三江源区燕麦根际PGPR菌株功能多样性研究

为探究燕麦(Avenna sativa L.)根际微生物的功能多样性,本文以三江源区燕麦根际土壤为研究对象,采用常规方法测定根际土壤理化性质、平板涂布法筛选植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR),探究其固氮、溶磷及产吲哚乙酸能力,并对优异菌株进行16S rRNA基因鉴定。本研究筛选得到优异的固氮菌31株、溶磷菌5株,产吲哚乙酸菌13株。各地区土壤碱解氮、全氮、速效磷、全磷、速效钾、全钾和有机质含量以及pH值存在极显著性差异(P<0.01)。根际土壤全氮含量与PGPR数量存在显著的负相关关系(P<0.05),根际全磷含量、速效钾含量、土壤pH值、有机质含量与PGPR数量存在显著的正相关关系(P<0.05)。6株优异PGPR鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.),1株为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus sp.),2株为节杆菌(Arthrobacter sp.)。不同区燕麦根际菌株具有数量和功能多样性,土壤特性和PGPR量间呈相关关系。

三江源区燕麦根际优良促生菌筛选、鉴定及培养特性研究

为了丰富三江源区主要栽培牧草根际促生菌资源,本研究从燕麦(Avena sativa L.)根际中筛选促生菌,再通过分析菌株的固氮、溶磷等特性筛选出优良菌株,并对其进行分子生物学鉴定和在不同温度、盐碱和pH条件下的生长状况测定。结果表明:从燕麦根际中可筛选出9株优良促生菌,归属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、短小芽孢杆菌属(Bacillus pumilus sp.)和节杆菌属(Arthrobacter sp.);优良菌株最适生长温度为20~35℃,最适盐度为3%~5%,最适酸碱度为4.5~6.5,其中菌株IP-3ZQ21b和N-4GN032c具有较高耐盐性。综合评定,菌株IP-3ZQ21b和N-4GN032c在较高盐度条件下生长良好,在盐碱土壤改良或植物耐盐育种中具有潜在的应用价值。

高寒区不同地域燕麦根际土壤微生物多样性研究

为探究燕麦(Avena sativa L.)在不同高寒地域栽培时植物根际土壤微生物群落多样性变化特征,本研究采用高通量测序技术对4个地域栽培的燕麦根际土壤微生物多样性进行了测定,并分析了微生物群落多样性与土壤理化性质的相关性。结果表明:各地域燕麦根际土壤理化性质差异显著(P<0.05),同仁县样地土壤的pH值(8.38)最大(P<0.05),同德县样地土壤的全磷、速效磷的含量显著高于其他样地(P<0.05);4个样地燕麦根际土壤中的细菌和真菌物群落多样性丰度较高并存在差异,细菌群落多样性同德县样地最高,真菌群落多样性河南县样地最高;在门分类水平上,细菌群落中变形菌门(Proteobacteria)最为丰富,在贵南县、河南县、同德县和同仁县样地中的相对丰度分别为78.76%,69.45%,66.86%,50.82%;真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)最为丰富,在各样地中的相对丰度分别为58.38%,57.12%,41.22%,51.94%;燕麦根际土壤细菌和真菌群落多样性与土壤的理化性质间存在显著相关关系,其中主要的驱动因素是土壤pH、全磷、速效磷含量。

分离自高寒牧草根际溶磷菌的溶磷动态

溶磷菌能增加土壤中磷元素的有效性,提高植物对磷素的利用率。本研究采用蒙金娜有机磷和PKO无机磷固体培养基,对高寒牧草燕麦(Avena sterilis)、披碱草(Elymus dahuricus)根际分离的14株溶磷菌进行平板培养,在观察菌落形态特征的基础上,采用溶磷圈对菌株的溶磷能力进行了动态测定。结果表明,供试菌株大部分颜色为灰白色和淡黄色,菌落中间突起,表面湿润圆滑,生长速度中等。培养期间,供试菌株对有机磷的溶磷能力随着培养天数的增加呈现出先增加后减少再增加的变化趋势,供试菌株对无机磷的溶解能力随着培养天数的增加逐渐增加。其中,菌株PYXP4、PYXP5、PYXP16、PYXP21、PYXY1具有较强的溶解有机磷的能力,菌株PWXP3、PWXP9、PWXP18具有较强的溶解无机磷的能力,这些菌株具有开发溶磷菌肥的潜力,其他特性有待进一步研究。

