壤酶活性,具有开发为微生物肥料和农业生产应用的潜力。

一种耐盐复合菌剂的制备和促生作用研究

土壤盐渍化是影响作物生长发育和产量的主要环境因素,利用土壤有益微生物治理盐渍化土壤是盐碱地改良的有效途径。本实验室前期从盐渍化土壤中筛选到两株耐盐菌株氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)C8和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)B4。菌株C8具有解钾、溶有机磷和无机磷及产生长素的能力,菌株B4具有溶有机磷和产生长素的功能。本文研究了C8和B4混合发酵对其功能的影响,结果表明,C8和B4混合培养后,其解钾、溶磷及产生长素的能力显著高于单一菌株。利用正交试验和响应面优化试验对其混合发酵培养基和培养条件进行优化,C8和B4混合发酵最适培养基配方为:葡萄糖10 g/L,酵母膏10 g/L,NaCl 4.5 g/L;最适培养条件为:pH 7.4,温度28.8℃,转速129 r/min,接种量2%,装瓶量20%,培养时间23 h。以烟草为材料,检测复合菌剂对植株生长的作用,结果显示,盐胁迫下C8和B4复合菌剂处理显著促进植株生长。

一株克锡勒氏菌对小麦苗期的促生耐盐效应研究

土壤盐渍化已经成为全球重要的生态环境问题之一,农业生态系统中土壤盐分增加会影响作物生长发育、导致减产。近年来,随着微生物组学研究的深入,微生物提升植物抗逆性功能认识的加深,生物肥料开始应用于盐碱地植物修复中。为探究根际促生菌在高盐环境中对小麦生长及代谢的影响,本文选取一株分离自盐地碱蓬根际土中、具有耐盐和分泌植物生长素功能的克锡勒氏细菌(Kushneria indalinina JP-JH),选取耐盐小麦品种‘小偃60’,在无盐(0 mmol·L^(-1))、低盐(200 mmol·L^(-1))和高盐(400 mmol·L^(-1))的水培条件下接种耐盐促生菌JP-JH,分析其对小麦苗期生长及根系分泌有机酸的影响。培养40 d后,在无盐、低盐、高盐条件下,接种JP-JH组小麦幼苗鲜重显著高于未接种对照组(P<0.05);在无盐、低盐时,接菌组的小麦幼苗干重显著高于对照组(P<0.05);且在高盐胁迫时,接菌组株高显著高于对照处理(P<0.05)。在无盐条件下,接菌未对小麦幼苗根系分泌的6种有机酸产生显著影响;在盐胁迫(低盐以及高盐)条件下,接菌显著提高了根系分泌草酸和酒石酸含量(P<0.05)。上述结果表明耐盐促生菌能够在苗期促进小麦的生长发育,且对根系分泌的部分有机酸产生了显著影响,草酸和酒石酸可能在微生物-植物互作中具有重要作用。本研究揭示了细菌K.indalinina JP-JH对小麦的耐盐促生效应以及对根系分泌有机酸的影响,为开发具有提升小麦耐盐促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源。

旱区盐生植物根际促生菌的分离鉴定及其干旱、盐胁迫下促生特性

【目的】从在干旱、高盐碱生境下生长的盐生杂类草根际土壤中分离具有耐盐和促生性能的根际微生物,并研究其促生特性,为改良旱区土壤盐碱化提供优质菌种资源和理论基础。【方法】通过选择培养基筛选具有耐盐、解磷和解钾能力的菌株,再检测菌株产生长激素(indole-3-acetic acid,IAA)、产1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶、产铁载体以及产胞外多糖的能力,选择性状优良者通过拮抗实验组建复合菌剂。并采用菌液侵染萝卜和玉米种子验证菌株对在盐胁迫下种子发芽率和植株在干旱与盐双重胁迫下生长的影响。最后通过16S rRNA基因测序进行分子生物学鉴定。【结果】得到3株具有良好耐盐促生能力的根际微生物yl923、hs032和hy127,菌株yl923兼具解磷(46.29 mg/L)、解钾(58.07 mg/L)、产IAA(29.23 mg/L)、产ACC脱氨酶(13.83 U/mg)和产铁载体(SU=0.43)能力,菌株hs032具有最强产IAA(61.18mg/L)和产铁载体(SU=0.23)能力,菌株hy127具有最强产ACC脱氨酶(15.29U/mg)能力。经16SrRNA基因序列分析后分别将yl923和hs032鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),hy127鉴定为巨大普里斯特氏菌(Priestia megaterium)。3株菌互不拮抗可组建复合菌剂,2%混合菌液可提高种子在盐胁迫下种子发芽率(77%),对干旱和盐胁迫下玉米的根长、株高、干重和叶绿素也都有显著的提高(P<0.05),并且可以显著地降低玉米体内丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量(60%)。【结论】菌株yl923、hs032和hy127具有优秀的耐盐促生性能,组合成的混合菌剂能在干旱和盐胁迫下促进植物的生长,具有改良旱区盐渍化土壤的潜力。