合成菌群对大豆根际和根内微生物群落的影响

为了探究施用合成菌群对大豆生长和根际及根内微生物的影响,利用大豆根际促生菌,通过功能互补和功效叠加原则构建4组合成菌群(SynComs)。根据盆栽试验的促生效果选出最优菌群并取其根际土和根系分别进行宏基因组测序和16S rRNA基因测序,探究合成菌群对大豆根际土壤和根内微生物群落和功能的影响。盆栽试验表明,合成菌群SynCom 4可显著增加大豆株高、地上鲜重、根长、根鲜重和根瘤数。SynCom 4由克雷伯氏菌JP07(Klebsiella JP07)、克雷伯氏菌GD04、假单胞菌LH19(Pseudomonas LH19)、不动杆菌JP32(Acinetobacter JP32)、克雷伯氏菌PKO08、芽孢杆菌JK32(Bacillus JK32)、寡养单胞菌GD03(Stenotrophomonas GD03)和克雷伯氏菌LH13组成。宏基因组测序结果表明,接种SynCom 4提高了细菌微酸菌纲(unclassified_Acidimicrobiia)、藤黄色单胞菌属(Luteimonas)、绿屈挠菌纲(unclassified_c_Chloroflexia)、热厌氧杆状菌目(unclassified_o_Thermoanaerobacteroles)等的相对丰度,增加了参与氮代谢、磷转化、吲哚乙酸和赤霉素生物合成等功能基因的相对丰度。16S rRNA基因测序结果表明,SynCom 4增加了大豆根内细菌群落多样性,提高了黄单胞菌科(unclassified_f_Xanthomonadaceace)、食氢产水菌属(Hydrogenophaga)、根瘤菌目(unclassified_o_Rhizobiales)、黄杆菌科(norank_f_Xanthobacteraceae)等的相对丰度。PICRUSt2功能预测表明,SynCom 4增强了与氨基酸、维生素、脂质和次级代谢产物合成有关的功能。综上,宏基因组测序和16S rRNA基因测序结果表明,SynCom 4显著改变了根际和根内微生物群落的结构和组成,提高了微生物的多样性,增加了菌属和功能基因的相对丰度。施用SynCom 4有效促进了大豆生长,改变了根际和根内的细菌微生物群落结构和功能。

促生菌种组合提高玉米根际土壤有益微生物基因丰度及促生效应研究

【目的】微生物肥料一般需要采用复合菌种提高有益菌在作物根际的定殖和促生效果。我们对本实验室前期分离鉴定的26个具有不同功能的玉米根际菌株进行复配,并研究复合菌株在土壤中的有益作用及其促生效果。【方法】按照功能共构建了4组合成菌群:C1,将铁载体分泌量最高的解磷菌、解钾菌、自生固氮菌、联合固氮菌各1株进行组合;C2,将吲哚乙酸(IAA)分泌量最高的解磷菌、解钾菌、自生固氮菌、联合固氮菌各1株进行组合;C3,每个菌属选择1株综合促生能力最强的菌株进行组合;C4,由C1与C2所有菌株组合。用以上4组菌群在灭菌土壤和未灭菌土壤上分别进行玉米接种菌剂和土壤浇灌菌剂盆栽试验,包括无菌剂对照在内共10个处理,灭菌土壤处理分别记为MCK、MC1、MC2、MC3、MC4,未灭菌土壤处理分别记为WCK、WC1、WC2、WC3和WC4。玉米接菌试验是将初生胚根长1~2 cm的玉米种子浸泡在菌群悬浮液中1 h,然后种植在灭菌土壤和未灭菌土壤中,9天后测定株高、鲜重、根长、根尖数和分叉数。土壤浇灌试验采用种子发芽方法,将种子播在灭菌和未灭菌土壤中,每5天浇灌1次菌悬液,待玉米生长15天后,收集玉米根际土壤用于宏基因组学测序,揭示菌群对玉米根际微生物的影响及其促生机制。【结果】4个复合菌剂相比,C4表现出最好的综合促生能力。玉米接种C4后,幼苗株高、地上鲜重、根鲜重、根长、根尖数和分叉数在灭菌组中分别比对照提高了28.97%、46.00%、59.99%、61.99%、62.27%和46.70%,在未灭菌组中分别提高了27.49%、25.86%、50.13%、40.11%、62.26%和82.55%。复合菌群C4提高了根际土壤中有益菌属Pseudomonas、Klebsiella、Duganella、Cellvibrio、Pantoea、Pseudoxanthomonas的丰度,在浇灌菌群C4的玉米根际土壤中,有益菌属Enterobacter和Klebsiella的注释丰度与对照组相比显著提高。菌群C4提高了根际土壤中磷和氮的转运、IAA的合成、铁载体的转运与调控系统和碳循环相关的功能基因的丰度,部分丰度上升的功能基因的微生物溯源分析结果显示,多数有益微生物的菌属丰度与功能基因丰度呈正相关,同时在ugqB、phnW的基因集中注释到了菌群C4的成员Klebsiella。【结论】菌群C4改变了玉米根际细菌群落组成,提高了有益菌属丰度,富集了促生相关功能基因,具备微生物复合菌肥开发的潜能。