高寒草原优良牧草根际土壤细菌数量及分布特征研究

为了研究高寒草原植物根际土壤微生物的分布变化特征,本研究选择藏北高原西藏阿里地区四种草地优良牧草披碱草(Elymus dahuricus)、燕麦(Avena sterilis Linn)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和草地早熟禾(Poa pretensis)。采集植物根际土壤样品,采用培养皿法研究了植物根际四个区域细菌的数量,同时测定了土壤的理化性质,并分析了根际土壤细菌的分布特征及与土壤理化性质的相关关系。结果表明,四种植物根际土壤养分含量较低,土壤总体有效养分的供给能力较弱,根际分布细菌的数量偏低,不同植物根际土壤养分含量及细菌的数量差异显著,植物根际土壤的理化性质和养分含量与细菌的数量间存在一定的相关性。其中,土沙比与细菌数量间存在极显著性负相关关系(P<0.01),土壤的pH值与细菌数量间存在显著性负相关关系(P<0.05),而土壤的有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量与细菌数量间存在极显著性正相关关系(P<0.01),土壤全氮、全磷、全钾、有效锰与细菌数量间存在显著性正相关关系(P<0.05),土壤性质、气候环境、植被环境综合因素对植物根际土壤微生物的影响有待进一步研究。

高寒煤矿渣山植被建植年限对土壤细菌多样性的影响

针对高寒煤矿渣山生态恢复问题,选取江仓矿区渣山不同建植年限(1,3,5年)草地土壤为研究对象,测定土壤化学性质、土壤酶活性,利用高通量测序技术分析土壤细菌多样性。结果表明:与建植1年相比,建植5年的土壤养分含量除速效钾以外均显著增加(P<0.05);随建植年限的延长,土壤酶活性均显著增加(P<0.05);建植3年的细菌丰富度与多样性均显著高于建植1年和5年(P<0.05);样地优势细菌门为放线菌门(Actinobacteria)与变形菌门(Proteobacteria),优势菌属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas);随建植年限的增长,土壤有机质、全氮含量和土壤酶活性等能够显著影响变形菌门、酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度。因此,对江仓矿区进行植被建植能有效提高和改善土壤养分含量、酶活性以及细菌群落丰富度与多样性。

溶磷菌分泌有机酸与溶磷能力相关性研究

为了研究溶磷菌的溶磷机理,探究溶磷菌分泌有机酸的种类和数量与溶磷能力的相关性。利用PKO无机磷液体培养基对筛选自兰州周边的苜蓿(Medicago sativa)、白三叶(Trifolium repens)和红三叶(Trifolium pratense)根际的6株溶磷菌进行液体培养,采用钼蓝比色法和高效液相色谱法测定溶磷量及分泌有机酸的种类和数量。结果表明,各菌株溶磷量差异显著(P<0.01),有效磷增量在106.53~373.44 mg·L^(-1)之间。供试菌株分泌有机酸的种类主要有草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸和丁二酸等,但分泌有机酸的种类和数量差异较大。溶磷菌的溶磷量与总有机酸量间存在一定相关性,但有效磷增量并不完全由总有机酸量来决定,有机酸的种类和数量对溶磷量也有一定的影响,各种有机酸对溶磷量的影响程度和作用机理有待进一步研究。

