嗜铁素产生菌的筛选鉴定及其对供试植物促生作用研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:amoyzhu
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近年来,植物缺铁使作物减产已成为全球农业生产中亟待解决的关键性问题。在我国北方地区,土壤盐渍化日益严重,造成植物可吸收利用的铁元素极其匮乏,因此,如何解决植物缺铁问题对农业生产至关重要。微生物在进化过程中逐渐演化出一种机制,即可分泌出一种能特异性结合Fe3+的嗜铁素,形成“嗜铁素-Fe3+”复合物,这类微生物便是嗜铁素产生菌。存在于植物根际土壤中的嗜铁素产生菌,通过产生嗜铁素来特异性螯合Fe3+,不仅能满足微生物自身生长发育对铁营养的需求,而且“嗜铁素-Fe3+”复合物还可被植物直接吸收利用,这为解决植物缺铁问题提供了新思路。本研究采用微生物分离、筛选技术,通过CAS平板法进行初筛、定量检测嗜铁圈法进行复筛,从甘肃定西蔬菜种植区的蔬菜根际土壤中分离筛选获得7株嗜铁素产生菌。然后,选择其中产嗜铁圈直径最大的菌株通过摇瓶发酵试验优化其发酵条件,最终获得2株嗜铁素高产菌株,研究了其对室内模拟中型生态系统土壤的影响和对绿豆幼苗及黑麦草植株的促生作用。主要研究结果如下:通过CAS平板法从蔬菜根际土壤中分离筛选获得7株嗜铁素产生菌,经16S rRNA分子鉴定,分别为:恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)W7、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)W3、莫氏假单胞菌(Pseudomonas mosselii)LY5、乌森欧文氏菌(Erwinia uzenensis)E1、密歇根克雷伯氏菌(Klebsiella michiganensis)WX9、假粮农苍白杆菌(Ochrobactrum pseudogrignonense)LY15、E7。对嗜铁圈直径最大的两株菌E7和W7进行发酵试验,结果表明,E7、W7菌株产嗜铁素相对含量分别达到90.63%和79.96%。四唑盐实验(MTT)检测出其产生的嗜铁素类型均为异羟肟酸型。通过室内模拟中型生态系统土壤实验,以无菌水为空白对照,研究了接种嗜铁素产生菌对土壤亚铁离子含量、嗜铁素含量、微生物及酶活性的影响,结果表明,复合菌(E7+W7)处理较单一菌效果好,处理35天后,与对照相比,复合菌组能显著增加土壤亚铁离子含量(83.27%)、嗜铁素相对含量(59.93%)、土壤过氧化氢酶(5.63%)、碱性磷酸酶(38.78%)、脲酶(48.22%)、转化酶活性(42.17%)、土壤细菌(35.73%)、真菌(20.15%)和放线菌数量(40.14%)。通过培养皿纸上发芽法,以无菌水为空白对照,研究了接菌处理对绿豆种子萌发的综合影响,发现复合菌(E7+W7)100倍稀释液处理对绿豆种子萌发的促进效果最好,萌发至72 h时种子活力指数较对照提高了74.36%。通过盆栽实验,以未接种Hoagland营养液作为空白对照,研究了接种嗜铁素产生菌对绿豆幼苗促生作用及不同铁离子浓度与复合菌共同处理对黑麦草植株的促生作用的影响,研究结果显示,复合菌(E7+W7)较单一菌处理效果好,与对照组相比,显著增加了绿豆幼苗株高(47.25%)、根长(60.96%)、鲜重(62.11%)、干重(83.33%)、叶绿素含量(41.46%)、叶片可溶性蛋白含量(29.47%)、根系三价铁螯合物还原酶活性(80%);中浓度铁条件下(50μM)接种复合菌处理对黑麦草的促生效果最好,同一铁离子浓度下,与对照相比,接复合菌处理后,黑麦草植株株高、根长、鲜重、叶绿素含量、根系三价铁螯合物还原酶活性均提高,叶片丙二醛(MDA)含量降低,不同铁离子浓度下,黑麦草植株生物量表现为“低、中铁浓度>高铁浓度>缺铁”,而叶片MDA含量变化则相反。研究结果表明,低、中铁浓度条件更适合黑麦草植株生长,接种嗜铁素产生菌可使其在无铁、高铁胁迫下仍然保持较高生物量。
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