4种豆科植物根际土壤真菌群落特征与土壤理化因子间相关性分析

为探究4种豆科牧草根际土壤真菌群落特征与土壤理化因子间相互关系。利用Illumina HiSeq PE250高通量测序技术分析4种豆科植物扁蓿豆Medicago ruthenicu、紫花苜蓿Medicago sativa、红豆草Onobrychis viciifolia、蚕豆Vicia faba L.根际土壤真菌多样性,并分析土壤理化性质和土壤真菌优势类群的相关性。结果表明,4种豆科植物根际土壤理化性质差异显著。高通量测序共得到267532条有效序列和966个OTUs(Operational taxonomic units)。4种植物根际土壤真菌群落Chao1指数为蚕豆>紫花苜蓿>红豆草>扁蓿豆;Shannon指数为蚕豆>扁蓿豆>红豆草>紫花苜蓿。在门分类水平上,子囊菌门(Ascomycota)、球囊菌门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为优势类群。相关性分析表明,土壤真菌多样性与土壤理化因子存在一定的相关性。4种豆科植物根际土壤真菌群落差异显著,土壤全氮、全磷、全钾、速效磷和有机质是影响土壤真菌群落分布的主要环境因素。

4种豆科栽培牧草根际土壤细菌群落分布特征研究

为探究高寒地区不同豆科栽培牧草的根际土壤细菌群落分布特征,本试验选取4种豆科栽培牧草扁蓿豆(Melissilus ruthenicus(L.)Peschkova(TrigonellaruthenicaL.))、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、红豆草(Onobrychis viciifolia)、蚕豆(Vicia faba L.)根际土壤为研究对象,利用高通量测序技术测定土壤微生物多样性,并对土壤细菌群落与土壤理化因子的相关性进行分析。结果表明:4种不同豆科栽培牧草根际土壤理化性质差异显著。高通量测序共得到234099条有效序列和5707个OTUs。细菌群落Chao1指数依次为蚕豆>红豆草>紫花苜蓿>扁蓿豆;Shannon指数依次为紫花苜蓿>蚕豆>红豆草>扁蓿豆。变形菌门(Proteobacteria)是4种豆科牧草根际土壤中的优势菌门,在扁蓿豆、蚕豆、红豆草和紫花苜蓿根际土壤中的相对丰度分别为58.14%,35.83%,45.40%,38.15%。高寒地区不同豆科牧草根际土壤细菌群落多样性与土壤理化性质存在显著相关关系,其中土壤全氮、全磷、速效磷和有机质可能是主要的驱动因子。

溶磷菌对3种牧草种子发芽和幼苗生长的影响

为了探究促生微生物对植物种子萌发和幼苗生长的影响,本研究选用前期从牧草根际分离获得的枯草芽孢杆菌和菌株编号为191、92、59、170的促生溶磷细菌,制备接菌剂,对3种优良牧草(老芒麦Elymus sibiricus L.、燕麦Avena sativL.、紫苜蓿Medicago sativa L.)种子进行接菌处理,并采用培养箱纸床发芽试验和盆栽试验,研究各菌株对牧草种子的发芽和幼苗生长的影响。结果表明:各菌株对3种牧草种子的发芽率、发芽势和发霉率的影响显著差异(P<0.01),与对照相比能显著提高种子的发芽率、发芽势和降低种子的发霉率。各菌株对3种牧草幼苗生长的影响差异显著(P<0.05),各菌株处理较对照都能显著提高牧草幼苗的株高、根长和根粗,但各菌株对不同牧草种子萌发和幼苗生长的影响各不相同,不同菌株间也存在一定差异。本研究供试的各菌株对植物种子的萌发和幼苗的生长均有一定的促进作用,各菌株可作为微生物肥料开发的菌株资源,菌株的其他特性及对不同植物促生影响不同的机理有待进一步研究。

4种优良牧草根际PGPR分布特征研究

为了筛选高寒草原牧草植物根际促生菌(PGPR)菌株资源,探究其分布规律,试验利用无氮(NFM)培养基、PKO无机磷、蒙金娜有机磷培养基对高寒草原优良牧草披碱草(Elymus dahuricus)、燕麦(Avena sterilis Linn)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和草地早熟禾(Poa pretensis)根际的固氮菌、溶磷菌按根系较远的土壤(NRS)、根表土壤(RS)、根系表面(RP)和根内(HP)4个区域的PGPR菌株进行分离、分析。结果表明:从4种供试植物根际共分离到PGPR菌株222株,其中固氮菌71株、溶解无机磷菌株73株、溶解有机磷菌株78株;PGPR菌株数量在植物根际的分布均表现出根表>根表土>远根土>根内的分布趋势。说明PGPR的分布表现出强烈的根际效应。